Modelos Fundamentales de Corte

Corte Ortogonal

Modelo bidimensional de formación de la viruta y ruptura por el plano de deslizamiento que forma un ángulo (φ) con la dirección de corte.

Hipótesis del Corte Ortogonal

• El ángulo efectivo de inclinación (λ) es nulo (λ = 0).
• Material (mt) de la pieza fácilmente mecanizable.
• Herramienta (hta) perfectamente afilada y rígida.
• Proceso de corte estacionario.
• Deformación plana: ausencia de flujo transversal.

Modelo de Corte Oblicuo

Se caracteriza por:

• Ángulo de inclinación de la herramienta (λ ≠ 0).
• La dirección del flujo de viruta sobre la cara de desprendimiento no es normal al filo de corte (η ≠ 0).
• El espesor de la viruta no es constante.

Factor de Recalcado (E)

Es la relación (ratio) entre el espesor de viruta cortada (A₁) y el espesor de viruta no cortada (A₀). Se constata experimentalmente que toma valores E = A₁/A₀ ≥ 1.

Se produce debido a la deformación plástica de la viruta durante su formación y arranque.

Formación del Filo Recrecido (BUE)

Consiste en la adhesión de material (mt) de la pieza sobre el filo de la herramienta (hta). Aparece típicamente en la zona B, en regímenes intermedios de velocidad (v), con capas de material duras que no forman capa límite.

Efectos del Filo Recrecido

• Aumento del ángulo de desprendimiento efectivo.
• Aumento de la profundidad de pasada.
• Mayor deformación de la superficie mecanizada (aumento del recalcado).
• Peor acabado superficial.
• Disminución de la duración de la herramienta.

Estrategias para Evitar el BUE

• Aumentar el ángulo de desprendimiento.
• Aumentar la velocidad de corte (Vc).
• Hacer el material menos dúctil.
• Cortar el fluido refrigerante (esto elimina el BUE a bajas velocidades de corte).

Nota: Los materiales frágiles encuentran dificultad para entrar en el modo plástico del filo recrecido, por lo que el BUE no aparece, sino que se produce fractura.

Uso y Funciones de los Fluidos de Corte

Funciones Principales

• Refrigeración: Deseable baja viscosidad, alto calor específico (Qesp) y conductividad térmica, y afinidad para mojar el material (mt).
• Lubricación:

  Efectos de la Lubricación

  • Disminuye el coeficiente de rozamiento.
  • Aumenta el ángulo de cizalladura y disminuye el recalcado (E = h_c/h = 1/c).
  • Reduce la Fuerza de corte (Fc), la Potencia (P) y la Temperatura (Tº).
  • Reduce la posibilidad de formación del Filo Recrecido (BUE).
• Prevención de la soldadura.
• Separación de la viruta.
• Protección contra la corrosión.
• Lubricación de la máquina.

Eficacia y Limitaciones

La eficacia del fluido disminuye con la velocidad de corte (Vc) y la profundidad de pasada. En general, no influye significativamente en las Fuerzas de corte (Fc), pero sí mejora el acabado superficial.

Tipos de Fresado

Fresado Periférico

Generalmente ofrece peor calidad superficial que el fresado frontal.

Fresado en Concordancia (Descendente) (-)

• Menor desgaste de la superficie de incidencia.
• Calidad superficial de mecanizado uniforme.
• Requiere movimiento de mesa sin juego.

Fresado en Oposición (Ascendente) (+)

• Adecuado para piezas con capa superficial dura.
• Mayor desgaste de la superficie de incidencia.
• Requiere una fijación estable de la pieza.

Geometría de la Herramienta: Definición de Ángulos

Ángulo de Desprendimiento (γ)

Formado por la intersección del plano de definición con el plano de referencia y la cara de desprendimiento de la herramienta (hta).

Influencia y Ajuste

• Influye en los esfuerzos de corte y en el tipo de viruta.
• Al aumentar (γ), disminuyen los esfuerzos de corte y viceversa (disminuye la curvatura de la viruta).
• Debe aumentar si aumenta la tenacidad de la herramienta y disminuye la resistencia de la pieza. Debe disminuir en caso contrario.
• Se busca el mayor valor posible sin que se produzca la rotura.

