4.- ACABADO SUPERFICIAL Y SU RELACIÓN CON LAS VARIABLES
PRÁCTICAS
PRÁCTICAS
El acabado superficial, ordinariamente no es tomado en
El acabado superficial, ordinariamente no es tomado en cuenta en cálculos de mecanizado.cuenta en cálculos de mecanizado.
El conocimiento empírico de su relación con las variables prácticas es principalmente de naturaleza El conocimiento empírico de su relación con las variables prácticas es principalmente de naturaleza cualitativa. Por esto, en la
cualitativa. Por esto, en la práctica, las variables de la práctica, las variables de la máquina son a menudo ajustadas para obtenermáquina son a menudo ajustadas para obtener producción máxima
producción máxima solamente basadas en solamente basadas en la duración la duración de la de la herramienta y herramienta y el consumo el consumo de potencia.de potencia. Luego, si el acabado no resulta satisfactorio, se reajusta la disposición hasta que se elimina esta Luego, si el acabado no resulta satisfactorio, se reajusta la disposición hasta que se elimina esta dificultad. Sin embargo, pensando de antemano en la influencia de la velocidad, avance, material de dificultad. Sin embargo, pensando de antemano en la influencia de la velocidad, avance, material de la herramienta, etc., sobre el acabado y poniendo atención en el material de la pieza y el efecto de la herramienta, etc., sobre el acabado y poniendo atención en el material de la pieza y el efecto de sus propiedades sobre la terminación, puede eliminarse gran parte de
sus propiedades sobre la terminación, puede eliminarse gran parte de esta corrección.esta corrección.
Hay dos causas principales de rugosidad superficial; las
Hay dos causas principales de rugosidad superficial; las marcas o huellas del avancemarcas o huellas del avance o de o de maquinado dejadas por la herramienta y los
maquinado dejadas por la herramienta y los fragmentos del filo recrecidofragmentos del filo recrecido esparcidos e esparcidos e incrustadosincrustados sobre la superficie de la pieza en el proceso de formación de la viruta. Cualquier cosa que pueda sobre la superficie de la pieza en el proceso de formación de la viruta. Cualquier cosa que pueda hacerse para reducir la altura de las crestas producidas por las marcas de avance o la magnitud del hacerse para reducir la altura de las crestas producidas por las marcas de avance o la magnitud del recrecimiento, mejorará la terminación.
recrecimiento, mejorará la terminación.
4.1 Relación del Acabado Superficial con las Variables de la Máquina
4.1 Relación del Acabado Superficial con las Variables de la Máquina
4.1.1 Velocidad de Corte 4.1.1 Velocidad de Corte..
Ordinariamente la terminación mejora con el aumento de la velocidad de corte. El cambio es rápido Ordinariamente la terminación mejora con el aumento de la velocidad de corte. El cambio es rápido hasta una velocidad crítica debido a una continua reducción en el tamaño del filo recrecido. hasta una velocidad crítica debido a una continua reducción en el tamaño del filo recrecido. Después que el recrecimiento se hace insignificante en tamaño, la ulterior mejoría que se produce Después que el recrecimiento se hace insignificante en tamaño, la ulterior mejoría que se produce en el acabado con el aumento de la velocidad de corte, es pequeña.
en el acabado con el aumento de la velocidad de corte, es pequeña.
La velocidad crítica a la cual el filo recrecido se hace insignificante es generalmente del orden de La velocidad crítica a la cual el filo recrecido se hace insignificante es generalmente del orden de 300 a 500 pie/min (90 a 150 m/min); sin embargo, este valor varía considerablemente, dependiendo 300 a 500 pie/min (90 a 150 m/min); sin embargo, este valor varía considerablemente, dependiendo
de los materiales de la herramienta y
de los materiales de la herramienta y de la pieza, forma de la de la pieza, forma de la herramienta, fluido de corte, etc.. En laherramienta, fluido de corte, etc.. En la figura 16 están graficados datos típicos mostrando la variación del acabado superficial con la figura 16 están graficados datos típicos mostrando la variación del acabado superficial con la velocidad de corte.
velocidad de corte.
