5. Maquinabilidad.pdf

(1)

LA

LA MAQUINABILIDAD

MAQUINABILIDAD DE LO

DE LOS METALES

S METALES

1.-

1.- DEFINICIÓN

DEFINICIÓN DE

DE MAQUINABILIDAD:

MAQUINABILIDAD:

El término “maquinabilidad” no se presta a una

El término “maquinabilidad” no se presta a una definición exacta, aceptable para todos los expertos.definición exacta, aceptable para todos los expertos. “La facilidad” con la que un material dado puede trabajarse con una herramienta de corte cambia “La facilidad” con la que un material dado puede trabajarse con una herramienta de corte cambia con las “variables de máquina” (las distintas cantidades que definen la particular disposición de la con las “variables de máquina” (las distintas cantidades que definen la particular disposición de la máquina utilizada para ejecutar una operación dada sobre el material de la pieza, como se enumera máquina utilizada para ejecutar una operación dada sobre el material de la pieza, como se enumera en la Lista I).

en la Lista I).

Lista I. Variables de Máquina que afectan la Facilidad del Corte.

1.

1. Velocidad de corte.Velocidad de corte. 2.

2. Dimensiones del corte (avance, profundidad, etc.).Dimensiones del corte (avance, profundidad, etc.). 3.

3. Forma de la herramienta (ángulos, radio, tipo, etc.).Forma de la herramienta (ángulos, radio, tipo, etc.). 4.

4. Material de la herramientaMaterial de la herramienta 5.

5. Fluido de corte (propiedades físicas y químicas, temperatura, modo Fluido de corte (propiedades físicas y químicas, temperatura, modo de actuar, etc.)de actuar, etc.) 6.

6. Rigidez e inmunidad al vibrado de la Rigidez e inmunidad al vibrado de la máquina-herramienta, pieza y dispositivo porta–pieza.máquina-herramienta, pieza y dispositivo porta–pieza. 7.

7. Forma y dimensiones de la pieza.Forma y dimensiones de la pieza. 8.

8. Naturaleza Naturaleza del del contacto contacto herramienta–pieza herramienta–pieza (continuo (continuo o o intermitente, intermitente, condiciones condiciones dede “entrada”

“entrada” y y “salida”, “salida”, etc).etc).

Asimismo, para un “dado juego de condiciones de máquina”, la “facilidad” de maquinado varía con Asimismo, para un “dado juego de condiciones de máquina”, la “facilidad” de maquinado varía con las “variables del material de la pieza” (las diferentes cantidades que en la práctica se emplean para las “variables del material de la pieza” (las diferentes cantidades que en la práctica se emplean para especificar las propiedades del material de la pieza, como se enumeran en la lista II.

especificar las propiedades del material de la pieza, como se enumeran en la lista II.

Lista II. Variables comunes del Material de la Pieza que afectan la Facilidad del Corte

1.

1. Dureza.Dureza. 2.

2. Resistencia a la tracción.Resistencia a la tracción. 3.

3. Composición química.Composición química. 4.

4. Microestructura.Microestructura. 5.

5. Grado de trabajado en frío.Grado de trabajado en frío. 6.

6. Endurecibilidad por deformación.Endurecibilidad por deformación.

Además, el criterio para juzgar la “facilidad” para mecanizar un metal varía con la preferencia del Además, el criterio para juzgar la “facilidad” para mecanizar un metal varía con la preferencia del experimentador o las exigencias del trabajo. Algunos de los más comunes criterios, usados en forma experimentador o las exigencias del trabajo. Algunos de los más comunes criterios, usados en forma individual o conjunta como una medida de la facilidad para trabajar un metal, se dan en la Lista III. individual o conjunta como una medida de la facilidad para trabajar un metal, se dan en la Lista III.

Lista III. Criterios comunes para juzgar la Facilidad de Corte

A. Criterios generales A. Criterios generales

1.

1. Vida de la herramienta de Vida de la herramienta de corte o duración del filo, expresada en corte o duración del filo, expresada en diferentes términos.diferentes términos. 2.

2. Magnitud de la fuerza sobre la herramienta y el consumo de potencia.Magnitud de la fuerza sobre la herramienta y el consumo de potencia. 3.

3. Calidad de la terminación superficial producida sobre la pieza.Calidad de la terminación superficial producida sobre la pieza. 4.

(2)

B. Criterios específicos

B. Criterios específicos (generalmente usados en ensayos rápidos para juzgar la facilidad de (generalmente usados en ensayos rápidos para juzgar la facilidad de maquinado)

maquinado) 1.

1. Momento o presión de corte en Momento o presión de corte en taladrado.taladrado. 2.

2. Tiempo de taladrado.Tiempo de taladrado. 3.

3. Temperatura de la herramienta y de la viruta.Temperatura de la herramienta y de la viruta. 4.

4. Valor de endurecimiento de la viruta Valor de endurecimiento de la viruta durante su remoción.durante su remoción. 5.

5. Razón de corte de la viruta.Razón de corte de la viruta. 6.

6. Valores combinados de las variables mecánicas que controlan las fuerzas y la geometría deValores combinados de las variables mecánicas que controlan las fuerzas y la geometría de la viruta.

la viruta.

Es evidente que solo los cuatro criterios del grupo A se relacionan “en términos generales” con el Es evidente que solo los cuatro criterios del grupo A se relacionan “en términos generales” con el costo de las operaciones de maquinado como se ejecutan en el taller. Además, solamente los costo de las operaciones de maquinado como se ejecutan en el taller. Además, solamente los primeros tres de

primeros tres de aquellos cuatro pueden expresarse en aquellos cuatro pueden expresarse en valores numéricos. Es lógico luego que valores numéricos. Es lógico luego que estasestas tres cantidades “vida de la herramienta”, “fuerza de la herramienta y consumo de potencia” y tres cantidades “vida de la herramienta”, “fuerza de la herramienta y consumo de potencia” y “terminación” aparecerían como las medidas de maquinabilidad mas comúnmente aceptadas para “terminación” aparecerían como las medidas de maquinabilidad mas comúnmente aceptadas para uso de taller. Para cualquier operación de maquinado, la duración del filo de la herramienta es uso de taller. Para cualquier operación de maquinado, la duración del filo de la herramienta es usualmente el principal factor de “maquinabilidad” que controla el costo de la operación. Sin usualmente el principal factor de “maquinabilidad” que controla el costo de la operación. Sin embargo, si las fuerzas sobre la herramienta y el consumo de potencia son altos, será requerida una embargo, si las fuerzas sobre la herramienta y el consumo de potencia son altos, será requerida una gran máquina–herramienta, aumentando así los costos generales.

gran máquina–herramienta, aumentando así los costos generales.

Además, en los casos donde la terminación producida sobre las piezas es una causa de rechazo, este Además, en los casos donde la terminación producida sobre las piezas es una causa de rechazo, este factor tiene también una influencia importante sobre el

factor tiene también una influencia importante sobre el costo.costo.

Los valores reales de vida de la herramienta, consumo de potencia y terminación obtenidos cuando Los valores reales de vida de la herramienta, consumo de potencia y terminación obtenidos cuando un material determinado se corta, varían con cambios en las variables de máquina del tipo ya un material determinado se corta, varían con cambios en las variables de máquina del tipo ya enumerado. Además, si una serie de materiales son clasificados en orden relativo de acuerdo a los enumerado. Además, si una serie de materiales son clasificados en orden relativo de acuerdo a los valores de “vida de la herramienta”, “potencia”, o “terminación” hallados para un cierto juego de valores de “vida de la herramienta”, “potencia”, o “terminación” hallados para un cierto juego de condiciones de máquina, este orden relativo no será necesariamente el mismo para una serie condiciones de máquina, este orden relativo no será necesariamente el mismo para una serie diferente de valores de las

diferente de valores de las variables de máquina.variables de máquina.

