tema 14. fundamentos mecanizado i
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INGENIERÍA DE FABRICACIÓN
FUNDAMENTOS DEL MECANIZADO I
Fundamentos del Mecanizado I
14.2
Tema 14 FUNDAMENTOS DEL MECANIZADO I
14.1 Introducción
El mecanizado o conformado de material por arranque de viruta es un procedimiento apto
para modificar formas, dimensiones y grado de acabado superficial de las piezas,
arrancando a éstas una capa (sobremetal o creces de mecanizado) que es transformada en
viruta. Esta técnica está ampliamente difundida y practicada en las industrias, pudiéndosela
considerar como la más importante entre las tecnologías de producción.
El mecanizado como medio de fabricación se remonta a los tiempos prehistóricos cuando los
seres humanos aprendieron a tallar la madera y esculpir piedras para hacer objetos
agrícolas y de caza. Los egipcios usaron mecanismos rotatorios de palos y cuerdas para
taladrar agujeros. Pero el mecanizado en máquina-herramienta se relaciona estrechamente
con la Revolución Industrial, cuando John Wilkinson construyó una máquina perforadora
(actual mandrinadora) para el mecanizado interior de los cilindros de la máquina de vapor de
James Watt. Esta máquina perforadora se considera la primera máquina herramienta.
Las piezas fabricadas mediante fundición, deformación plástica, etc., suelen requerir
posteriormente una serie de operaciones de mecanizado que perfeccionan las cotas y el
acabado superficial, antes de que el producto pueda ser utilizado en la función para la que
fue diseñado. Así, las partes que han de ser ensambladas, requieren unas especificaciones
de tolerancia muy estrechas en la exactitud dimensional, que no suelen poderse verificar con
los otros procedimientos de conformado.
Por otra parte, el mecanizado no es en sí mismo la solución única para obtener una
determinada geometría, ni siquiera la más óptima, debido al elevado coste que supone un
arranque excesivo de material. De esta forma, si se pretende fabricar una pieza compleja, lo
ideal es utilizar alguna técnica complementaria para obtener, como aproximación a la pieza
neta, una preforma (o pieza bruta) mediante, por ejemplo, la colada en un molde o su
estampación para, posteriormente, eliminar las creces de mecanizado mediante el corte, y
llegar a las cotas finales. Con ello, el proceso global resulta mucho más rentable que el
mecanizado partiendo de un tocho macizo. Por el contrario, esta disminución del coste no
Fundamentos del Mecanizado I
14.3
existiría si se pretendiese fabricar un número muy pequeño de unidades de esta pieza, por el
elevado coste inicial de preparación que supone la utilización de las otras técnicas.
También es necesario tener en cuenta las peores propiedades mecánicas que suponen las
operaciones de mecanizado, en relación a las que se consiguen a través de la deformación
plástica del material, por la orientación de los granos según la geometría externa, frente al
corte, y por ello origen de discontinuidad, que se obtiene en el mecanizado [Figura 14.1.].
Figura 14.1. Diferencias en el comportamiento
Los estudios sobre el corte de viruta son complejos, principalmente debido a las
implicaciones mecánicas, termodinámicas y metalúrgicas que suponen. Las investigaciones
en este sector se han ido desarrollando a partir de principios de siglo, orientándose los
distintos investigadores en múltiples direcciones, a fin de llegar a descubrir las causas
primeras de los fenómenos que afectan al corte. Estas investigaciones encuentran su base
en los estudios más generales del campo de la mecánica (leyes de rozamiento,
deformaciones plásticas), de la termodinámica (desarrollo de calor), y en las experiencias
específicas efectuadas sobre el corte.