Tipos de Ángulo de Desprendimiento

• Ángulo Negativo (-): La herramienta trabaja a compresión. Apropiado para materiales duros (mt) y cortes interrumpidos.
• Ángulo Positivo (+):
  • Si es muy bajo, aumenta el consumo de energía (E) y disminuye la vida de la herramienta.
  • Si es muy alto, disminuye el esfuerzo de corte y la potencia requerida; sin embargo, la sección de filo se debilita, comprometiendo la integridad de la herramienta.

Valores Típicos

• Valores habituales: 6º
• Metal duro: -8º a 25º
• HSS (Acero Rápido): 0º a 30º

Ángulo de Incidencia (α)

Formado por la intersección del plano de filo de la herramienta con el plano de filo de corte y la cara de incidencia de la herramienta.

Función y Requisitos

• Su función es evitar el rozamiento entre la cara de incidencia y la superficie mecanizada de la pieza.
• Siempre debe ser positivo (α > 0), pero se busca que sea lo menor posible.
• Debe aumentar si aumenta la tenacidad de la herramienta y disminuye la resistencia de la pieza. Debe disminuir en caso contrario.

Consecuencias de Valores Extremos

• Si es muy bajo, disminuye la vida de la herramienta.
• Si es muy alto, la sección de filo es débil, lo que puede causar desmoronamiento del filo y pérdida de calidad superficial.

Ángulo de Filo (β)

Formado por la intersección del plano de definición con las caras de incidencia y de desprendimiento de la herramienta.

Robustez y Resistencia

• Influye directamente en la robustez de la herramienta.
• Para valores bajos, la herramienta penetra mejor en la pieza, pero corre el riesgo de romperse el filo (disminuye la capacidad para conducir calor (Q) y resistir esfuerzos de corte).
• Aumenta al aumentar la resistencia de la pieza, siendo mayor para materiales duros y menor para materiales blandos.
• Suele presentar redondeo o chaflán.

Ángulo de Inclinación del Filo (λ)

Formado por el filo principal de la herramienta y la recta intersección del plano de filo de corte y el plano de referencia.

Función y Aplicación

• Orienta la salida de la viruta. Su efecto se minimiza con el uso de rompevirutas.
• Es positivo (+) cuando es descendente desde la punta hacia el mango.
• Es negativo (-) cuando es ascendente.
• En desbaste, un ángulo negativo permite un mayor ángulo de filo sin disminuir el de incidencia ni el de desprendimiento (dirigiendo la viruta hacia la pieza).
• Es nulo en operaciones de acabado.

Ángulos Secundarios de la Herramienta

• Ángulo de la Punta (ε):
  • Grandes (80-90º): Desbaste.
  • Medios (50-60º): Semiacabado.
  • Pequeños (35º): Acabado.

  Nota: La rugosidad superficial (Ra) es proporcional a 1/radio de punta.

• Ángulo de Posicionamiento Principal (κ): Facilita la entrada y salida gradual de la herramienta.
• Ángulo de Posicionamiento Secundario (κ’): Evita el roce con la pieza. Cuanto menor sea, mejor será el acabado superficial.

El Rompevirutas: Gestión de la Viruta Continua

Existe la necesidad de romper la viruta continua para evitar su presencia en el área de corte. Esto tiene implicaciones cruciales en la seguridad en el trabajo, el transporte del material mecanizado y el acabado superficial.

Características y Efectos

• Los ángulos de desprendimiento positivos (+) resultan en menores Fuerzas de corte (Fc) que los negativos (-). Con rompevirutas, se suelen usar ángulos de desprendimiento positivos.
• El rompevirutas reduce entre un 5% y un 20% la fuerza absorbida en el corte (debido a la restricción del contacto pieza-herramienta).
• Su capacidad para fraccionar la viruta depende del avance y del radio de curvatura del arrollamiento.

Dimensionado del Escalón

Fórmula para el dimensionado del escalón:

W² = (2ρ – H)H

Donde ρ es el radio de curvatura.