Estos hechos hacen imposible disponer algún ensayo individual o juego de condiciones de ensayo Estos hechos hacen imposible disponer algún ensayo individual o juego de condiciones de ensayo que proporcione un inequívoco “índice de maquinabilidad” para un material determinado, índice en que proporcione un inequívoco “índice de maquinabilidad” para un material determinado, índice en el que pueda confiarse para calificar el comportamiento del material en cualquier tipo de operación el que pueda confiarse para calificar el comportamiento del material en cualquier tipo de operación de maquinado. Estrictamente hablando, tal índice universal de maquinabilidad establecido en de maquinado. Estrictamente hablando, tal índice universal de maquinabilidad establecido en función de la vida de la herramienta, consumo de potencia, acabado o combinación de estos 3 función de la vida de la herramienta, consumo de potencia, acabado o combinación de estos 3 criterios generales no puede existir. No obstante, valores para cualquiera de estas tres cantidades, criterios generales no puede existir. No obstante, valores para cualquiera de estas tres cantidades, compilados de ensayos de corte normalizados, hechos sobre determinados materiales, tienen valor compilados de ensayos de corte normalizados, hechos sobre determinados materiales, tienen valor orientativo para el ingeniero, pues sirven como primera aproximación al

orientativo para el ingeniero, pues sirven como primera aproximación al comportamiento real de loscomportamiento real de los

materiales cuando se mecaniza en la práctica. El valor de tales datos aumenta con el grado al cual materiales cuando se mecaniza en la práctica. El valor de tales datos aumenta con el grado al cual está correlacionado con las diferentes variables de máquina.

está correlacionado con las diferentes variables de máquina.

En las discusiones que siguen, datos y ecuaciones empíricas han sido reunidos mostrando la En las discusiones que siguen, datos y ecuaciones empíricas han sido reunidos mostrando la relación general de la vida de la herramienta, consumo de potencia y terminación para muchas relación general de la vida de la herramienta, consumo de potencia y terminación para muchas variables de máquina de la Lista I y variables del material de la pieza de la Lista II para muchos de variables de máquina de la Lista I y variables del material de la pieza de la Lista II para muchos de los materiales comunes de ingeniería. Los datos y ecuaciones a citarse en las secciones siguientes, los materiales comunes de ingeniería. Los datos y ecuaciones a citarse en las secciones siguientes, en la mayoría de los casos, se aplican más exactamente al uso de herramientas monocortantes. Sin en la mayoría de los casos, se aplican más exactamente al uso de herramientas monocortantes. Sin embargo, ellos pueden aplicarse con buen resultado a la mayoría de los tipos comunes de embargo, ellos pueden aplicarse con buen resultado a la mayoría de los tipos comunes de operaciones de mecanizado con otras herramientas. No obstante, debe tenerse cuidado al relacionar operaciones de mecanizado con otras herramientas. No obstante, debe tenerse cuidado al relacionar una operación particular con otra realizada con herramienta monocortante y corregir diferencias una operación particular con otra realizada con herramienta monocortante y corregir diferencias fundamentales como por ejemplo el número de filos o dientes cortando simultáneamente y fundamentales como por ejemplo el número de filos o dientes cortando simultáneamente y

(3)

formando virutas separadas, o bien la adecuada interpretación de los términos “avance” y formando virutas separadas, o bien la adecuada interpretación de los términos “avance” y “profundidad”.

“profundidad”.

2.-

2.- VIDA DE LA

VIDA DE LA HERRAMIENTA Y SU

HERRAMIENTA Y SU RELACIÓN CON L

RELACIÓN CON LAS VARIABLES

AS VARIABLES

PRÁCTICAS.

La vida de la herramienta es usualmente el más importante de los tres principales criterios de La vida de la herramienta es usualmente el más importante de los tres principales criterios de maquinabilidad desde el punto de vista del costo del maquinado. Por esta razón, la mayoría de las maquinabilidad desde el punto de vista del costo del maquinado. Por esta razón, la mayoría de las clasificaciones de maquinabilidad de materiales están basadas solamente en valores de vida de la clasificaciones de maquinabilidad de materiales están basadas solamente en valores de vida de la herramienta. La influencia sobre la vida de la herramienta de alguna de las variables básicas del herramienta. La influencia sobre la vida de la herramienta de alguna de las variables básicas del corte de metales fueron discutidas en “Teoría del corte de metales” pero aún no se ha hallado corte de metales fueron discutidas en “Teoría del corte de metales” pero aún no se ha hallado ninguna correlación basada en la teoría, cuya validez pueda

ninguna correlación basada en la teoría, cuya validez pueda ser generalizada. Sin embargo, una granser generalizada. Sin embargo, una gran cantidad de datos prácticos de la relación empírica de la vida de la herramienta con las variables de cantidad de datos prácticos de la relación empírica de la vida de la herramienta con las variables de máquina y con las propiedades de los materiales ha sido acumulada. El ingeniero puede usar tales máquina y con las propiedades de los materiales ha sido acumulada. El ingeniero puede usar tales datos para hacer una estimación de las velocidades de corte apropiadas, avances, ángulos de la datos para hacer una estimación de las velocidades de corte apropiadas, avances, ángulos de la herramienta y otras variables de máquina requeridas para obtener una vida económica al mecanizar herramienta y otras variables de máquina requeridas para obtener una vida económica al mecanizar un material determinado; por medio de tales datos puede también estimar la influencia sobre la vida un material determinado; por medio de tales datos puede también estimar la influencia sobre la vida de la herramienta, de la dureza, resistencia a la tracción, composición química y otras variables del de la herramienta, de la dureza, resistencia a la tracción, composición química y otras variables del material de la pieza

material de la pieza

Los siguientes apartados presentan algunas de las correlaciones empíricas hasta aquí establecidas, Los siguientes apartados presentan algunas de las correlaciones empíricas hasta aquí establecidas, entre los datos de vida de la herramienta y las variables de la máquina y del material de la pieza. entre los datos de vida de la herramienta y las variables de la máquina y del material de la pieza.

2.1. Especificación y medida de la vida de la herramienta

2.1.1 2.1.1 Significado

Significado de

de vida

vida de

de la

la herramienta

herramienta

La vida de la herramienta (duración del filo) puede ser especificada de varias formas. Las más La vida de la herramienta (duración del filo) puede ser especificada de varias formas. Las más comunes están dadas en la Lista IV.

comunes están dadas en la Lista IV.

Lista IV.

Lista IV. Métodos comunes de

Métodos comunes de especificar la Vida

especificar la Vida de la

de la Herramienta.

Herramienta.

1.

1. Tiempo de máquina:Tiempo de máquina: lapso del tiempo de operación de la máquina herramienta (la lapso del tiempo de operación de la máquina herramienta (la herramienta puede estar cortando intermitentemente durante ese tiempo).

herramienta puede estar cortando intermitentemente durante ese tiempo). 2.

2. Tiempo de corte realTiempo de corte real: lapso de tiempo durante el cual la herramienta estuvo cortando: lapso de tiempo durante el cual la herramienta estuvo cortando realmente (definición común de vida de la

realmente (definición común de vida de la herramienta).herramienta).

3.

3. Volumen de metal removido.Volumen de metal removido. 4.

4. Número de piezas maquinadas.Número de piezas maquinadas. 5.

5. Velocidad de corte equivalenteVelocidad de corte equivalente (mencionada a menudo como velocidad de Taylor): es la (mencionada a menudo como velocidad de Taylor): es la velocidad de corte a la cual un valor standard de tiempo de máquina o tiempo de corte real velocidad de corte a la cual un valor standard de tiempo de máquina o tiempo de corte real dura el filo (digamos 60 min)

dura el filo (digamos 60 min) bajo un dado juego de condiciones de bajo un dado juego de condiciones de corte.corte. 6.

6. Velocidad de corte relativaVelocidad de corte relativa; una modificación del item 5 para uso práctico. Es la velocidad; una modificación del item 5 para uso práctico. Es la velocidad de corte que permite obtener un tiempo de máquina o tiempo de corte real para el material de corte que permite obtener un tiempo de máquina o tiempo de corte real para el material de ensayo del mismo valor que el de un material standard, cuando se mecaniza con la de ensayo del mismo valor que el de un material standard, cuando se mecaniza con la misma herramienta bajos ciertas condiciones. Esta cantidad es también llamada misma herramienta bajos ciertas condiciones. Esta cantidad es también llamada “maquinabilidad relativa” o “maquinabilidad porcentual”. En este último caso, al material “maquinabilidad relativa” o “maquinabilidad porcentual”. En este último caso, al material standard se le asigna un valor de 100.

(4)

En el caso de herramientas policortantes, la duración, cuando está especificada como en los ítems 1 En el caso de herramientas policortantes, la duración, cuando está especificada como en los ítems 1 a 4 es expresada usualmente en términos de un filo al dividir el valor total por el número de filos. a 4 es expresada usualmente en términos de un filo al dividir el valor total por el número de filos. Se habrá notado particularmente que la vida de

Se habrá notado particularmente que la vida de la herramienta puede ser, y a la herramienta puede ser, y a menudo está expresadamenudo está expresada en función de la velocidad de corte (ítems 5 y 6). La razón es que, si todas las otras variables del en función de la velocidad de corte (ítems 5 y 6). La razón es que, si todas las otras variables del material y la máquina son mantenidas constantes mientras se varía la velocidad de corte, el tiempo material y la máquina son mantenidas constantes mientras se varía la velocidad de corte, el tiempo requerido para desgastar (desafilar, embotar) la herramienta será función directa de la velocidad de requerido para desgastar (desafilar, embotar) la herramienta será función directa de la velocidad de corte. Cada valor de la velocidad de corte es entonces, una medida de la vida relativa de la corte. Cada valor de la velocidad de corte es entonces, una medida de la vida relativa de la herramienta obtenida con cada material.

herramienta obtenida con cada material.