Figura 16. Variación típica de la
Figura 16. Variación típica de la Rugosidad superficial con la VelocidadRugosidad superficial con la Velocidad de corte de corte R R u u g g o o s s i i d d a a d d S S u u p p e e r r f f i i c c i i a a l l R R q q [ [ μ μ p p u u l l g g ] ] [pie/min] [pie/min]
4.1.2 Dimensiones del Corte. 4.1.2 Dimensiones del Corte. La magnitud del área de la s
La magnitud del área de la sección de la viruta, tienección de la viruta, tiene gran e gran influencia sobre la terminfluencia sobre la terminación. Coninación. Con sección de viruta grande, el acabado superficial es pobre; con sección pequeña, el acabado es bueno. sección de viruta grande, el acabado superficial es pobre; con sección pequeña, el acabado es bueno. Esto se contrapone al efecto de la magnitud del corte sobre la duración de la herramienta y el Esto se contrapone al efecto de la magnitud del corte sobre la duración de la herramienta y el consumo de potencia, donde gruesos cortes, combinados con reducción de la velocidad de corte son consumo de potencia, donde gruesos cortes, combinados con reducción de la velocidad de corte son beneficiosos.
beneficiosos. Sin Sin embargo, embargo, un un avance avance grande grande es es más más perjudicial perjudicial para para el el acabado acabado que que una una grangran profundidad.
profundidad. Puesto Puesto que que la la duración duración de de la la herramienta herramienta es es menos menos sensible sensible a a la la profundidad profundidad que que alal avance, es posible cierto compromiso entre una buena duración y un buen acabado, combinando avance, es posible cierto compromiso entre una buena duración y un buen acabado, combinando gran profundidad con pequeño avance.
gran profundidad con pequeño avance.
Semenov ha deducido ecuaciones empíricas que relacionan el acabado superficial con el avance
Semenov ha deducido ecuaciones empíricas que relacionan el acabado superficial con el avance y lay la
profundidad
profundidad para para el el torneado torneado de de fundición fundición a a VVcc=300 pie/min, con herramientas de carburo=300 pie/min, con herramientas de carburo sinterizado y de aleación colada titanio-molibdeno, obteniendo idénticos resultados con ambas. Las sinterizado y de aleación colada titanio-molibdeno, obteniendo idénticos resultados con ambas. Las herramientas tenían ángulo de ataque
herramientas tenían ángulo de ataque αα=7º, ángulo de incidencia=7º, ángulo de incidencia γγ= 8º y radio de punta de 0.02= 8º y radio de punta de 0.02 pulg.
pulg. Manteniendo Manteniendo constante constante la la profundidad, profundidad, obtuvo obtuvo la la siguiente siguiente relación relación entre entre la la rugosidadrugosidad superficial y el avance
superficial y el avance Rq
Rq = = 16000 16000 a a + + 14 14 (23)(23)
donde
donde Rq es la rugosiRq es la rugosidad media cuadrátidad media cuadrática (RMS)ca (RMS) Manteniendo constante el avance en
Manteniendo constante el avance en 0.002 pulg/rev, se obtuvo la relación siguiente entre el 0.002 pulg/rev, se obtuvo la relación siguiente entre el acabadoacabado y la profundidad p:
y la profundidad p:
Rq
4.1.3. Forma y Ángulos de la herramienta. 4.1.3. Forma y Ángulos de la herramienta.
La forma de la herramienta tiene muy marcada influencia sobre el acabado superficial; un cambio La forma de la herramienta tiene muy marcada influencia sobre el acabado superficial; un cambio en aquélla, es el método empleado más a menudo para mejorar en la práctica una terminación en aquélla, es el método empleado más a menudo para mejorar en la práctica una terminación superficial pobre. El efecto general de las distintas cantidades que determinan la forma de la superficial pobre. El efecto general de las distintas cantidades que determinan la forma de la herramienta monocortante, puede resumirse como sigue:
herramienta monocortante, puede resumirse como sigue: -Un incremento en el ángulo de ataque (
-Un incremento en el ángulo de ataque ( magnitud del filo recrecido.
magnitud del filo recrecido.
-Un cambio en el ángulo de incidencia ( -Un cambio en el ángulo de incidencia ( -Una disminución en el ángulo de posición -Una disminución en el ángulo de posición
que aumenta la longitud activa del filo, disminuyendo entonces el espesor real de la viruta y así que aumenta la longitud activa del filo, disminuyendo entonces el espesor real de la viruta y así también la magnitud del filo recrecido.
también la magnitud del filo recrecido.