14.2 Clasificación de los procesos de mecanizado
En función de los procesos básicos y de los métodos fundamentales de eliminación de
material empleados, se puede realizar la siguiente clasificación de los procesos reductores
de masa [Tabla 14.1.]:
Tabla 14.1.Clasificación de los procesos reductores de masa A) Procesos mecánicos:
Corte: Torneado
Fresado
Taladrado
Esmerilado
Mecanizado ultrasónico
Corte con chorro de agua
Mecanizado por chorro
abrasivo
Abrasivo con chorro de arena
Troquelado
Punzonado
Cizallado
B) Procesos térmicos: C) Procesos químicos:
Corte térmico (fusión)
Mecanizado por haz de
electrones
Mecanizado con laser
Erosión selectiva:
Ataque químico
Grabado ácido
Corte térmico (combustión)
Mecanizado por
electroerosión
Mecanizado electroquímico
Laminado Mecanizado
Fundamentos del Mecanizado I
14.4
14.3 Elementos básicos para el mecanizado
Los elementos básicos a poner en juego para la realización de procesos de conformado por
eliminación de material son:
Pieza.
Herramienta.
Máquina-herramienta.
Utillajes.
Operario o sistema de control.
La pieza puede provenir de fundición, estampación, de mecanizados previos, o se puede
partir directamente del tocho. En la pieza hay que considerar, principalmente:
Material de que está constituida.
Características metalúrgicas globales y locales.
Forma de partida.
Especificaciones de la pieza acabada (plano, proyecto, etc.).
Las herramientas se pueden caracterizar a través de las siguientes clasificaciones:
Por el material de que están hechas su partes activas de corte:
Acero al C.
Acero aleado.
Acero rápido.
Metal duro.
Material cerámico.
Diamante.
Por su construcción:
Enterizas.
Con plaquitas soldadas.
Con plaquitas de fijación mecánica.
Por el número y manera de operar sus filos de corte:
Filos de corte en contacto continuo
Herramientas de u sólo filo
Torneado
Limado
Cepillado
Herramientas de de dos filos
Broca helicoidal
Filos de corte en contacto intermitente
Herramientas de varios filos
Fresas
Brochas
Herramientas con número de filos indefinido
Fundamentos del Mecanizado I
14.5
Muelas de rectificado
Segmentos para bruñir
Por su parte, las máquinas-herramientas admiten una primera clasificación en:
Máquinas-herramientas universales.
Máquinas-herramientas de producción en serie.
Las principales máquinas-herramientas universales son:
Torno horizontal o paralelo.
Fresadora universal (horizontal o vertical).
Taladradora.
Rectificadora (de planear, cilíndrica o afiladora).
Limadora.
Mandrinadora.
Finalmente, se entiende por utillaje todo conjunto mecánico que cumple misiones de
posicionamiento, fijación o cualquier función auxiliar, en relación con la pieza o la
herramienta, en los procesos de mecanizado.
14.4 Movimientos de corte, avance y penetración
En todo proceso de corte se pueden distinguir tres movimientos [Figura 14.2.]:
Movimiento de corte: Es el responsable del proceso de eliminación de material. Lo puede
materializar la pieza o la herramienta, siendo el que consume la mayor parte de la potencia
disponible en la zona de trabajo.
Movimiento de avance: Es el que permite que en la zona de corte se tengan nuevas partes
de pieza a mecanizar hasta completar la operación elemental o pasada que se esté
ejecutando. Lo puede materializar la pieza o la herramienta. En algunas operaciones pueden
tenerse varios movimientos de avance simultáneos.
Movimiento de penetración: Es el que asegura un interferencia entre la pieza y la
herramienta, a fin de que tenga lugar la eliminación de material, de forma que la pieza
resultante después de cada pasada tenga una dimensión adecuada. Suele ser un
movimiento de carácter intermitente, que se efectúa mientras no tiene lugar la eliminación
del material; esto es, antes de iniciarse cada operación elemental de mecanizado.
