1. FUNDAMENTOS DEL MECANIZADO MECNICA DEL CORTEObjetivos Conocer los principiosbsicos de la formacin dela viruta y su influencia enlas fuerzas de corte y eldesgaste de la herramienta Introducir el mecanizadode alta velocidad

2. MECNICA DEL CORTE Corte ortogonal vs corte oblicuo. Mecnica de formacin de viruta Tipos de viruta. Cinemtica y Dinmica del corte ortogonal. Balance energtico en el mecanizado. Desgaste de herramienta. Refrigeracin y lubricacin. Mecanizado de alta velocidad (MAV o HSM). 3. Mecnica del corte Corte ortogonal vs Corte oblicuoCorte ortogonal El filo de la herramienta (OF) es perpendicular a velocidad de corte (v).Corte oblicuo El filo de la herramienta (OF) y la velocidad de corte (v) no forman unngulo recto, sino 0 (inclinacin del filo) y/o X 90 (posicin). 4. Mecnica de formacin de viruta en corte ortogonal Modelos de formacin de la viruta ZMODELO DEPIJSPANENPlano de cizallamientoX=90; =0Mat. Pieza maleableHta rgidaRgimen estacionarioFlujo continuo Y de viruta 5. Mecnica de formacin de viruta en corte ortogonal Parmetros geomtricosngulo de cizallamiento, Formado por el plano de cizallamiento con la superficie a mecanizar. Depende de: material de pieza y conds de corte. Formacin de viruta: proceso dedeformacin plstica. Disminuye la longitud y aumenta elespesor de la viruta. Causas para una mayor deformacin: Z menor , y menor (mayor s).Y 6. Mecnica de formacin de viruta en corte ortogonalParmetros geomtricos Factor de recalcado, ( c) es la relacin entre la long de viruta formada y la del mat. equivalente (o espesor no deformado y espesor de viruta tras el corte): (entre 0.2 y 1)lv h OA.sen e deformacin = = =1lm e OA. cos( ) Relacin entre factor de recalcado y ngulo de cizallamiento: (entre 10 y60) . cos tg = 1 .sen Factores influyentes: tenacidad pieza calidad de hrrta Efectos de ( e): velocidad salida de viruta. Pc y T. 7. Mecnica de formacin de viruta en corte ortogonal Parmetros geomtricos Deformacin, s 2 2 . cos + 1 = lim= cot + tg ( ) =x 0 x .sen cos = sen . cos( ) Para un dado, la deformacin es mnima si: = +=1 e=h4 2 La relacin de estos parmetros es: Para un , si ( e) deformacin (). Para un (e=cte), si deformacin (). 8. Mecnica de formacin de viruta en corte ortogonalLongitud de contacto de la viruta Cuando dejen de actuar sobre la viruta esfuerzos de compresin normales a la cara de desprendimiento no habr contacto con la herramienta. Longitud de contacto de la viruta con la herramienta: senl = OB + BC = h.= e[1 + tg ( )] sen . cos( + ) = + 4 9. Mecnica del corteViruta en el Corte Oblicuo La viruta no fluye sobre la cara de desprendimiento de la hrrta en direccinperpendicular al filo forma un ngulo con la normal. Aplicando principios de t de plasticidad: Se puede aplicar frmulas de corte ortogonal, teniendo en cuenta que: esen e = sen 2 + sen . cos 2 10. Corte ortogonal y oblicuoSeccin de la virutaS = p.a = b.hp = b.senha=sen 11. Corte ortogonal y oblicuo Seccin de la viruta mat. no arrancado necesidad de filo secundario Espesor de viruta equivalente:he = rea seccin viruta / long filo cortantep . a = l . he 12. Mecnica del corteTipos de Viruta Totalmente discontinua: Mats. frgiles (no soportan tensin de cizallamiento) Mats. dctiles (vc, avance); No metlicos. Superf. de contacto muy reducida. bajo o negativo ( ); mec. en seco; rigidez mquina Parcialmente segmentada: Compuesta de elementos parcialmente unidos y ligados entre s.Si rigidez no adecuada, como Fc vara continuamente,aparecen vibraciones calidad superficial y precisin dimensional Continua: Mats. tenaces y dctiles (vc, a). grandes ( ). 