-Aumentando el ángulo frontal del contrafilo ( -Aumentando el ángulo frontal del contrafilo (
en en forma considerable. Esto es debido a que un gran radio reduce la profundidad de las marcas de forma considerable. Esto es debido a que un gran radio reduce la profundidad de las marcas de avance como también la sección de la viruta próxima a la punta y en forma asociada, el filo avance como también la sección de la viruta próxima a la punta y en forma asociada, el filo recrecido en la vecindad de la superficie de trabajo.
recrecido en la vecindad de la superficie de trabajo. 4.1.4 Material de la Herramienta.
4.1.4 Material de la Herramienta.
Poca diferencia se obtiene en el acabado con herramienta de acero al carbono, acero rápido, stellita, Poca diferencia se obtiene en el acabado con herramienta de acero al carbono, acero rápido, stellita, o carburo sinterizado si todas ellas son operadas a la misma velocidad de corte. Sin embargo, una o carburo sinterizado si todas ellas son operadas a la misma velocidad de corte. Sin embargo, una herramienta de diamante ordinariamente producirá una mejor terminación que cualquiera de las herramienta de diamante ordinariamente producirá una mejor terminación que cualquiera de las mencionadas operando a la misma velocidad debido a la baja fricción del metal sobre el diamante. mencionadas operando a la misma velocidad debido a la baja fricción del metal sobre el diamante. En el caso de los primeros cuatro tipos, cuando se usan herramientas en la práctica normal, la En el caso de los primeros cuatro tipos, cuando se usan herramientas en la práctica normal, la terminación comúnmente mejora de una a otra en el orden fijado, debido a las velocidades de corte terminación comúnmente mejora de una a otra en el orden fijado, debido a las velocidades de corte permisibles cada vez mas altas, relaci
permisibles cada vez mas altas, relacionadas con sus mayores durezas a lonadas con sus mayores durezas a la temperatura de cortea temperatura de corte Los cerámicos, CBN, PCD y el diamante, por su propia característica de no producir filo recrecido, Los cerámicos, CBN, PCD y el diamante, por su propia característica de no producir filo recrecido, proporcionan
proporcionan excelentes excelentes termicaciones. termicaciones. Los Los recubrimientos recubrimientos duros duros aplicados aplicados sobre sobre acero acero rápido rápido yy carburo sinterizado también mejoran sensiblemente la terminación por su bajo coeficiente de carburo sinterizado también mejoran sensiblemente la terminación por su bajo coeficiente de fricción.
fricción.
El diamante ordinariamente es el que produce mejor terminación que cualquiera de los otros El diamante ordinariamente es el que produce mejor terminación que cualquiera de los otros materiales de heramientas operando a la misma velocidad, debido a la baja fricción del metal sobre materiales de heramientas operando a la misma velocidad, debido a la baja fricción del metal sobre el diamante.
el diamante.
4.1. 5 Fluido de corte 4.1. 5 Fluido de corte..
El empleo de fluido refrigerante, normalmente mejora la terminación. Se verifica esto porque se El empleo de fluido refrigerante, normalmente mejora la terminación. Se verifica esto porque se reduce la magnitud del filo recrecido mediante la disminución del rozamiento entre la viruta y la reduce la magnitud del filo recrecido mediante la disminución del rozamiento entre la viruta y la herramienta.
herramienta. A muy altas velocidades dA muy altas velocidades de corte, el fluido de corte deja de ejercer infle corte, el fluido de corte deja de ejercer influencia sobre eluencia sobre el acabado.
acabado.
4.2 Relación del Acabado Superficial con las Variables del Material de la Pieza.
4.2 Relación del Acabado Superficial con las Variables del Material de la Pieza.
Como regla general, elevada dureza y resistencia junto con baja ductilidad, conducen a una buena Como regla general, elevada dureza y resistencia junto con baja ductilidad, conducen a una buena terminación superficial. La endurecibilidad por deformación, disminuida por el trabajo en frío, es terminación superficial. La endurecibilidad por deformación, disminuida por el trabajo en frío, es especialmente beneficiosa para el acabado.
especialmente beneficiosa para el acabado.