Vc
Ve
Va
corte
Penetración
Avance
corte
Penetración
Avance
corte
Penetración
Avance
Figura 14.2. Movimientos y velocidades en el mecanizado
Fundamentos del Mecanizado I
14.6
Por otra parte, para definir las velocidades que intervienen en el mecanizado conviene
identificar también un movimiento global relativo entre pieza y herramienta; recibe el nombre
de movimiento resultante de corte, y a su velocidad se la designa por ve ya que suele ser
denominada velocidad efectiva de corte; v (o vc) es la designación de velocidad atribuible al
movimiento de corte dentro del movimiento resultante de corte o velocidad de corte; vf (a o
va) es la velocidad atribuible al movimiento de avance o velocidad de avance. Adviértase que
en aquellas operaciones en que el movimiento de avance sea intermitente, carece de
sentido el concepto de velocidad de avance, pero por extensión es en ocasiones
considerada la velocidad media de avance. En los casos en que el movimiento de avance
sea intermitente o en los que la velocidad de avance sea muy pequeña con respecto a la de
corte, se tiene que ve ≈ v. La unidad más correcta para la expresión de las velocidades de
los procesos de mecanizado es m/s. Ahora bien, para utilizar unidades que se adapten mejor
a las magnitudes de las mismas y que además, son de uso tradicional en talleres y
catálogos, suelen emplearse las siguientes unidades:
m/min para ve y v
mm/s para a
si bien se recomienda adjuntar, entre paréntesis, los valores de las mismas en m/s. En los
casos de movimiento de avance intermitente y en el torneado y taladrado suele ser usual
expresar los avances en mm/doble carrera o en mm/revolución, según los casos.
Algunos ejemplos de estos movimientos en diferentes máquinas-herramienta se muestran a
continuación [Figura 14.3.].
Fresado cilíndrico
corte
Penetración
Avance
corte
Penetración
Avance
Fresado frontal
corte
Penetración
Avance
corte
Penetración
Avance
corte
Penetración
Avance
corte
Penetración
Avance
corte
Penetración
Avance
corte
Penetración
Avance
Taladrado
corte
Penetración
Avance
corte
Penetración
Avance
Cepillado
Limado
Cilindrado Refrentado
Tronzado Roscado
corte
Penetración
Avance
corte
Penetración
Avance
Figura 14.3. Movimientos en las máquinas-herramienta
Fundamentos del Mecanizado I
14.7
Finalmente se facilita una tabla resumen de las características de los movimientos en las
principales operaciones de mecanizado (R: rotación, T: traslación) [Tabla 14.2.]:
Tabla 14.2. Movimientos en las máquinas-herramienta
Operaciones Máquinas-
herramienta
Patrón de movimientos
Pieza Herramienta
Corte Avance Corte Avance
Cilindrado Torno R - - T
Refrentado Torno R - - T
Mandrinado Mandrinadora - T R -
Limado Limadora - T T -
Cepillado Cepilladora T - - T
Fresado Fresadora - T R -
Taladrado Taladradora - - R T
Rectificado Rectificadora - T R -
14.5 Maquinabilidad
La maquinabilidad es la aptitud de los materiales para ser conformados por mecanización en
máquinas-herramienta, es decir, por arranque de material. Se mide por medio de ensayos,
en los que se valora alguna de las siguientes características, en condiciones normalizadas:
La duración del afilado de la herramienta.
La velocidad de corte que debe aplicarse para una determinada duración del afilado
de la herramienta.
La fuerza de corte en la herramienta.
El trabajo de corte.
La temperatura de corte.
La producción de viruta.
Experimentalmente, se ha comprobado que la maquinabilidad depende de los siguientes
factores:
Composición química del material
Constitución (microestructura)
Inclusiones que contengan
Dureza: en general, los materiales blandos se mecanizan con mayores
velocidades que los duros (pues en ellos la herramienta se embota más
rápidamente ).
Acritud: los materiales se mecanizan mejor cuánto más elevada sea la
relación: Límite de Elasticidad/Resistencia Mecánica
Tamaño del grano: el aumento del tamaño del grano facilita la mecanización
de los materiales.