2.1.2. 2.1.2. Significado de

Significado de Fallo de

Fallo de la Herramienta.

la Herramienta.

El fallo o deterioro de la herramienta se produce El fallo o deterioro de la herramienta se produce ordinariamente en una de las

ordinariamente en una de las formas siguientes:formas siguientes:

Herramienta Flanco Herramienta Flanco Cara de Cara de Ataque Ataque Viruta Viruta Desgaste de la Desgaste de la cara de ataque cara de ataque por cratering por cratering Des

Des astaste del Fe del Flalanconco Pieza

Pieza

•• Por desgaste del flanco:Por desgaste del flanco: abrasión o desgaste en abrasión o desgaste en el flanco (cara de incidencia) debajo del filo.

el flanco (cara de incidencia) debajo del filo.

•• Por socavadoPor socavado (cratering): causado por el flujo de viruta, que desgasta la cara de ataque(cratering): causado por el flujo de viruta, que desgasta la cara de ataque produciendo un

produciendo un hueco en hueco en forma de forma de taza ctaza cercano al ercano al filo, a filo, a lo largo lo largo de su de su longitud activa. longitud activa. El cráterEl cráter así formado se va

así formado se va agrandando paulatinamente hasta que finalmente ocurre el agrandando paulatinamente hasta que finalmente ocurre el desmoronamiento deldesmoronamiento del filo.

filo.

•• Por desmenuzadoPor desmenuzado: desprendimiento de pequeños fragmentos desde la cara de ataque o el: desprendimiento de pequeños fragmentos desde la cara de ataque o el flanco hacia el filo, generalmente debido al shock térmico o mecánico en herramientas de flanco hacia el filo, generalmente debido al shock térmico o mecánico en herramientas de materiales frágiles.

materiales frágiles.

•• Por diferentes combinaciones de las formas anteriores.Por diferentes combinaciones de las formas anteriores.

La representación real obtenida para la vida de la herramienta en cualquier operación de La representación real obtenida para la vida de la herramienta en cualquier operación de mecanizado o ensayo de corte, depende no solo del método usado para especificar la vida de la mecanizado o ensayo de corte, depende no solo del método usado para especificar la vida de la herramienta (Lista IV) sino también del criterio adoptado para juzgar el fallo de la misma. Tal herramienta (Lista IV) sino también del criterio adoptado para juzgar el fallo de la misma. Tal criterio varía con el tipo de operación, el material de la herramienta empleada y otros factores. criterio varía con el tipo de operación, el material de la herramienta empleada y otros factores. Algunos de los criterios más comunes para juzgar el fallo de la herramienta se dan en la Lista V. Algunos de los criterios más comunes para juzgar el fallo de la herramienta se dan en la Lista V.

Lista V.

Lista V. Criterios comunes para

Criterios comunes para juzgar el Fall

juzgar el Fallo de la

o de la Herramienta

Herramienta

1.

1. Deterioro completoDeterioro completo: herramienta totalmente : herramienta totalmente imposibilitaimposibilitada para da para continuar trabajando.continuar trabajando. 2.

2. Fallo preliminar: aparición de una banda estrecha sumamente bruñida sobre la superficieFallo preliminar: aparición de una banda estrecha sumamente bruñida sobre la superficie de corte (superficie transitoria), que indica frotamiento en el

de corte (superficie transitoria), que indica frotamiento en el flanco de la herramienta.flanco de la herramienta.

3.

3. Fallo del flancoFallo del flanco: formación de un área desgastada de cierto tamaño debajo del filo sobre la: formación de un área desgastada de cierto tamaño debajo del filo sobre la cara de incidencia (cierto volumen de

cara de incidencia (cierto volumen de metal se ha perdido por metal se ha perdido por desgaste).desgaste). 4.

4. Fallo de la terminaciónFallo de la terminación: aparición de un cambio repentino y pronunciado en la: aparición de un cambio repentino y pronunciado en la terminación de la pieza ya sea en el sentido de mejorarla o empeorarla.

terminación de la pieza ya sea en el sentido de mejorarla o empeorarla. 5.

5. Fallo en la medidaFallo en la medida: aparición de un cambio en la dimensión de la pieza terminada, en una: aparición de un cambio en la dimensión de la pieza terminada, en una dada cantidad (por ejemplo, un incremento en el diámetro de una pieza torneada, respecto al dada cantidad (por ejemplo, un incremento en el diámetro de una pieza torneada, respecto al diámetro obtenido originalmente con el filo en buen estado).

diámetro obtenido originalmente con el filo en buen estado). 6.

6. Fallo en la fuerza de corteFallo en la fuerza de corte (o potencia): incremento en una determinada cantidad de la (o potencia): incremento en una determinada cantidad de la fuerza de corte (fuerza tangencial) o de la potencia consumida.

fuerza de corte (fuerza tangencial) o de la potencia consumida. 7.

(5)

Aunque todos los métodos anteriores para juzgar el fallo de la herramienta han encontrado Aunque todos los métodos anteriores para juzgar el fallo de la herramienta han encontrado aplicación en el laboratorio, la mayoría de ellos no resulta igualmente útil en el taller. Aquí, la aplicación en el laboratorio, la mayoría de ellos no resulta igualmente útil en el taller. Aquí, la consideración

consideración importante es que las herramientas sean usadas himportante es que las herramientas sean usadas hasta una condición de desgaste muyasta una condición de desgaste muy próxima

próxima a a aquélla aquélla a a la la cual cual sería sería necesario necesario reemplazarla reemplazarla o o reafilarla reafilarla mediante mediante un un rectificadorectificado completo; debería trabajar solamente hasta el punto en que el rectificado es aún económico en completo; debería trabajar solamente hasta el punto en que el rectificado es aún económico en tiempo y material de herramienta.

tiempo y material de herramienta.

Se ha encontrado que, para herramientas de acero rápido, el fallo preliminar (ítem 2, Lista V) es un Se ha encontrado que, para herramientas de acero rápido, el fallo preliminar (ítem 2, Lista V) es un criterio razonablemente confiable para uso en el

criterio razonablemente confiable para uso en el taller.taller.

En el caso de herramientas de carburo sinterizado (metal duro), se halló que el fallo en el flanco En el caso de herramientas de carburo sinterizado (metal duro), se halló que el fallo en el flanco (ítem 3, Lista V), es muy buen criterio de fallo de herramienta para uso en el taller. Se conviene en (ítem 3, Lista V), es muy buen criterio de fallo de herramienta para uso en el taller. Se conviene en general que cuando la marca de desgaste en el flanco de la herramienta es de 1/32 pulg. en anchura general que cuando la marca de desgaste en el flanco de la herramienta es de 1/32 pulg. en anchura constituye, en la mayoría de los casos, el desgaste límite para el reafilado. Prolongar más allá el constituye, en la mayoría de los casos, el desgaste límite para el reafilado. Prolongar más allá el empleo de la herramienta, conducirá usualmente a una destrucción completa de la plaquita de empleo de la herramienta, conducirá usualmente a una destrucción completa de la plaquita de carburo, y aún en

carburo, y aún en el caso de plaquita soldada reafilable será el caso de plaquita soldada reafilable será mas costoso el rectificado.mas costoso el rectificado.

2.1.3. 2.1.3. Medición de

Medición de la vida de

la vida de la herramienta.

la herramienta.

Ensayos de la vida de la

Ensayos de la vida de la herramienta sobre materiales (con fines de clasificar maquiherramienta sobre materiales (con fines de clasificar maquinabilidad), hannabilidad), han sido realizados sobre muchos tipos de operaciones de maquinado. Sin embargo, el método mas sido realizados sobre muchos tipos de operaciones de maquinado. Sin embargo, el método mas común y efectivo es el de tornear con herramientas monocortantes. La mayor cantidad de común y efectivo es el de tornear con herramientas monocortantes. La mayor cantidad de información segura, actualmente utilizable sobre la relación que vincula la vida de la herramienta información segura, actualmente utilizable sobre la relación que vincula la vida de la herramienta con las variables prácticas, ha sido lograda por este método. No serán descriptos aquí los métodos con las variables prácticas, ha sido lograda por este método. No serán descriptos aquí los métodos de ensayo usados; ellos fueron cristalizados en una Norma Americana ( ASAB5.19-1946 ) a la cual de ensayo usados; ellos fueron cristalizados en una Norma Americana ( ASAB5.19-1946 ) a la cual puede consultarse para mas detalles. La Norma de

puede consultarse para mas detalles. La Norma de mayor aplicación actual es la ISO mayor aplicación actual es la ISO 3685-E (1993)3685-E (1993) “Tool-life testing with single-point turning tools”, sobre la cual se rigen normalmente todos los “Tool-life testing with single-point turning tools”, sobre la cual se rigen normalmente todos los ensayos de maquinabilidad.

ensayos de maquinabilidad.

