Factores Durante el Mecanizado

CARACTERISTICAS DE LAS MAQUINAS Y PROBLEMAS DE MECANIZADO

- Elementos de corte y factores problemáticos
Cuando se mecaniza acero o fundición en un torno o en un centro de mecanizado, parecería que las herramientas cortan sin esfuerzo el material. Sin embargo, en realidad los metales de corte o materiales tales como cerámicas requieren un alto nivel de tecnología para poder realizar un mecanizado óptimo.
El primer paso para evitar problemas de desempeño es entender la tecnología del mecanizado y los factores envueltos en el fenómeno del corte.

- Elementos de corte
El objetivo del mecanizado es obtener la forma requerida, la terminación superficial y exactitud por medio del removimiento del material innecesario en una pieza de trabajo.
Las herramientas principales en el mecanizado es la máquina (torno, centro de mecanizado), la herramienta de corte (fresa) y la pieza a mecanizar en un nivel inferior. El corte es la combinación de tres elementos con la suma de uno más: las condiciones de corte.

- Causa del problema en el mecanizado
Los problemas durante el mecanizado pueden originarse de muchas fuentes diferentes y éstas pueden ser divididas en dos grupos principales. Primero, el problema es inducido por un solo elemento tanto de herramientas como de las condiciones de corte, por ejemplo:

-La máquina es muy vieja.
-La herramienta se daña muy fácilmente.
-La pieza a mecanizar es demasiado dura.
-Malas condiciones de corte.

Segundo, el problema es inducido por una combinación de elementos. Por ejemplo:

-Las condiciones de corte exceden los límites de la máquina.
-Las piezas de trabajo y la herramienta no son las adecuadas.
-Condiciones de corte inapropiadas para el grado del inserto y la geometría de la herramienta.
-Elección errónea de la herramienta y las condiciones de corte para materiales de difícil corte.

- Detalles del fenómeno del corte
Este fenómeno ocurre cuando un filo se pone en contacto con la pieza de trabajo y resulta en un choque bajo una presión y temperatura extremas.

- Temperatura de corte
El primer factor del fenómeno de corte es la existencia de una alta temperatura de corte.
La fig. 1 muestra la relación entre la temperatura y la velocidad de corte para el mecanizado de acero al carbono. A un avance de 0.2 mm/rev la temperatura alcanza los 1000ºC a una velocidad de corte de 200 m/min.

01Fig. 1

La figura 2 muestra la relación entre la temperatura de corte y el avance a una velocidad de corte de 10 m/min y 200 m/min en acero al carbono y acero de herramienta.

02Fig. 2

Los materiales tales como acero inoxidable y aleación de titanio tienen baja conductividad termal y causan un gran incremento en la temperatura de corte. Además, la temperatura se incrementa cuando los insertos de las herramientas sufren desgaste o daños (astillamiento, fracturas, etc.) La temperatura del filo se incrementa debido al calor generado en el punto de corte. También, las mesas y los porta-herramientas de la máquina son afectadas térmicamente por el despeje de virutas de alta temperatura sobre sus superficies. Con respecto al problema de desempeño, debe ser tomado en consideración que la herramienta y la máquina están en contacto directo con las altas temperaturas generadas durante el mecanizado.

- Resistencia al corte
El segundo factor del fenómeno del corte es la resistencia al corte.
La fig. 3 muestra tres fuerzas de resistencia al corte durante el mecanizado de acero al carbono a una profundidad de 10 mm a 0.75 mm/rev la fuerza principal se eleva a 1350 kgf. En esta situación, el avance en la profundidad de corte produce un área de corte transversal de 7.5 mm² que es cortada por el filo y resulta en una resistencia al corte extremadamente alta.