Los aceros presentan una amplia gama en la maquinabilidad, disminuyendo ésta a medida
que aumenta el contenido en carbono, pues , al aumentar la dureza, el filo de la herramienta
dura menos. En general, dan viruta larga en espiral o en forma de cinta, lo cual facilita la
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14.8
conducción del calor y permite mayor velocidad de corte. Los aceros con plomo como
elemento de adición, o los Bessemer con azufre, se mecanizan muy bien. De los inoxidables,
los ferríticos presentan menos dificultades que los austeníticos, ya que éstos se endurecen
rápidamente durante el trabajo. Sin embargo, adicionándoles azufre y mediante un
tratamiento térmico adecuado (precipitan los carburos) puede lograrse una mejor
maquinabilidad.
Las fundiciones, a causa de su mayor contenido en carbono y acritud, dan virutas cortas,
que dificultan el enfriamiento en la zona de corte y obligan a trabajar con menor velocidad.
Por esta razón la fundición maleable se trabaja mejor que la dura.
Las aleaciones no férreas presentan mejor maquinabilidad. Las de aluminio y magnesio se
mecanizan muy bien (unas 20 veces mejor que los aceros Bessemer ya mencionados).Sólo
si contienen Si, Cu ó Mn desgastan mucho el filo, por lo que se aconseja usar útiles de metal
duro. Las aleaciones de magnesio se trabajan extraordinariamente bien a cualquier
velocidad. Sus virutas presentan, sin embargo, el peligro de inflamarse. Los bronces y
latones se mecanizan muy bien (cuatro veces mejor que los aceros Bessemer),
disminuyendo su capacidad de mecanizado con el aumento de contenido de cobre. Las
aleaciones a base de cinc tienen buena maquinabilidad, pero, a veces, la excesiva longitud
de las virutas puede entorpecer el trabajo (en brocas, por ejemplo). También las de Ni (metal
monel) superan a los aceros (una vez y media mejor) y, al adicionarles azufre, se aumenta.
Como norma general, en metales ligeros deben usarse siempre grandes velocidades de
corte, proyectar las herramientas de corte de modo que las virutas largas tengan hueco
suficiente para alojarse y cuidar de una buena lubricación.
Se conocen como aceros de alta maquinabilidad aquellos que son de fácil mecanización y se
elaboran utilizando la influencia favorable del azufre, el plomo y el fósforo. También se
denominan aceros automáticos, porque generalmente se mecanizan en tornos automáticos
de alta producción.
14.6 Geometría de la herramienta
14.6.1 La cuchilla elemental
La herramienta de corte más sencilla es la cuchilla recta, formada por una barra de sección
cuadrada, donde un extremo esta afilado en forma de cuña. Esta herramienta elemental
simple monocorte deriva de la escarpa, de la cual conserva la forma y así es utilizada en
varias máquinas-herramienta: tornos, limadoras, cepilladoras, mortajadoras, etc. Su estudio
es muy importante ya que la mayor parte de los problemas del corte dependen
principalmente de sus características; por otra parte, una vez visto su funcionamiento es
posible comprender también el de los demás tipos de herramientas derivados de la misma,
ya sean bicortes (v.g. brocas helicoidales) o multicortes (v.g. fresas).
La variación de los ángulos que forman entre si los planos principales del extremo afilado de
una cuchilla elemental influye mucho en el desarrollo de su trabajo. Esta cuchilla realiza su
trabajo en tres direcciones:
De corte o ataque tangente a la superficie de la pieza.
Fundamentos del Mecanizado I
14.9
De penetración perpendicular a la superficie de la pieza.
De avance paralelamente a la superficie de la pieza.
Se está considerando aquí la herramienta elemental simple, es decir, el elemento de
herramienta que, dispuesto de forma diversa, sólo o unido con otros elementos semejantes,
es común a toda herramienta de arranque de viruta.