) mejora el acabado
) mejora el acabado considerablemente y reduce la considerablemente y reduce la ) tiene un débil efecto sobre la terminación ) tiene un débil efecto sobre la terminación;; aumentando el ángulo de incidencia puede empeorarse levemente el
aumentando el ángulo de incidencia puede empeorarse levemente el acabado.acabado.
rr, normalmente mejorará el acabado, normalmente mejorará el acabado pero el grado pero el grado de mejoría es bastante variable, dependiendo de otras condiciones. La razón del mejoramiento es de mejoría es bastante variable, dependiendo de otras condiciones. La razón del mejoramiento es
ee) empeorará el acabado, principalmente debido) empeorará el acabado, principalmente debido a que aumenta la altura de las marcas de avance (de
a que aumenta la altura de las marcas de avance (de maquinado) sobre la superficie de la pieza.maquinado) sobre la superficie de la pieza. -Aumentando el radio de la punta de la herramienta, ordinariamente mejorará el acabado -Aumentando el radio de la punta de la herramienta, ordinariamente mejorará el acabado
4.2.1 Microestructura. 4.2.1 Microestructura.
La relación general del acabado con la microestructura de aceros y fundiciones está resumida en las La relación general del acabado con la microestructura de aceros y fundiciones está resumida en las tablas 12 y 13 vistas antes. En el caso de materiales quebradizos, tal como hierro fundido, la tablas 12 y 13 vistas antes. En el caso de materiales quebradizos, tal como hierro fundido, la naturaleza y tamaño de los microconstituyentes tiene a menudo un efecto directo sobre la naturaleza y tamaño de los microconstituyentes tiene a menudo un efecto directo sobre la terminación. Con tales materiales, la superficie queda a menudo picada a causa de la fragmentación terminación. Con tales materiales, la superficie queda a menudo picada a causa de la fragmentación producida
producida por por la la herramienta. herramienta. Por Por ejemplo ejemplo Field Field y y Standsbury Standsbury hallaron hallaron que que en en el el caso caso de de lala fundición, el acabado superficial está relacionado directamente con el tamaño y número de las fundición, el acabado superficial está relacionado directamente con el tamaño y número de las partículas de grafito. El
partículas de grafito. El tamaño del grafito parece tamaño del grafito parece ser de principal importancia. Esto puede ser de principal importancia. Esto puede verse enverse en la figura 17, la cual muestra la relación entre el tamaño del grafito y el acabado superficial cuando la figura 17, la cual muestra la relación entre el tamaño del grafito y el acabado superficial cuando la fundición es fresada con
la fundición es fresada con fresas de carburo en fresas de carburo en las condiciones dadas.las condiciones dadas.
100 100 125 125 150 150 175 175 200 200 225 225 22 33 44 55 66 77
Tamaño de grafito ( AFA) Tamaño de grafito ( AFA)
R R u u g g o o s s i i d d a a d d S S u u p p e e r r f f i i c c i i a a l l [ [ μ μ p p u u l l g g ] ] Aumento Disminución Aumento Disminución
Fresado con Herramienta de metal duro. Fresado con Herramienta de metal duro.
α
α=4º ;=4º ;αα radial radial ==αα axial =3º ; axial =3º ;γγ=7º=7º p=3/16 pulg.
p=3/16 pulg.
a= 0.015 pulg/diente a= 0.015 pulg/diente
Figura 17. Variación típica de la
Figura 17. Variación típica de la Rugosidad superficial con elRugosidad superficial con el tamaño del grafito en Fundición de
tamaño del grafito en Fundición de hierrohierro
Meehanite E-10 Meehanite E-10 Meehanite C Meehanite C 4.2.2 Composición Química 4.2.2 Composición Química..
El agregado de ciertos elementos con el fin de facilitar el mecanizado de los metales, no solo El agregado de ciertos elementos con el fin de facilitar el mecanizado de los metales, no solo prolonga la
prolonga la duración de duración de la herramienta la herramienta y reduce y reduce el consumo de el consumo de potencia sino que potencia sino que en muchos en muchos casoscasos mejora el acabado. Por ejemplo, el agregado de azufre, selenio o plomo al acero, o plomo al latón mejora el acabado. Por ejemplo, el agregado de azufre, selenio o plomo al acero, o plomo al latón normalmente provoca una mejoría en el
normalmente provoca una mejoría en el acabado superficial.acabado superficial.