La mayoría de las relaciones y datos a presentarse en la sección siguiente están basados sobre vida La mayoría de las relaciones y datos a presentarse en la sección siguiente están basados sobre vida de la herramienta obtenidos en ensayos con herramientas monocortantes. No obstante, pueden de la herramienta obtenidos en ensayos con herramientas monocortantes. No obstante, pueden aplicarse con provecho a casi cualquier operación de maquinado al tener en cuenta los factores aplicarse con provecho a casi cualquier operación de maquinado al tener en cuenta los factores extras que intervienen en el proceso

extras que intervienen en el proceso particular.particular.

2.2. Relación de Vida de la Herramienta a Variables de la Máquina

2.2.1. 2.2.1. Velocidad

Velocidad de

de Corte.

Corte.

La velocidad de corte es la

La velocidad de corte es la variable de mayor influencia en la variable de mayor influencia en la duración del filo. Taylor encontró queduración del filo. Taylor encontró que la relación entre la vida de la herramienta y la velocidad de corte puede representarse con suficiente la relación entre la vida de la herramienta y la velocidad de corte puede representarse con suficiente aproximación por la siguiente relación empírica:

aproximación por la siguiente relación empírica: t t n n cc T T C C V V

==

(1)

donde: donde: V

Vcc= Velocidad de corte (pies/min)= Velocidad de corte (pies/min)

T = Tiempo de corte real hasta desgastar el filo, [min] (item 2, Lista IV). T = Tiempo de corte real hasta desgastar el filo, [min] (item 2, Lista IV).

(6)

C

Ctt= constante cuyo valor depende de las otras variables de máquina y del material de la pieza (ver= constante cuyo valor depende de las otras variables de máquina y del material de la pieza (ver Listas I y II). Es numéricamente igual a la V

Listas I y II). Es numéricamente igual a la Vcc para una vida de para una vida de herramienta de 1 mherramienta de 1 minuto.inuto.

n = Exponente que varía en cierta medida con otras variables de máquina y del material de la pieza. n = Exponente que varía en cierta medida con otras variables de máquina y del material de la pieza. La ecuación (1), representada en

La ecuación (1), representada en coordenadas logarítmicas, define una línea recta (fig1).coordenadas logarítmicas, define una línea recta (fig1).

10 10 100 100 1 1 1100 110000 Vida de la H

Vida de la Herramienta [min]erramienta [min] V V e e l l o o c c i i d d a a d d d d e e C C o o r r t t e e [ [ p p i i e e / / m m i i n n ] ] p p qq rr ss Ct Ct n n VV1010 VV6060 TT2525 4466..77 00..1144 3344..22 2266..88 9922 Ct=46.7 Ct=46.7 V V1010 V V6060 T T2525=92=92 y= log(Vp-Vr) y= log(Vp-Vr) x= log(Tr-Tp) x= log(Tr-Tp) n=tang

n=tangθθ= y/x =0,14= y/x =0,14 VT

VT0,140,14= 4 6 7= 4 6 7

Figura

1.-Figura 1.- Línea Velocidad de corte-Vida de herramienta para torneado de Acero Línea Velocidad de corte-Vida de herramienta para torneado de Acero SAE 2340 con herramienta monocorta

SAE 2340 con herramienta monocortante de Acero Rápinte de Acero Rápido: Prof.: 0.2pulg do: Prof.: 0.2pulg Avance:Avance: 0.05pulg/rev. En seco.

0.05pulg/rev. En seco.

θθ

Es evidente que la duración del filo disminuye a medida que se incrementa la velocidad de corte. Es evidente que la duración del filo disminuye a medida que se incrementa la velocidad de corte. Aunque hay pocas excepciones a esta regla general, la misma puede no cumplirse cuando las Aunque hay pocas excepciones a esta regla general, la misma puede no cumplirse cuando las velocidades de corte son muy bajas.

velocidades de corte son muy bajas.

La ecuación (1) de Taylor es conocida comúnmente como la relación Vida de la La ecuación (1) de Taylor es conocida comúnmente como la relación Vida de la herramienta-Velocidad de corte. En la práctica, el exponente n varía desde 0,10 a 0,60 dependiendo de los Velocidad de corte. En la práctica, el exponente n varía desde 0,10 a 0,60 dependiendo de los valores de las variables de la máquina y del material. Los valores del exponente “n” para los valores de las variables de la máquina y del material. Los valores del exponente “n” para los diferentes materiales de herramientas, se dan en la tabla 1.

diferentes materiales de herramientas, se dan en la tabla 1. En esta forma, la

En esta forma, la ecuación (1) puede emplearse para estimar aproximadamente la velocidad de corteecuación (1) puede emplearse para estimar aproximadamente la velocidad de corte que permitirá alcanzar una deseada duración cuando se mecaniza un dado material con una que permitirá alcanzar una deseada duración cuando se mecaniza un dado material con una herramienta de determinado tipo.

herramienta de determinado tipo. Material

Material de de la la herramienta herramienta Exponente Exponente “n”“n”

Acero

Acero rápido rápido 0,10 0,10 a a 0,170,17

Carburo

Carburo sinterizado sinterizado (metal (metal duro) duro) sin sin recubrimientrecubrimiento o 0,18 0,18 a a 0,300,30 Carburo

Carburo sinterizado sinterizado (metal (metal duro) duro) con con recubrimiento recubrimiento de de TiC TiC o o TiN TiN 0,30 0,30 a a 0,350,35 Carburo sinterizado (metal duro) con recubrimiento de Al

Carburo sinterizado (metal duro) con recubrimiento de Al22OO33 0,35 a 0,400,35 a 0,40

Cermets

Cermets y y cerámicos cerámicos 0,40 0,40 a a 0,600,60 Tabla 1

Tabla 1

Se requieren valores medios de C

Se requieren valores medios de Ctt , los que se dan en la tabla 2 (están basados en una sección de , los que se dan en la tabla 2 (están basados en una sección de viruta de 0,001 pulg

(7)

Para obtener la velocidad de corte, el valor de C

Para obtener la velocidad de corte, el valor de Ctt tomado de la tabla 2 debe dividirse por el valor de tomado de la tabla 2 debe dividirse por el valor de T

Tnncorrespondiente a la duración deseadacorrespondiente a la duración deseada..

Tabla 2: Valores de Ct para condiciones de corte promedio Tabla 2: Valores de Ct para condiciones de corte promedio

Material de herramienta Material de herramienta Acero

Acero Rápido Rápido 18-4-1 18-4-1 Carburo sinterizadoCarburo sinterizado Material a mecanizar

Material a mecanizar

Corte

Corte seco seco Corte Corte con con fluido fluido Corte Corte secoseco Aleaciones livianas Aleaciones livianas 4320 4320 ... ... 2160021600 Latón (80-120 Bhn) Latón (80-120 Bhn) 1150 1150 ... ... 57505750 Latón colado Latón colado 730 730 ... ... 36503650 Acero colado Acero colado 262 262 364 364 13101310 Acero al carbono: Acero al carbono: SAE1013 SAE1013 516 516 720 720 25802580 SAE1025 SAE1025 412 412 576 576 20602060 SAE1035 SAE1035 328 328 460 460 16401640 SAE1045 SAE1045 262 262 304 304 13101310 SAE1060 SAE1060 168 168 236 236 840840 Acero al Cr-Ni Acero al Cr-Ni 282 282 396 396 14101410 Fundición de hierro: Fundición de hierro: 100 Bhn 100 Bhn 374 374 520 520 18701870 150 Bhn 150 Bhn 238 238 336 336 11901190 200 Bhn 200 Bhn 134 134 188 188 670670

Ejemplo. Se desea maquinar un acero cromo-níquel bajo condiciones de corte promedio usando una Ejemplo. Se desea maquinar un acero cromo-níquel bajo condiciones de corte promedio usando una herramienta de acero rápido con fluido de corte. Se especifica una duración de la herramienta de 8 herramienta de acero rápido con fluido de corte. Se especifica una duración de la herramienta de 8 horas (480 min). Para obtener la velocidad de corte aproximada encontramos, en la tabla 2, C

horas (480 min). Para obtener la velocidad de corte aproximada encontramos, en la tabla 2, Ctt ==

396

396 y y adoptando adoptando n n = = 0,15 0,15 resulta:resulta: V

Vcc = 396/2,52 = 157 = 396/2,52 = 157 pie/min = 47,9 m/min.pie/min = 47,9 m/min.