La herramienta elemental está constituida por dos caras planas, que se cortan según una
arista o filo de corte, y está limitada por otras dos caras laterales, oportunamente dispuestas,
que no tienen una relación directa con el corte, pero que sirven para definir la herramienta.
La herramienta así dispuesta arranca, en su movimiento, una capa de material (creces de
mecanizado), de un cierto espesor, transformándola en viruta [Figura 14.4.].
14.6.1.1 Ángulo de desprendimiento ()
El ángulo γ, comprendido entre la cara de desprendimiento y la normal a la superficie de la
pieza, influye notablemente en la formación de la viruta pues el arranque de viruta está
provocado por la acción combinada de la arista o filo cortante y la cara de desprendimiento;
principalmente es ésta la que determina la deformación plástica del material, provocando la
separación de la viruta en correspondencia con el filo de corte.
Esta operación se realiza mientras la viruta, ya separada, resbala sobre la cara de corte o
desprendimiento, a consecuencia de un cizallamiento del material según un plano inclinado
un ángulo φ con respecto a la superficie mecanizada, el cual depende de las condiciones de
corte, del material y del ángulo de desprendimiento.
Hay que considerar también, al elegir el valor del ángulo de desprendimiento, el tipo de viruta
que se forma: se pueden producir virutas fluyentes o continuas, que se separan formando
una especie de cinta continua, replegándose en forma de hélice; o virutas troceadas o
discontinuas, que se separan de la pieza en forma de pequeños segmentos que saltan al
contacto con la cara de desprendimiento. Los materiales tenaces (aceros dulces, aluminio,
aleaciones ligeras, etc.) desprenden virutas continuas, ya que el material es suficientemente
dúctil como para no romperse durante la deformación. Los materiales duros, en cambio, al
ser frágiles, no soportan la deformación plástica y se fragmentan apenas la herramienta
ejerce sobre la pieza su acción de corte. El comportamiento de la viruta frente a la
Figura 14.4. Geometría y ángulos de desprendimiento, herramienta e incidencia
Ángulos de desprendimiento, de herramienta y de incidencia
Herramienta
Pieza
Cara de desprendimiento (A)
Cara de incidencia (A)
Filo de corte
γ
β
α
A
A
Fundamentos del Mecanizado I
14.10
herramienta es distinto según sea continua o fragmentada. En el primer caso la viruta
resbala un largo trecho, antes de abandonar el contacto con la cara de desprendimiento,
venciendo con su movimiento la resistencia al rozamiento entre viruta y herramienta. Ello
supone un desarrollo de calor, generado por el trabajo de rozamiento, que es tanto mayor
cuanto más aumentan las fuerzas de deformación y el coeficiente de rozamiento de las
partes deslizantes en mutuo contacto.
Para reducir el trabajo de deformación de la viruta, y el consiguiente calentamiento en los
casos de viruta fluyente (materiales tenaces), es necesario asegurar al ángulo de
desprendimiento un valor bastante grande (10 ... 40°).
Como, por otra parte, el aumento del ángulo de desprendimiento lleva consigo la disminución
del ángulo sólido de corte, y por tanto una debilitación de la herramienta, ello será admisible
solamente si el material que se trabaja es blando; en el caso de los materiales duros se
hace necesario disminuir el valor del ángulo de desprendimiento, que toma en tales casos
valores comprendidos entre 0 y 10°.
Existe también un tipo de viruta intermedia, entre la continua y la fragmentada; es decir, la
que se forma al mecanizar materiales semiduros: es continua, pero presenta principios de
rotura o grietas que no profundizan lo suficiente como para provocar la fragmentación de sus
partes.
A veces se obtienen buenos resultados dando a γ un valor negativo. La viruta, entonces,
sufre una mayor deformación, con un relativo mayor calentamiento, y es arrancada en
condiciones análogas a las del funcionamiento del rasquete. Ello explica los óptimos
acabados que pueden obtenerse con herramientas de este tipo, trabajando a muy altas
velocidades.