03Fig. 3

La resistencia al corte es definida, generalmente, como la resistencia al corte mayor a 1 mm² y es definida como una resistencia específica al corte. En el mecanizado de materiales de difícil corte, tales como aleaciones resistentes al calor, la resistencia al corte se incrementa significativamente. La fig. 4 muestra la comparación entre dos aleaciones con base de Ni resistentes al calor y acero al carbono. También, el desgaste del filo o el daño produce un incremento en la resistencia al corte, tal como se observa en la fig. 5 y 6.
En cuanto al desempeño, debe ser tomado en consideración que la herramienta, la máquina y la pieza de trabajo pueden ser sujetas a un corte anormal, como reacciones violentas, deformación y deformación debido a su gran resistencia al corte.

04Fig. 4

05Fig. 5

06Fig. 6

- Fricción bajo altas temperaturas y alta presión
El tercer factor del fenómeno de corte es la fricción entre la pieza de trabajo y la cara lateral del filo, y entre la viruta y la cara inclinada del filo.
El filo sufre de altas temperaturas y alta presión debido a que el mismo no es fijo. Está en un estado de movimiento y es acompañado por fricciones severas.
La velocidad de fricción entre la pieza de trabajo y la cara lateral es casi equivalente a la velocidad de corte. Mientras que la temperatura de corte y la resistencia al corte incrementan la temperatura y la presión sobre la cara inclinada, proporcionalmente. También, mientras la velocidad de corte y la temperatura escalan, también lo hace el despeje de viruta sobre la cara inclinada a un mismo valor que la velocidad de corte.
Con referencia al problema de desempeño, es necesario tener en cuenta que el fenómeno de corte incorpora una fricción severa.

- Mecanismo de corte
El corte es una combinación de varios eventos: temperatura de corte, resistencia al corte y fricción, todos tienen una gran influencia sobre el filo. En realidad, estos suceden simultáneamente, por ello, la carga sobre el filo es enorme. Otros problemas menores del corte, como la vibración y el astillamiento pueden causar problemas al filo. Como resultado se producirán fracturas, escasa durabilidad y baja exactitud.

- Edad de la máquina
El desarrollo de la tecnología en máquinas es muy rápido, por ello, muchas máquinas son clasificadas como viejas porque fueron desarrolladas con una tecnología anterior. Además, a menudo las máquinas más viejas tienen porca rigidez, funciones y exactitud debido al desgaste de su eje u otras piezas móviles.

- Mantenimiento de la máquina
Si el mantenimiento es realizado regularmente por técnicos expertos, puede mantenerse las condiciones de corte, con un daño mínimo.
Sin embargo, las viejas máquinas generalmente sufren desgaste, por ello su durabilidad es inconsistente, los filos se fracturan, ocurre astillamiento, producen altos ruidos, desarrolla vibración y no son adecuadas para corte de materiales de difícil corte.

- Durabilidad de la máquina
Para el acero al carbono, la edad de la máquina tiene un efecto mínimo en la durabilidad. Sin embargo, para materiales de difícil corte como acero inoxidable, aleación de titanio y aleaciones resistentes al calor, la edad de la máquina tiene una influencia significativa en la durabilidad.

- Deterioro de la máquina
La deterioración de una máquina no es causada únicamente por el tiempo sino también por un escaso mantenimiento y las condiciones bajo las cuales la máquina es operada. Las causas son las siguientes:

-Impactos severos entre los ejes, mesas y porta-herramientas a causa de fallas en la programación y mala operación.
-Mecanizado contínuo con una resistencia elevada al corte, produciendo daños a las herramientas.
-Empleo de materiales tales como cerámicas, FRP y FRM que consisten de partículas duras y abrasivas, permitiendo que las virutas se dispersen sobre las piezas móviles de la máquina.
-Mantenimiento escaso, que resulta en una provisión escasa de refrigerantes.

Para prevenir problemas y adquirir una elevada productividad, es necesario un buen mantenimiento. Para prevenir problemas y adquirir una elevada productividad, es necesario un buen mantenimiento.

Fuente: www.mitsubishicarbide.com