2.2.2. Dimensiones del corte.

La vida de

La vida de la herramienta obla herramienta obtenida tenida para una ciertpara una cierta velocidad a velocidad de corte está, de corte está, desde luego,desde luego, influenciada por las dimensiones del corte. La relación empírica general entre la velocidad de corte influenciada por las dimensiones del corte. La relación empírica general entre la velocidad de corte para

para una una duración duración especificada especificada (digamos (digamos 60 60 min) min) con con el el avance avance y y la la profundidad profundidad de de corte,corte, ordinariamente se acepta que es de tal forma:

ordinariamente se acepta que es de tal forma:

y y x x A A t t a a p p C C V V

==

(2)

donde V

donde Vtt = velocidad de corte equivalente (ver ítem 5, Lista IV: velocidad de corte para una = velocidad de corte equivalente (ver ítem 5, Lista IV: velocidad de corte para una determinada duración

determinada duración de la de la herramienta [pie/min]herramienta [pie/min]).). C

CAA = constante que depende de demás variables de máquina y material de la pieza (ver Listas I y II) = constante que depende de demás variables de máquina y material de la pieza (ver Listas I y II) a = avance

a = avance por revolución por revolución [pulg/rev][pulg/rev] p = profundidad de corte, pulg. p = profundidad de corte, pulg.

x,y = exponentes x,y = exponentes Los v

Los valores alores promedio promedio para lopara los expos exponentes, nentes, en la en la práctica, son práctica, son x = x = 0,37 0,37 e e y = y = 0,77. 0,77. Con esCon esto, lato, la ecuación (2) se transforma en la que sigue:

(8)

77 77 ,, 00 37 37 ,, 00 _a_a p p C C V V _t t

==

AA

(3)

Esta ecuación destaca dos hechos generales muy

Esta ecuación destaca dos hechos generales muy importantes en el mecanizado de metales:importantes en el mecanizado de metales: 1.

1. A medida que el avance o la profundidad son aumentados, debe reducirse la velocidad deA medida que el avance o la profundidad son aumentados, debe reducirse la velocidad de corte para mantener constante la duración de

corte para mantener constante la duración de la herramienta.la herramienta.

2.

2. Cuando se hace esto, hay un aumento de la productividad (que luego será justificado enCuando se hace esto, hay un aumento de la productividad (que luego será justificado en “Optimización”), esto es, la cantidad de material removido por la herramienta es “Optimización”), esto es, la cantidad de material removido por la herramienta es incrementada durante la misma dada duración (especialmente aumentando la profundidad a incrementada durante la misma dada duración (especialmente aumentando la profundidad a causa de su muy bajo exponente 0,37). (Un indicador de la productividad es el volumen de causa de su muy bajo exponente 0,37). (Un indicador de la productividad es el volumen de metal removido por unidad de tiempo o caudal

metal removido por unidad de tiempo o caudal de viruta U=Vde viruta U=Vcc.a.p)..a.p).

Puede así establecerse una regla

Puede así establecerse una regla general:general: La combinación de una gran profundidad de corte La combinación de una gran profundidad de corte y uny un elevado avance con una velocidad de corte más baja, permitirá remover una gran cantidad de elevado avance con una velocidad de corte más baja, permitirá remover una gran cantidad de metal durante una determinada vida de la herramienta.

metal durante una determinada vida de la herramienta. Hay pocas excepciones a esta regla. Hay pocas excepciones a esta regla. Mas adelante se verá

Mas adelante se verá como influye esto sobre las fuerzas como influye esto sobre las fuerzas y la terminación superficial.y la terminación superficial.

La ecuación (3) puede emplearse para el cálculo directo de velocidades de corte adecuadas para el La ecuación (3) puede emplearse para el cálculo directo de velocidades de corte adecuadas para el mecanizado de diversos materiales con distintos avances y profundidades. En la tabla 3 se dan mecanizado de diversos materiales con distintos avances y profundidades. En la tabla 3 se dan valores de C valores de CAA Tabla 3. Valores de C Tabla 3. Valores de CAA Acero Rápido 18-4-1 Acero Rápido 18-4-1 Vida de herramienta de: Vida de herramienta de: Material a mecanizar

Material a mecanizar 60

60 min min (*)(*) 480 min. (**)

480 min. (**) 60 60 min. min. (**) (**) 480 480 min. min. (*)(*) Aleaciones livianas Aleaciones livianas 25.0 25.0 ... ... ... Latón (80-120 Bhn) Latón (80-120 Bhn) 6.7 6.7 ... ... ... Latón colado Latón colado 4.2 4.2 ... ... ... Acero colado Acero colado 1.5 1.5 2.1 2.1 1.11.1 Acero al carbono: Acero al carbono: SAE1013 SAE1013 3.0 3.0 4.2 4.2 2.12.1 SAE1025 SAE1025 2.4 2.4 3.3 3.3 1.71.7 SAE1035 SAE1035 1.9 1.9 2.7 2.7 1.31.3 SAE1045 SAE1045 1.5 1.5 2.1 2.1 1.11.1 SAE1060 SAE1060 1.0 1.0 1.4 1.4 0.70.7 Acero al Cr-Ni Acero al Cr-Ni 1.6 1.6 2.3 2.3 1.11.1 Fundición de hierro: Fundición de hierro: 100 Bhn 100 Bhn 2.2 2.2 3.0 3.0 1.51.5 150 Bhn 150 Bhn 1.4 1.4 1.9 1.9 1.01.0 200 Bhn 200 Bhn 0.8 0.8 1.1 1.1 0.50.5 (*) Corte en seco.

(*) Corte en seco. (**) Corte con fl(**) Corte con fluidouido

Ejemplo: Debe maquinarse un acero SAE

Ejemplo: Debe maquinarse un acero SAE 1035 usando una profundidad p= 0,5 pulg. y avance 1035 usando una profundidad p= 0,5 pulg. y avance a=a= 0.01 pulg/rev, herramienta de acero rápido

0.01 pulg/rev, herramienta de acero rápido 18-4-1 y fluido de corte. ¿Que 18-4-1 y fluido de corte. ¿Que velocidad debe usarse?.velocidad debe usarse?. De

De la la tabla tabla 3 3 sale sale CCAA= 2,7 = 2,7 , , luego:luego:

min)

//

40

40 ((

//

121

029

029 ..

00

77

77 ..

00

77 ..

22

m m m m pie pie V V _t t

==

××

==

Aunque la ecuación (3) es general en su aplicación, puede simplificarse para su empleo en ciertos Aunque la ecuación (3) es general en su aplicación, puede simplificarse para su empleo en ciertos

(9)

halla comúnmente en 1/5 y 1/10. Siempre que dicha relación se halle comprendida entre estos halla comúnmente en 1/5 y 1/10. Siempre que dicha relación se halle comprendida entre estos límites, en cualquier operación de maquinado puede usarse

límites, en cualquier operación de maquinado puede usarse con ventaja una ecuación simple.con ventaja una ecuación simple.

En estas condiciones, los efectos del avance y de la profundidad pueden agruparse en función de la En estas condiciones, los efectos del avance y de la profundidad pueden agruparse en función de la sección de la viruta. La ecuación es luego de la forma:

sección de la viruta. La ecuación es luego de la forma: z z o o V V t t C C AA V V

==

((10001000 ))−− (4)(4) Donde: Donde: C

Cvv = constante que depende de los materiales de pieza y herramienta y del uso de fluido de corte. = constante que depende de los materiales de pieza y herramienta y del uso de fluido de corte. z= exponente cuyo valor depende del material

z= exponente cuyo valor depende del material de la pieza.de la pieza.

A

A00=a.p (sección de viruta), pulg=a.p (sección de viruta), pulg22

Con esta ecuación (4) y los valores para C

Con esta ecuación (4) y los valores para C v v y zy z de la tabla 4, puede estimarse la velocidad de cortede la tabla 4, puede estimarse la velocidad de corte requerida para 60 o 480 min de vida de la herramienta y para diferentes secciones de viruta.

requerida para 60 o 480 min de vida de la herramienta y para diferentes secciones de viruta.