14.6.1.2 Ángulo de incidencia ()
Es el ángulo comprendido entre el dorso de la herramienta y la superficie trabajada de la
pieza o su tangente, y tiene la misión de evitar el roce entre el talón de la herramienta y la
parte de la pieza ya mecanizada. Mientras el filo arranca viruta, está comprimiendo la parte
de la pieza situada bajo su influencia; apenas ha sobrepasado el filo, el material, libre ya de
la fuerza de compresión, tiende a dilatarse nuevamente por efecto de su propia elasticidad
(recuperación elástica); si dicho ángulo fuese nulo, el dorso o talón de la herramienta rozaría
con la superficie de la pieza, incrementándose dicho roce con el desgaste y provocando un
calentamiento progresivamente mayor. Para evitar este inconveniente, todos los tipos de
herramientas deben siempre presentar un ángulo de incidencia real positivo.
La precisión de real nace del hecho de que, a veces, la herramienta puede estar afilada con
un ángulo de incidencia positivo, pero situada sobre la máquina de forma que, como
consecuencia de algún movimiento relativo, dicho ángulo se anula durante el corte. Hay que
considerar, pues, esta posibilidad y corregirla si procede, a fin de evitar los inconvenientes ya
citados.
Los valores del ángulo α son siempre los menores posibles, a fin de no debilitar
excesivamente la punta de la herramienta, es decir, no disminuir mucho el ángulo β. Por otra
parte, una vez conseguida la seguridad de que no se va a producir fricción, de nada servirá
Fundamentos del Mecanizado I
14.11
exagerar la amplitud del ángulo α, cuyas pequeñas variaciones dependen principalmente de
la resistencia y elasticidad del material a mecanizar.
Valores habituales para este ángulo, en función del material de herramienta utilizado, son:
acero rápido ..................... α = 6÷14°
metal duro ......................... α = 5÷12°
14.6.1.3 Ángulo de la herramienta ()
Depende de α y γ , ya que β = 90º - ( α + γ ). Este ángulo no debe elegirse demasiado
pequeño, pues se corre el peligro de romper la herramienta (mejor dicho, el útil o parte
cortante de la misma).
14.6.1.4 La herramienta real monofilo
Hasta ahora se ha considerado la situación denominada de corte ortogonal o corte plano, en
el que el filo de la herramienta es perpendicular a la dirección del movimiento principal. Sin
embargo, la mayoría de los procesos reales se realizan en la situación de corte oblicuo o
tridimensional, en la que el filo tiene un ángulo λ de inclinación con respecto a la situación
anterior, por ser más efectivo [Figura 14.5.].
Además, esta última situación tampoco es la más utilizada, ya que el filo no suele estar
contenido en el plano correspondiente a la superficie mecanizada sino en el relativo a la
superficie en curso de mecanización, tal y como se muestra en la figura 14.6.; λ está en el
plano que contiene a la superficie mecanizada y κr y κr’ están en un plano perpendicular al
movimiento de corte. Se definen así los ángulos de ataque o de posición del filo principal κr y
secundario κr’ de la herramienta como los formados entre los planos generados por los filos
principal y secundario con el plano de referencia de la pieza.
Corte ortogonal Corte oblicuo
Figura 14.5. Corte ortogonal frente a corte oblicuo
Fundamentos del Mecanizado I
14.12
`
Cortando ahora por el plano perpendicular al filo de corte, se tienen los ángulos α, β y γ que
caracterizan a la cuña elemental.
