Resistencia al corte en torneado

¿QUE ES LA RESISTENCIA AL CORTE?

Cuando las herramientas de corte mecanizan una pieza y generan virutas, la pieza es sujeta a una gran deformación plástica. En este punto, algo de la fuerza necesaria para esta deformación plástica es dirigida a través de la herramienta. Esta fuerza es conocida como resistencia de corte. La resistencia al corte no sólo causa deformación en la pieza de trabajo y porta-herramientas, por ello también es importante tenerlo en cuenta para decidir otros factores tales como la potencia requerida, el modo de sujeción de la pieza y el procedimiento de mecanizado.

La siguiente figura muestra la relación entre el filo y la pieza. La deformación plástica de la viruta es inducida principalmente desde el filo hacia la superficie de la máquina en dirección de un ángulo Ø. A esto se lo llama "ángulo de corte".

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Aquí, el ángulo de corte Ø cambiará aunque la profundidad de corte h sea fija. A medida que el ángulo de corte se incrementa, el grosor de la viruta hc decrece. Por el contrario, a medida que el ángulo de corte decrece, el grosor de la viruta se incrementa.

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La profundidad de corte para el grosor de la viruta es el valor de corte Ch, y se obtiene con la siguiente fórmula:

Ch=hc/h

Cuando el valor es grande, la pieza es sujeta a grandes deformaciones. Es necesario notar que la resistencia al corte es la fuerza necesaria para crear la deformación plástica de una pieza y generar virutas, y con un ángulo de corte mayor la resistencia al corte es reducida, mientras que un ángulo menor incrementará la resistencia.

DISMINUCION DE LA RESISTENCIA AL CORTE

Para disminuir la resistencia al corte el ángulo debe ser mayor. El ángulo de corte es decidido, principalmente, por la ductibilidad del material a mecanizar, el ángulo de inclinación y la fricción en la superficie de la pieza. La fricción cambia de acuerdo a la temperatura y la combinación del material de la pieza de trabajo y de la herramienta. En otras palabras, el material de la herramienta, la aspereza superficial, la velocidad de corte y la refrigeración afectan la resistencia al corte. Como resultado, la siguiente forma es ideal para disminuir la misma.

1. Incrementar el ángulo de inclinación

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2. Elegir una herramienta de material con baja afinidad (menos propenso a la adherencia) con el de la pieza de trabajo.
3. Incrementar la velocidad de corte.
4. Utilizar refrigerantes.

FUERZA PRINCIPAL, FUERZA DE AVANCE, FUERZA DE RETROCESO

La dirección en la cual la resistencia al corte es generada depende de un número de factores tales como el material de la pieza, la geometría de la herramienta, la profundidad de corte, el avance y la velocidad de corte, etc. Medir la resistencia al corte de manera exacta es muy difícil.
Las tres direcciones de las fuerzas de corte son:
1. Fuerza principal: una fuerza tangencial a la dirección de rotación.
2. Fuerza de avance: una fuerza opuesta a aquella de la dirección de avance.
3. Fuerza de retroceso: una fuerza que actúa en dirección opuesta desde la profundidad de corte.

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En general, la fuerza principal es la mayor de las tres fuerzas, seguida por la de avance y la de retroceso. Las fuerzas de avance y retroceso pueden trabajar en dirección negativa. Por ejemplo, cuando el ángulo de inclinación es demasiado grande puede producirse un fénomeno en donde el filo es atraído hacia la pieza de trabajo. La razón de ésto es que la dirección de la resistencia al corte R es resultado de la fuerza de corte Fs y la fuerza compresiva Fn perpendiculares a la superficie mecanizada.

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Cambio de la resistencia al corte por el ángulo de corte

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Fuerza horizontal afectada por el ángulo de corte

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Efecto de la fuerza de retroceso (negativa) en la pieza

VIBRACION Y RESISTENCIA AL CORTE DE LAS BARRAS ANTI-VIBRATORIAS

Las barras anti-vibratorias necesitan entrar en la pieza para el mecanizado, imponiendo limitaciones en el diámetro del mango y voladizo de las mismas. Cuanto mayor es el voladizo L/D en las barras, más profundo pueden mecanizar, pero como consecuencia pueden sufrir vibraciones muy fácilmente (astillamiento). Para prevenir la vibración, es muy importante la selección del material del mango de las herramientas y la reducción de la resistencia al corte.

Los siguientes métodos son efectivos en la prevención de vibración:

1. Cambiar la altura del centro del filo, para incrementar el ángulo de inclinación.

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2 .Disminuir la velocidad de corte.
3. Utilizar un inserto con un radio de esquina menor.

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4. Cambiar por un inserto con un filo más exacto, o utilizar un ángulo de inclinación mayor.

Entre las 3 fuerzas de resistencia al corte, utilizando un ángulo elevado y seleccionando condiciones de corte óptimas pueden reducir la fuerza principal y de avance. Por ello, las fuerzas principal y de avance pueden ser fácilmente controladas y tienen poco influencia. Sin embardo, la fuerza de retroceso tiene una influencia superior.
Esto se debe a que la fuerza de retroceso al ser aplicada en una barra anti-vibratoria, tiende a doblarse. Es ideal la fuerza de retroceso de valor 0, pero si tiene valor negativo, pueden tirar de la barra hacia la pieza de trabajo.

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Las fuerzas de retroceso causan inexactitud y vibraciones irrespectivamente al tamaño de la barra, así que es necesario tener en consideración al ángulo principal para prevenir estos problemas.
En la próxima figura se puede observar si el ángulo principal es demasiado grande, así la fuerza de retroceso se vuelve negativa y, por ello, la superficie mecanizada será mayor de lo esperado. De esta manera, si el ángulo principal es menor a los 90º, entonces la fuerza de retroceso se vuelve positiva. La mejor solución es intentar utilizar un ángulo principal óptimo de unos 90º para asegurarse de que la fuerza de retroceso sea 0 aproximadamente.

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Fuente: www.mitsubishicarbide.com