Tabla 4. Valores de C Tabla 4. Valores de CVV

Acero Rápido 18-4-1 Acero Rápido 18-4-1 Vida de herramienta de: Vida de herramienta de: Material a mecanizar

Material a mecanizar 60

60 min min (*)(*) 480 min. (**)

480 min. (**) 60 60 min. min. (**) (**) 480 480 min. min. (*)(*)

zz Aleaciones livianas Aleaciones livianas 2030 2030 ... ... ... ... 0,730,73 Latón (80-120 Bhn) Latón (80-120 Bhn) 541 541 ... ... ... ... 0,620,62 Latón colado Latón colado 343 343 ... ... ... ... 0,440,44 Acero colado Acero colado 123 123 171 171 86 86 0,360,36 Acero al carbono: Acero al carbono: SAE1013 SAE1013 243 243 238 238 169 169 0,410,41 SAE1025 SAE1025 194 194 271 271 135 135 0,410,41 SAE1035 SAE1035 154 154 216 216 108 108 0,410,41 SAE1045 SAE1045 123 123 171 171 86 86 0,410,41 SAE1060 SAE1060 79 79 111 111 55 55 0,410,41 Acero al Cr-Ni Acero al Cr-Ni 133 133 186 186 93 93 0,570,57 Fundición de hierro: Fundición de hierro: 100 Bhn 100 Bhn 176 176 244 244 122 122 0,280,28 150 Bhn 150 Bhn 112 112 158 158 79 79 0,280,28 200 Bhn 200 Bhn 63 63 88 88 44 44 0,250,25 (*) Corte Sec

(*) Corte Seco. o. (**) Corte (**) Corte con fluidocon fluido

Ejemplo: Se desea mecanizar un acero SAE 1035 con una sección de viruta A

Ejemplo: Se desea mecanizar un acero SAE 1035 con una sección de viruta Aoo=0.005 pulg=0.005 pulg22, con, con

herramienta de acero rápido 18-4-1 y fluido de corte, con una duración del filo de 60 min. Para herramienta de acero rápido 18-4-1 y fluido de corte, con una duración del filo de 60 min. Para calcular la velocidad

calcular la velocidad de corte, de la tde corte, de la tabla 4, abla 4, CCvv = 216= 216 V

Vtt = 216 (1000A= 216 (1000Aoo)) –z –z = 216 (0,517) = = 216 (0,517) = 112 pie/min112 pie/min

En los casos que interesen otros valores de vida de la herramienta diferentes de 60 min, C

En los casos que interesen otros valores de vida de la herramienta diferentes de 60 min, C vv puede puede

ser corregido mediante la siguiente fórmula: ser corregido mediante la siguiente fórmula:

66

60

T T C C C C _n_n

=

_V_V

(5)

donde T=

donde T= duración deseada duración deseada de la hde la herramienta [min] erramienta [min] y y CCnn el nuevo valor de C el nuevo valor de Cvv requerido requerido parapara alcanzar la duración T de la herramienta.

(10)

2.2.3. Forma y ángulos de la herramienta.

No se

No se tienen datos para tienen datos para establecer una establecer una correlación numérica general correlación numérica general entre la entre la duración del filo duración del filo y losy los ángulos de la herramienta, aunque se reconocen principios generales. Por ejemplo, es sabido que en ángulos de la herramienta, aunque se reconocen principios generales. Por ejemplo, es sabido que en el caso de herramientas de forma simple, el ángulo de ataque es el de mayor influencia sobre la vida el caso de herramientas de forma simple, el ángulo de ataque es el de mayor influencia sobre la vida de la herramienta. No obstante, el efecto de ese ángulo es pequeño cuando varía dentro del rango de la herramienta. No obstante, el efecto de ese ángulo es pequeño cuando varía dentro del rango normal de valores (8 a 27º

normal de valores (8 a 27º para acero, por para acero, por ejemplo). Por esta razón, la ejemplo). Por esta razón, la normalización de los ángulosnormalización de los ángulos de la herramienta es deseable para trabajos de mecanizado general. Para herramientas de acero de la herramienta es deseable para trabajos de mecanizado general. Para herramientas de acero rápido pueden usarse los valores normales dados en la tabla 5, a menos que circunstancias rápido pueden usarse los valores normales dados en la tabla 5, a menos que circunstancias especiales impongan cambios.

especiales impongan cambios.

Tabla 5. Angulos para herramientas de A

Tabla 5. Angulos para herramientas de Acero Rápido en operaciones de cero Rápido en operaciones de maquinado en generalmaquinado en general Angulo de Angulo de ataque ataque αα [º] [º] Angulo de cuña Angulo de cuña ββ [º] [º] Angulo de incidencia Angulo de incidencia

γγ [º] [º] Material a mecanizarMaterial a mecanizar 0

0 84 84 6 6 Fundición Fundición de de hierro hierro chilled. chilled. Latón Latón y y bronce bronce duro.duro. 8

8 74 74 88 Acero y acero colado (Resist > 100000 Acero y acero colado (Resist > 100000 psi); Fundición_{de hierro (>200 Bhn). Latón. Bronce.}_{de hierro (>200 Bhn). Latón. Bronce.} psi); Fundición 14

14 68 68 88 Acero y acero colado (Resist: 70-100000 psi).Acero y acero colado (Resist: 70-100000 psi)._{Fundición de hierro (< 200}_{Fundición de hierro (< 200 Bhn). Latón liviano}_{Bhn). Latón liviano} 20

20 62 62 8 8 Acero Acero y y acero acero colado colado (Resist: (Resist: 50-70000 50-70000 psi)psi) 27

27 55 55 8 8 Bronce Bronce medio medio y y liviano liviano y y acero acero (Resist<50000 (Resist<50000 psi)psi) 40

40 40 40 10 10 Aleaciones Aleaciones livianaslivianas

La forma de la herramienta, caracterizada por elementos de su geometría tales como la magnitud de La forma de la herramienta, caracterizada por elementos de su geometría tales como la magnitud de su curvatura (radio de la punta), del filo de corte y de su naturaleza operativa (tornear, cepillar, su curvatura (radio de la punta), del filo de corte y de su naturaleza operativa (tornear, cepillar, taladrar, etc.) puede tener un efecto significativo sobre la duración de la herramienta. No obstante, taladrar, etc.) puede tener un efecto significativo sobre la duración de la herramienta. No obstante, la correlación numérica de estos factores no ha sido específicamente abordada, por lo que solo se la correlación numérica de estos factores no ha sido específicamente abordada, por lo que solo se dispone de información cualitativa.

dispone de información cualitativa.

La Tabla 6 resume las relaciones cualitativas entre la vida de la herramienta, ángulos y forma. Estas La Tabla 6 resume las relaciones cualitativas entre la vida de la herramienta, ángulos y forma. Estas son formuladas, por conveniencia, utilizando la nomenclatura de una herramienta monocortante. son formuladas, por conveniencia, utilizando la nomenclatura de una herramienta monocortante.

Tabla 6.

Tabla 6. Efectos de la geometría sobrEfectos de la geometría sobre la Vida de la Herramientae la Vida de la Herramienta Aumento

Aumento de: de: Vida Vida de de la la herramientaherramienta Angulo

Angulo de atade ataque que ((αα)) Crece – Crece – Luego Luego decrece decrece (*)(*) Angulo

Angulo de de Incidencia Incidencia ((γγ)) Crece – Crece – Luego Luego decrece decrece (*)(*) Angulo

Angulo de de Posición Posición ((κκr r )) DecreceDecrece

Radio

Radio de de la la Punta Punta CreceCrece (*)

(*)La vida de la La vida de la herramienta decrece cuando los ángulosherramienta decrece cuando los ángulos αα y yγγ aumentan demasiado, porque el filo aumentan demasiado, porque el filo se debilita y sufre más

se debilita y sufre más rápido desgaste.rápido desgaste.

2.2.4. 2.2.4. Material

Material de

de la

la herramienta.

herramienta.