Así, por ejemplo, en el cilindrado se tienen los siguientes ángulos:
κr ángulo de posición del filo principal
κr’ ángulo de posición del filo secundario
ε ángulo de la punta de la herramienta
El ángulo de la punta de la herramienta ε es el formado entre los filos principal y secundario
[Figura 14.7.]. Para valores grandes del ángulo de posición κr, la anchura de la viruta resulta
pequeña y el esfuerzo de corte está muy concentrado, por lo cual la herramienta trabaja en
condiciones muy duras y se desgasta rápidamente. Por el contrario, si κr es pequeño, la
herramienta trabaja en mejores condiciones, pero la componente perpendicular al eje de la
pieza de la fuerza de reacción sobre ésta adquiere un valor elevado, que puede originar
deformaciones si la pieza es larga y delgada. Por ello, y para contrarrestar estos efectos,
generalmente se sitúa la herramienta de modo que el ángulo de posición sea de 45°.
Pieza
Hta.
Filo principal
Filo secundario
Kr
Kr’
ε
Figura 14.7. Ángulos de punta y de posición del filo
r’
r
Figura 14.6. Identificación de ángulos en el corte oblicuo
r
r´
Fundamentos del Mecanizado I
14.13
14.6.2 Enlace del filo principal y el filo secundario
El enlace entre el filo principal y el filo secundario puede realizarse por dos procedimientos:
Con un arco de círculo
Con un chaflán del ángulo de unión
1º.- Enlace con un arco de círculo: El arco de círculo puede ser tangente a los dos filos con
su centro en bisectriz del ángulo de enlace o bien con el centro desplazado en sentido al filo,
para disminuir la presión sobre la superficie trabajada [Figura 14.8.] El radio del arco de
enlace depende de:
El material que forma la cuchilla; cuanto más pequeño es el radio, más intensa es
la concentración de calor en la punta y, por tanto, su elevación de temperatura.
Por esto los carburos, que pueden resistir temperaturas más elevadas sin
desafilarse, pueden soportar radios de enlace menores que otros materiales.
El avance por vuelta; en general el radio de arco tiene un valor igual a cuatro
veces el avance por vuelta.
La profundidad del corte; el radio de arco se recomienda que sea igual a la cuarta
parte de la profundidad de corte.
Si se obtienen distintos valores para los radios de curvaturas calculados en función del
avance y de la profundidad de corte, se elige el mayor.
Inconvenientes: Una punta redondeada produce viruta cuyo espesor no es uniforme, sino
que adelgaza hacia la punta. Esto se traduce en vibraciones si el radio de la curva es muy
grande. También la fuerza de corte, y por tanto la potencia absorbida en el mecanizado,
aumenta, debido al mayor rozamiento de la punta con la viruta y a la deformación que se
origina en ésta.
2º.- Enlace con chaflán: Un sistema más adecuado consiste en achaflanar la punta con un
ángulo de unos 5º, para trabajar metales blandos, y 10º, para metales duros [Figura 14.9.].
El achaflanado de la punta de enlace adelgaza la viruta, en sus proximidades, de forma
uniforme. En realidad el chaflán significa un tercer filo de distinto ángulo de inclinación del
perfil.
Ventajas:
La fuerza de corte resulta inferior ya que la viruta en el chaflán es mucho más
delgada.
No se producen vibraciones.
Figura 14.8. Viruta obtenida con enlace en arco
Fundamentos del Mecanizado I
14.14
La potencia consumida es inferior a la que se consumiría con la unión en curva.
En realidad, una cuchilla achaflanada equivale a una herramienta de desbaste y acabado
combinadas, ya que el filo principal realiza el desbaste y el chaflán un trabajo que puede
considerarse como de acabado, ya que el espesor de la viruta que corta es muy pequeño.
14.7 Formación y tipos de viruta
Se entiende por viruta la forma en que el exceso de material es eliminado en los procesos de
mecanizado (excluyendo los procesos abrasivos), existiendo varias teorías que la justifican
desde el punto de vista de la plasticidad. La zona en donde se realiza el corte sufre una
plastificación y un cizallamiento, originándose el efecto de recalcado.