13. Mecnica del corteTipos de Viruta Ondulada: Existencia de vibraciones. Continua con filo de aportacin (recrecido): Se forman capas de viruta debido al rozamientoen la superf de contacto viruta-herramienta, y sequedan adheridas a hrrta. Filo aportado crece hasta que rompe bruscamente. Consecuencias: acabado superf. y vida hrta. 14. Mecnica del corte Cinemtica del corte ortogonal v, veloc. de corte: relativa entre hrrta y pieza, debidaal mov. de corte. vs, veloc. de deslizamiento de la viruta respecto pieza. vc, veloc. de deslizamiento de la viruta respecto hrrta. Velocidad de deformacin muy elevada: = vs/y = 102106 s-1 (ensayos de fluencia 10-2; choque 102) ? Usarcaractersticas comunes de materiales ensayos propios(y cte separacin de planos de deslizamiento 0.0180.18 mm) vsv v = c =cos sen cos( )hsen vc = v = .v = v la max velocidad a la queecos( )puede fluir la viruta sobre lacos sup desprendimiento de hrrta vs = vcos( ) es v (velocidad de corte). 15. Dinmica del corteAnlisis de las fuerzas de corte ortogonalEn corte ortogonal, la fuerza total F est contenida en el planonormal al filo de la herramienta.F se descompone segn 3 sist. de fuerzas (crculo de Merchant): Direccin del mov pral de corte y avance: Ft (Fc) y Fn (Fa).Ft = Fc = F cos( ) Fa/Fc = tg(-)Fn = Fa = Fsen( ) Plano de cizalladura y normal: Fs y Fsn Fs = F cos( + ) Fsn = Fsen( + ) Superf. de hrrta y normal: F y Fn F = FsenFn = F cosFsiendo coef. friccin roz = tg =Fn 16. Dinmica del corteTensiones en el corte ortogonalTensiones actuantes en el plano de cizallamiento: Tensin dinmica de cizallamiento:AFs FAs = s = = sen cos( + ) senAs AFs = F cos( + ) 1F = A s sen . cos( + )cos( )Ft = Fc = A s sen . cos( + ) sen( )Fn = Fa = A ssen . cos( + ) Tensin normal al plano de cizallamiento: Fsn Fs == sen .sen( + ) AsA 17. Dinmica del corte Modelos de mecanizado en corte ortogonal , , no se pueden relacionar geomtricamente, pero s con teoras deplasticidad y consideraciones energticas Modelos de mecanizado. - Conclusiones: Relaciones lineales. Para un determinado, y As (As = A / sin ) Como resist. media de mat. en zona cizallado es cte, si As Fc Para un determinado, F 18. Dinmica del corteCorte oblicuo FcFa = F = F +F +F a22 p c25 FcFp =3 P = Fc .v + Fa .va + Fp .v p Fc .v 19. Dinmica del cortePresin especfica de corte, ps Estudio del arranque de viruta y clculo de fuerzas de corte y potencia presin de corte, ps o ks. FFuerza de corte ps = k s = cA Seccin de virutaCuando A = 1 mm2, se tiene la presin especfica de corte, k so. Potencia especfica de corte, Psp: potencia necesaria para arrancar unvolumen unitario de material en la unidad de tiempo. P = Fc .vc Q = A.vc Vol de material arrancado en 1 min Fc .vc Fc Psp = = A.vcA 20. Dinmica del corte Presin especfica de corte, ksFactores de los que depende ks: Caractersticas del material a mecanizar: dureza pz ks Mat. y geometra de hrrta: HTA/PZA ks ks k r, X k s En fresado:ps = ps TABLA . k 1 ks 1% 21. Dinmica del corte Presin especfica de corte, ks Seccin y espesor de viruta. h, A ks Velocidad de corte. V ks 22. Dinmica del cortePresin especfica de corte, ks Lubricacin y refrigeracin: modifican rozamiento pieza-hrrta. Desgaste de la herramienta: modifica la hrrta ks.Clculo de ks:Fc F ps = k s == cA hm .bm ks Fc = k b hy xk so == k s .hm zso m m hm1 x )( y =1kso y z dependen del mat de pieza y mat. y z = 1 x geometra de hrrta.En catlogos de fresado: ps hm, = ps TABLA . k . khm 23. Dinmica del cortePresin especfica de corte, ks 24. Mecnica del corteFuentes de calor en el mecanizado Energa absorbida en el proceso de corte se utiliza en: Deformacin elstica: se devuelve sin producir calor. Deformacin plstica: no se devuelve (romper enlaces atmicos condesprendimiento de calor). Prdidas por rozamiento.P = Ps + Pr + Parr = Fc.vc Def. plstica yDef. plstica rozamiento Arrollamiento virutaRozamientoCizallamiento Rozamiento 25. Mecnica del corte Temperatura en el corte La energa disipada se convierte en calor incremento de T en zona de corte. Las mayores Ts se alcanzan con: mat pieza muy duro, alta vc y ap. Si el matpieza tiene alto calor especfico y conductividad trmica, la T no es tan alta.vcvc 26. Mecnica del corte Filo recrecido Debido a la existencia de rozamiento entre viruta y hrrta alcanzar lmitede cizalladura en el interior de viruta antes que deslice sobre hrrta zona decizalladura secundaria. Variacin de geometra de viruta y conds de corte, ya que hay un aadidoal filo cortante y un aumento de e (provoca Fc). Filo adherido es inestable desgaste de la cara de desprendimiento yperjudica el acabado. Menor incidencia de filo recrecido si vc, ya que al T, el mat se ablandae inhibe su formacin. 