Naturalmente,

Naturalmente, la la vida vida de de la la herramienta herramienta está está fuertemente fuertemente influenciada influenciada por por el el material material que que lala constituye. Si ello se expresa como velocidad de

constituye. Si ello se expresa como velocidad de corte Vcorte Vttequivalente (ver ítem 5, Lista IV) como enequivalente (ver ítem 5, Lista IV) como en la ecuación (4), la constante C

la ecuación (4), la constante Cvv resulta ser una función del material de la herramienta. Los factoresresulta ser una función del material de la herramienta. Los factores de la tabla 7, sirven para corregir los valores de C

de la tabla 7, sirven para corregir los valores de Cvv de la tabla 4, según la composición del material de la tabla 4, según la composición del material de la herramienta. Estos pueden luego usarse en las ecuaciones (4) y (5) en la forma ya descripta de la herramienta. Estos pueden luego usarse en las ecuaciones (4) y (5) en la forma ya descripta para estimar la velocidad de corte aprop

(11)

Tabla 7. Factor de Corrección de C

Tabla 7. Factor de Corrección de CVV(Tabla 4) para herramientas de otra (Tabla 4) para herramientas de otra composición químicacomposición química

Composición química [ %] Composición química [ %] Material de la Material de la Herramienta Herramienta W W Cr Cr V V C C Co Co MoMo Multiplicar Multiplicar C CVV porpor 14-4-1 14-4-1 14 14 4 4 1 1 0.7-0.8 0.7-0.8 .. .. ... ... 0.880.88 18-4-1 18-4-1 18 18 4 4 1 1 0.7-0.75 0.7-0.75 .. .. .. .. 1.001.00 18-4-2 18-4-2 18 18 4 4 2 2 0.8-0.85 0.8-0.85 .. .. 0.75 0.75 1.061.06 18-4-3 18-4-3 18 18 4 4 3 3 0.85-1.1 0.85-1.1 .. .. .. .. 1.151.15 18-4-1+ 18-4-1+ 5% 5% Co Co 28 28 4 4 1 1 0.7-0.75 0.7-0.75 5 5 0.5 0.5 1.181.18 18-4-2+10% 18-4-2+10% Co Co 18 18 4 4 2 2 0.8-0.85 0.8-0.85 10 10 0.75 0.75 1.361.36 20-4-2+18 20-4-2+18 % % Co Co 20 20 4 4 2 2 0.8-0.85 0.8-0.85 18 18 1.0 1.0 1.411.41 Carburo

Carburo sinterizado sinterizado ……. ……. ... ... …. …. >5>5

Figura

Figura 2 2 Figura Figura 33

800 800 700 700 600 600 500 500 400 400 300 300 200 200 100 100 00 0 0 200 200 300 300 400 400 500 500 560560 Dureza Brinell Dureza Brinell 32 32 42 42 51 51 5656 Dureza Rc Dureza Rc 250 250 200 200 150 150 100 100 50 50 00 V V 3 3 0 0 V V e e l l o o c c i i d d a a d d d d e e c c o o r r t t e e [ [ p p i i e e / / m m i i n n ] ] p p a a r r a a 3 3 0 0 m m i i n n d d e e V V i i d d a a d d e e h h e e r r r r a a m m i i e e n n t t a a V V 3 3 0 0 [ [ m m / / m m i i n n ] ] Carburo sinterizado Carburo sinterizado C C--66 IISSOO Acero Acero Rápido Rápido En la figura 2

En la figura 2 se muestra la variación de la velocidad equivalente Vse muestra la variación de la velocidad equivalente V3030 mecanizando mecanizando aceros aceros en uen unn amplio rango de durezas, con insertos de carburos sinterizados clase C6 (

amplio rango de durezas, con insertos de carburos sinterizados clase C6 (αα=3º; en seco; desgaste=3º; en seco; desgaste

flanco VB=0,015pulg) y aceros rápidos clase T1 (

flanco VB=0,015pulg) y aceros rápidos clase T1 (αα=10º; aceite soluble al 5%; desgaste flanco=10º; aceite soluble al 5%; desgaste flanco VB=0,030pulg)

VB=0,030pulg) en en ambos ambos casos casos con con a=0,010pulg/rev a=0,010pulg/rev y y p=0,1pulg.p=0,1pulg. La

La figura 3afigura 3a muestra curvas Vmuestra curvas Vcc-T, obtenidas torneando acero SAE 1045 con p=2,5mm;-T, obtenidas torneando acero SAE 1045 con p=2,5mm; a=0,4mm/rev.

a=0,4mm/rev. LaLa figura 3bfigura 3b muestra curvas Vmuestra curvas Vcc-T, obtenidas torneando fundición gris SAE G4000-T, obtenidas torneando fundición gris SAE G4000 con p=2,5mm; a=0,25mm/rev1045 con p=

con p=2,5mm; a=0,25mm/rev1045 con p=2,5mm; a=0,4mm/rev. 2,5mm; a=0,4mm/rev. En los dos casos se comparan lEn los dos casos se comparan losos comportamientos de insertos de carburos recubiertos con TiC, TiN y Al

comportamientos de insertos de carburos recubiertos con TiC, TiN y Al22OO33 , utilizando como , utilizando como

criterio para determinar T, el valor VB=0,25mm. criterio para determinar T, el valor VB=0,25mm.

(12)

2.2.5. 2.2.5. Fluido

Fluido de

de Corte.

Corte.

El empleo de fluido de corte, ordinariamente prolonga en forma considerable la vida de la El empleo de fluido de corte, ordinariamente prolonga en forma considerable la vida de la herramienta. Esto aparece en los valores de C

herramienta. Esto aparece en los valores de C tt y C y Cvvdados en las tablas 2 y 3, cuya influencia sobredados en las tablas 2 y 3, cuya influencia sobre la duración T del filo ya fue analizada con las ecuaciones (1) y (2).

la duración T del filo ya fue analizada con las ecuaciones (1) y (2).

2.2.6. 2.2.6. Rigidez e inmunidad

Rigidez e inmunidad al Vibrado, Forma y

al Vibrado, Forma y dimensiones de la pieza.

dimensiones de la pieza.

La influencia considerable que cualquiera o todas estas variables de máquina pueden tener sobre la La influencia considerable que cualquiera o todas estas variables de máquina pueden tener sobre la vida de la herramienta no siempre es debidamente apreciada. Todavía no ha sido posible encontrar vida de la herramienta no siempre es debidamente apreciada. Todavía no ha sido posible encontrar leyes específicas eficaces para los efectos de estas variables. No obstante, es sabido que en general, leyes específicas eficaces para los efectos de estas variables. No obstante, es sabido que en general, la duración de la herramienta es favorecida por condiciones de rigidez en la máquina, en la la duración de la herramienta es favorecida por condiciones de rigidez en la máquina, en la herramienta y en los montajes de la pieza y además por la ausencia de vibrado (en “Teoría del corte herramienta y en los montajes de la pieza y además por la ausencia de vibrado (en “Teoría del corte de metales” fueron discutidos los factores que controlan el

de metales” fueron discutidos los factores que controlan el vibrado).vibrado).

Cambios en la forma y dimensiones de la pieza pueden tener un variado efecto sobre la vida de la Cambios en la forma y dimensiones de la pieza pueden tener un variado efecto sobre la vida de la herramienta. En general, si la forma y tamaño son tales que bajo la acción de las fuerzas de corte herramienta. En general, si la forma y tamaño son tales que bajo la acción de las fuerzas de corte tiene lugar una excesiva flexión, la duración de la herramienta puede quedar afectada, además de la tiene lugar una excesiva flexión, la duración de la herramienta puede quedar afectada, además de la evidente pérdida de exactitud dimensional sobre la pieza.

evidente pérdida de exactitud dimensional sobre la pieza.

2.2.7. Naturaleza del contacto de la herramienta con la pieza.

Si la naturaleza de una operación es tal que la herramienta corta continuamente como al tornear un Si la naturaleza de una operación es tal que la herramienta corta continuamente como al tornear un cilindro liso, ordinariamente la vida de la herramienta será mas larga que si el corte es interrumpido cilindro liso, ordinariamente la vida de la herramienta será mas larga que si el corte es interrumpido como ocurre al tornear una pieza cilíndrica con ranuras o

como ocurre al tornear una pieza cilíndrica con ranuras o una barra de sección poligonal. El impactouna barra de sección poligonal. El impacto sobre la herramienta cuando entra y abandona el corte tiende a hacerla fallar mas rápidamente. Esto sobre la herramienta cuando entra y abandona el corte tiende a hacerla fallar mas rápidamente. Esto es particularmente cierto cuando el material de la herramienta es de naturaleza quebradiza. En es particularmente cierto cuando el material de la herramienta es de naturaleza quebradiza. En operaciones donde el arranque es de tipo intermitente, la manera en que la herramienta entra y operaciones donde el arranque es de tipo intermitente, la manera en que la herramienta entra y abandona el corte, tiene a menudo un marcado efecto sobre la duración, especialmente cuando se abandona el corte, tiene a menudo un marcado efecto sobre la duración, especialmente cuando se emplean herramientas de carburo sinterizado, cerámicas o de materiales ultraduros. En este caso emplean herramientas de carburo sinterizado, cerámicas o de materiales ultraduros. En este caso parece

parece que que el el fallo fallo será será generalmente generalmente más más rápido rápido cuando cuando los los ángulos ángulos y y posición posición son son tales tales que que elel impacto de entrada en el corte, es recibido por el filo o la punta de la herramienta antes que en un impacto de entrada en el corte, es recibido por el filo o la punta de la herramienta antes que en un lugar de la cara de ataque lejos del filo.

lugar de la cara de ataque lejos del filo.