La viruta presenta las siguientes propiedades generales:
Es siempre de un material más duro y frágil que el de la pieza.
Puede distinguirse a simple vista la zona de la viruta que ha estado en contacto con
la cara de desprendimiento (brillante y pulida) de la zona opuesta (rugosa).
El espesor de la viruta h2 es siempre mayor que el espesor teórico de viruta o
espesor de viruta indeformada h1, fenómeno debido a la existencia de un proceso de
deformación plástica de tipo recalcado, esto
es, de acortamiento de la longitud de la viruta
(l2 < l1) [Figura 14.10.].
Al mecanizarse materiales frágiles (o materiales
dúctiles a bajas velocidades) se obtiene una viruta
discontinua, constituida por trozos fragmentados de
corta longitud. La superficie de contacto entre la
viruta y la cara de desprendimiento es muy reducida,
así como la acción de roce; por ello el ángulo de
desprendimiento puede tomar valores muy bajos,
nulos o incluso negativos [Figura 14.11. (a)].
Como ya se ha dicho anteriormente, al mecanizar materiales tenaces, de gran plasticidad, y
con grandes velocidades de corte, aparece viruta continua o plástica. En estas condiciones
se opera con un ángulo de desprendimiento grande (unos 30º) y de filo pequeño [Figura
14.11. (b)].
5
Figura 14.9. Viruta obtenida con enlace en chaflán
l1
l2h2
h1
l1
l2h2
h1
l1
l2h2
h1
l1
l2h2
h1
Figura 14.10. Formación de la viruta
Fundamentos del Mecanizado I
14.15
Si en el mecanizado de materiales dúctiles se aumenta la velocidad (pero aún dentro de la
zona de bajas velocidades), se llega a la aparición del fenómeno del filo recrecido o filo
aportado, donde material de la pieza, adherido a la herramienta mediante microsoldaduras,
actúa como prolongación del filo de corte [Figura 14.11. (c)].
En esta situación se obtiene una viruta relativamente continua, pero con ondulaciones, y se
tienen oscilaciones en el proceso de mecanizado. En la superficie de contacto viruta-cara de
desprendimiento de la herramienta se forman, a causa del rozamiento, capas de viruta que,
permaneciendo adheridas a la herramienta en la zona del filo, modifican su comportamiento,
influyendo sobre las fuerzas en juego, sobre el acabado superficial o sobre la propia
duración del filo de la herramienta. El filo aportado tiende así a crecer gradualmente hasta
que, en un cierto momento, y de forma irregular, se rompe bruscamente, dando lugar a
perturbaciones dinámicas. Así, como una parte del filo aportado es arrastrada por la propia
viruta y otra parte queda pegada a la superficie mecanizada de la pieza, se producen
irregularidades en la superficie de la citada pieza. La importancia o volumen del filo aportado
está relacionada con el espesor de viruta, con las condiciones de riego de la zona de corte y,
muy especialmente, con la velocidad de corte [Figura 14.11. (c)].
(a) (b) (c)
Finalmente, si se aumenta más la velocidad se obtiene una viruta continua, o por lo menos
con tendencia a que tenga mucha longitud, ya que puede ser fraccionada artificialmente
mediante rompevirutas o arrolladores de viruta, que se fundamentan en la fragilidad del
material de la viruta. Existen básicamente dos clases de rompevirutas: del tipo de ranura
[Figura 14.12. (a)] y del tipo de obstrucción [Figura 14.12. (b y c)].
Un rompevirutas actúa controlando el radio de la viruta y dirigiéndola en una dirección
apropiada para que se rompa en pedazos de longitud pequeña. Además del diseño
apropiado del rompevirutas, se requiere que la herramienta posea la geometría precisa para
que la viruta siga la trayectoria adecuada a través de la cara.
Viruta discontinua Viruta continua Filo de recrecido
(a) (b) (c)
Figura 14.12. Tipos de rompevirutas
Figura 14.11. Tipos de viruta