27. Mecnica del corte Desgaste de la herramienta Tipos de desgaste En el corte, la hrrta est sometida a: grandes tensiones mecnicas, alta Ty efectos corrosivos del refrigerante desgaste progresivo o falloprematuro. Fallo prematuro provocado por: deformacin plstica del filo, fatiga yrotura frgil (tensiones y baja tenacidad). Desgaste progresivo no puede ser evitado, pero s controlado. Mecanismos de desgaste progresivo 28. Desgaste de la HerramientaTipos de desgaste 29. Desgaste de la HerramientaRemedios al desgaste 30. Mecnica del corteRefrigerantes/Lubricantes Tipos Aceites de corte: minerales + aditivos; vegetales (capa lubricante); mixtos. Fluidos base agua: emulsiones (aceite mineral + agua (directas (90%) / indirectas) +emulsionante = taladrina); soluciones (sintticas y semisintticas). Funciones Refrigeracin (enfriar eficazmente hrrta): viscosidad, capacidad de mojar bien elmat (contacto), calor especfico y conductividad trmica. Lubricacin: facilita flujo viruta y . Prevenir filo recrecido Proteger de corrosin Lubricar M-H Evacuar viruta 31. Mecnica del corte Refrigerantes/Lubricantes Seleccin Tipo y mat de hrrta: acero al C (emulsiones), HSS (sg pieza), metal duro (emulsiones o en seco) Mat de pieza: aleac. no frreas ligeras y pesadas (en seco o aceites); aleac. Ni ( emulsiones); fundicin(en seco); aceros (aceites) Conds. de mecanizado: cond extremas y delicadas ( aceites); cond ligeras (emulsiones) Tipo de mecanizado: rectificado (emulsiones); taladrado (aceites puros de baja viscosidad) Reciclaje y mantenimiento Forma de aplicacin Fluido: riego a 10225 l/min. Localizacin prxima a la zona de corte. Neblina: para acceder a zonas difciles y mejorar visibilidad pieza. En rectificado, a1080 psi de presin, con emulsiones. Alta presin: 800 5000 psi. Acta como rompevirutas. Mayor evacuacin de calor enprocesos de elevada velocidad y potencia de corte. 32. Mecnica del corteMecanizado Alta Velocidad (MAV o HSM) Definicin: optimizacin del mecanizado con las limitaciones existentespieza/material/mquina-herramienta. Puede suponer mecanizar a velocidadesde corte entre 5 y 10 veces superiores a las que se utilizan de maneraconvencional para cada material. (no implica necesariamente rpm) Causas de su aparicin: desarrollo de mat de hrrta, desarrollo de M-H(componentes y sistemas de control) y conocimientos del mecanismo deformacin de viruta y desgaste de hrrta. optimizacin y proceso diferenciado. 33. Mecnica del corte Mecanizado Alta Velocidad (MAV o HSM) HSM como proceso diferenciado: Fenmenos fsicos asociados al corte: mats responden a la hiptesis de Salomon Fenmenos difusin asociados al desgaste de hrrta: capas de recubrimiento contrael desgaste por difusin. 34. Mecnica del corteMecanizado Alta Velocidad (MAV o HSM) Efectos del incremento de vc: Mat. dctil: zona de deformacin primaria tiende al plano de cizallamiento, de formaque deformacin Fc entre viruta y hrrta Desaparece filo recrecido calidad superficial Casi la totalidad del calor se evacua por la viruta Frecuencia de excitacin dinmica alejada de frecuencia crtica de M-H. Consecuencias: Mayores gastos de inversin (25 veces): formacin,infraestructuras, herramientas, controles, CAD/CAM;cambio de mentalidad y distribucin del tiempo. Mayores beneficios: calidad superficial, tpmecanizado (30% en fresado), operaciones acabado(pulido), dinero en consumo de htas y seguridad. 35. Mecnica del corteMecanizado Alta Velocidad (MAV o HSM) Campos de aplicacin (Solucin no general) 36. Mecanizado Alta Velocidad (MAV o HSM) Anlisis DAFO