En las operaciones de fresado frontal sobre acero con fresas de insertos de carburo sinterizado En las operaciones de fresado frontal sobre acero con fresas de insertos de carburo sinterizado pueden presentarse condiciones críticas para la integridad de la

pueden presentarse condiciones críticas para la integridad de la herramienta. La posición relativa deherramienta. La posición relativa de la fresa respecto a la pieza es un factor predominante en la duración de la primera. La variable la fresa respecto a la pieza es un factor predominante en la duración de la primera. La variable determinante es el ángulo entre un plano radial que

determinante es el ángulo entre un plano radial que corta el diente de la fresa y el plano de la pieza a corta el diente de la fresa y el plano de la pieza a través del cual el diente penetra en el corte. Esto se través del cual el diente penetra en el corte. Esto se ilustra en la figura 4, donde este “ángulo de ilustra en la figura 4, donde este “ángulo de contacto” es designado (c) . En casi todos los contacto” es designado (c) . En casi todos los casos, en el fresado frontal de acero con fresas de casos, en el fresado frontal de acero con fresas de carburo, si este ángulo es inferior a carburo, si este ángulo es inferior a aproximadamente 20

aproximadamente 20ºº_{, la vida de la herramienta}_{, la vida de la herramienta} será normal; si es mayor que alrededor de 35

será normal; si es mayor que alrededor de 35°°, la, la

fresa fallará casi inmediatamente después de fresa fallará casi inmediatamente después de iniciarse el corte, dependiendo además de la propia iniciarse el corte, dependiendo además de la propia geometría de la fresa. geometría de la fresa. A A cc D/2 D/2 Avance Avance Punto de Punto de contacto

contacto Plano lateral de_{la pieza}Plano lateral de_{la pieza} Figura 4.

Figura 4. Angulo c Angulo c para opepara operaciones de raciones de planeadoplaneado con fresa frontal

(13)

2.3. 2.3. Relación de la

Relación de la Vida de l

Vida de la Herramienta con

a Herramienta con variables del M

variables del Material de la

aterial de la Pieza.

Pieza.

Las propiedades básicas del material de la pieza que influyen en la duración de la herramienta y Las propiedades básicas del material de la pieza que influyen en la duración de la herramienta y facilitan el mecanizado, f

facilitan el mecanizado, fueron discutidas ueron discutidas en el ítem en el ítem 3.3.33.3.3 de Teoría del corte. Pero en la práctica,de Teoría del corte. Pero en la práctica, es conveniente relacionar la vida de la herramienta directamente con propiedades de los materiales es conveniente relacionar la vida de la herramienta directamente con propiedades de los materiales fácilmente medibles. Aunque tales correlaciones sean empíricas, ellas dan una base muy útil a los fácilmente medibles. Aunque tales correlaciones sean empíricas, ellas dan una base muy útil a los efectos estimar la velocidad de corte necesaria que permita una determinada duración de la efectos estimar la velocidad de corte necesaria que permita una determinada duración de la herramienta bajo un juego fijo de

herramienta bajo un juego fijo de condiciones de la máquina.condiciones de la máquina. 2.3.1. General.

2.3.1. General.

Las clasificaciones de maquinabilidad general para los metales y aleaciones mas comunes de la Las clasificaciones de maquinabilidad general para los metales y aleaciones mas comunes de la ingeniería están dadas en la tabla 8. Están expresadas en términos de valores relativos. La forma de ingeniería están dadas en la tabla 8. Están expresadas en términos de valores relativos. La forma de ordenamiento empl

ordenamiento empleado (a meeado (a menudo llamada nudo llamada “maquinabilid“maquinabilidad porcentual“ ad porcentual“ o “maquino “maquinabilidadabilidad relativa“) representa las velocidades relativas a emplear con cada metal para obtener una relativa“) representa las velocidades relativas a emplear con cada metal para obtener una determinada vida de la herramienta. Son valores de la velocidad de corte relativa (ver Lista IV, ítem determinada vida de la herramienta. Son valores de la velocidad de corte relativa (ver Lista IV, ítem 6). Un material cuya clasificación es 50, deberá ser mecanizado aproximadamente a la mitad de la 6). Un material cuya clasificación es 50, deberá ser mecanizado aproximadamente a la mitad de la velocidad empleada para otro material cuya clasificación es 100, si se desea la

velocidad empleada para otro material cuya clasificación es 100, si se desea la misma duración de lamisma duración de la

herramienta en ambos casos. Así, si una velocidad de corte que posibilita una satisfactoria vida de la herramienta en ambos casos. Así, si una velocidad de corte que posibilita una satisfactoria vida de la herramienta mecanizando un material en una operación dada, la adecuada velocidad de corte a herramienta mecanizando un material en una operación dada, la adecuada velocidad de corte a emplear para cualquier otro material enlistado en la tabla 8 en la misma o similar operación, puede emplear para cualquier otro material enlistado en la tabla 8 en la misma o similar operación, puede ser estimada de los datos de la tabla.

ser estimada de los datos de la tabla. Ejemplo:

Ejemplo: Se ha Se ha encontrado qencontrado que un ue un acero AISI acero AISI C1020, maqC1020, maquinado a uinado a 95 (pie/min95 (pie/min) en u) en una ciertana cierta operación, posibilitó una duración de la herramienta de 8 horas. Al sustituir el C1020 por un acero operación, posibilitó una duración de la herramienta de 8 horas. Al sustituir el C1020 por un acero C1117 en la misma operación, se desea conocer la velocidad de corte que permita la misma C1117 en la misma operación, se desea conocer la velocidad de corte que permita la misma duración de la herramienta de 8 horas. De la tabla 8

duración de la herramienta de 8 horas. De la tabla 8 obtenemos: obtenemos: clasificación pclasificación para el ara el C1020 = C1020 = 65,65, clasificación para

clasificación para el el C1117 = 85C1117 = 85. Luego, la . Luego, la velocidad de velocidad de corte para logcorte para lograr una vida rar una vida de lade la herramienta de 8 ho

herramienta de 8 horas con el acero 1ras con el acero 1117 será 117 será VVcc= (85/ 65) 95 = 124 pie/min.= (85/ 65) 95 = 124 pie/min.

Los valores de la tabla 8 están basados en una clasificación de 100 para el acero AISI B 1112, acero Los valores de la tabla 8 están basados en una clasificación de 100 para el acero AISI B 1112, acero Bessemer para tornillería, trefilado en frío o laminado en frío, excepto donde se indica lo contrario. Bessemer para tornillería, trefilado en frío o laminado en frío, excepto donde se indica lo contrario. Los valores de dureza consignados indican un rango deseable y corresponden a producciones Los valores de dureza consignados indican un rango deseable y corresponden a producciones comerciales ordinarias.

comerciales ordinarias.

Es útil disponer de clasificaciones de maquinabilidad relativa para todas las aleaciones de un tipo Es útil disponer de clasificaciones de maquinabilidad relativa para todas las aleaciones de un tipo dado. En las tablas 9 a 13, las clasificaciones consignadas para cinco tipos o clases diferentes de dado. En las tablas 9 a 13, las clasificaciones consignadas para cinco tipos o clases diferentes de aleaciones, representan sus maquinabilidades relativas dentro de cada clase pero las clasificaciones aleaciones, representan sus maquinabilidades relativas dentro de cada clase pero las clasificaciones para

para una una clase clase cualquiera cualquiera no no son son comparables comparables con con aquéllas aquéllas de de cualquier cualquier otra otra clase. clase. LasLas clasificaciones de maquinabilidad tabuladas han sido compiladas de “American Machinist´s clasificaciones de maquinabilidad tabuladas han sido compiladas de “American Machinist´s Working Guide for Modern Shop Materials”. Las clasificaciones en las tablas 9 y 10

Working Guide for Modern Shop Materials”. Las clasificaciones en las tablas 9 y 10 representanrepresentan

otra vez valores de velocidades de corte relativa. Donde las clasificaciones están dadas en letras en otra vez valores de velocidades de corte relativa. Donde las clasificaciones están dadas en letras en vez de números (como el caso de aceros inoxidables y aleaciones de aluminio y níquel,

vez de números (como el caso de aceros inoxidables y aleaciones de aluminio y níquel, “A”“A” indica indica

una velocidad de corte permisible alta y