TITULO DE LA EXPERIENCIA

DESGASTE Y VIDA TIL DE HERRAMIENTA DE CORTE ___________________________________________________________________________________________________________

EXPERIENCIA N_ C-912_ Grupo__ N1__ FECHA DE LA EXPERIENCIA__ 03-10-2012__ FECHA DE ENTREGA __11-10-2012__ NOMBRE_ASIGNATURA___Procesos__de__Fabricacion__II__________________________CODIGO______9516_____________

CARRERA______ Ingeniera Civil Mecnica________________________MODALIDAD(Diurna o Vespertina)______Vespertina____ NOMBRE DEL ALUMNO___________Latuz______________________Aguilera______________________Erwin__Sebastian______ Apellido Paterno Apellido Materno Nombre

Erwin Latuz Aguilera __________________________ Firma del alumno

Fecha de Recepcin

Nota de Interrogacin ________________ Nombre del Profesor _______Luis Espinoza - Hctor Muoz________________ Nota de Participacin ________________ Nota de Informe ____________________ _________________________________ Firma del Profesor

SE RECOMIENDA AL ESTUDIANTE MEJORAR EN SU INFORME LA MATERIA MARCADA CON UNA X

________ Presentacin ________Clculos, resultados, grficos

________ Caractersticas Tcnicas ________ Discusin, conclusiones

________ Descripcin del Mtodo seguido ________ Apndice

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERA

Departamento de Ingeniera Mecnica SANTIAGO

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Desgaste y Vida til de Herramienta de Corte

Asignatura : Procesos de Fabricacin II

Experiencia : C 912 Profesor : Luis Espinoza / Hctor Muoz

Alumno : Erwin Latuz Aguilera

Fecha de la experiencia : 03-10-2012

Ingeniera Civil Mecnica - Vespertino

Octubre 2012

Universidad de Santiago de Chile

Facultad de Ingeniera

Departamento Ingeniera Mecnica

Ingeniera Civil Mecnica

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ndice

Pgs.

Resumen ................................................................................................................................. 4

Objetivo general y especficos del laboratorio................................................................... 5

Caractersticas tcnicas de los equipos e instrumentos empleados .................................. 6

Metodologa Aplicada ........................................................................................................... 9

Desarrollo de la Experiencia .............................................................................................. 10

Conclusiones ........................................................................................................................ 15

Bibliografa .......................................................................................................................... 16

Apndice............................................................................................................................... 17

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Resumen

La presente experiencia tiene por objeto determinar en forma experimental los parmetros de la

ecuacin de Taylor para un proceso de torneado. Para el desarrollo se consideraran distintas

velocidades de corte para medir el desgaste producido en la herramienta.

Una vez se calculen los parmetros de la ecuacin de Taylor se proceder a graficar la velocidad de

corte en funcin de la vida til de la herramienta. Adems se graficar el desgaste de la herramienta

en funcin del tiempo.

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Objetivo General y Especficos del laboratorio

Objetivo General

Determinar el comportamiento del desgaste y estimar la vida til de una herramienta de corte en torneado.

Objetivos Especficos:

Verificar la etapa de fractura inicial o zona del desgaste inicial.

Medir y verificar el desarrollo del desgaste en el flanco de una herramienta de corte en el

torneado.

Estimar la vida til de la herramienta en base a las mediciones de desgaste ya realizado.

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Caractersticas Tcnicas de los Equipos e Instrumentos

Empleados

Pie de Metro:

Marca: Mitutoyo

Caractersticas: Dos escalas: en mm

(rango de operacin de 0 200 y una

resolucin de 0,02) y en pulgadas. (Rango

de operacin de 0-8 pulgadas. y una

resolucin de 1/1000).

Microscopio :

Marca: ISOMA.

Caractersticas: micrmetros de medicin

longitudinal y transversal, y gonimetro

con un lente de 10X BienneSaisse y con

una resolucin de 0,001 mm

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Probeta Cilndrica:

Dimetro: 36 mm

Vc: 15 m/min.

N: 132,6 130

a: 0,1 mm/Rev.

p: 1 mm

Herramienta Cortante :

Marca: Master

Caractersticas: Acero rpido con 10% Co

5/16x2.1/210%CO

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Torno:

Marca: Colchester Master 2500

Caractersticas:

Tipo de Motor Horizontal

Control Manual

Potencia Motor 11Kw

Mximas RPM 2500

Amperaje 6,6 - 12

Fases 3

Cronmetro Casio HS 5 :

Escala minima de 0.01

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Metodologa Aplicada

Para la realizacin de la presente experiencia se comenz con la exposicin e introduccin por parte

del profesor tutor, quien plante el objetivo central presentando los instrumentos y elementos

necesarios para realizar el desarrollo del modelo matemtico asociado a la experiencia. En el

pizarrn despliega las ecuaciones principales que se deben utilizar y posteriormente en el taller

utiliza el torno a distintas velocidades de giro para medir el desgaste de la herramienta en periodos

de 1 minuto de operacin.

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Desarrollo de la Experiencia

Valores obtenidos experimentalmente:

A continuacin se presenta los valores obtenidos experimentalmente:

Dimetro 36 mm

avance 0,1 mm

profundidad 1 mm

t 1 min

m n

Vc

(m/min)

Db desgaste

(mm)

1 130 14,70 0,060

2 175 19,79 0,120

3 235 26,58 0,145

La velocidad de corte fue calculada a partir de la velocidad de giro conforme a la siguiente frmula:

Clculos de la experiencia:

Luego se calcula el factor de incremento de velocidad el cual se consigue dividiendo la velocidad de

una operacin por la velocidad de la operacin inmediatamente anterior:

De esta forma se obtienen los siguientes valores:

m n Vc (m/min) r [ni/(ni-1)]

1 130 14,70

2 175 19,79 1,35

3 235 26,58 1,34

Vc D n

1000

r

Vci

Vci 1

Vc

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Luego con la formula presentada por el profesor y presente en la gua del laboratorio:

Siendo:

Luego aplicando la ecuacin para cada una de las mediciones, se tiene:

1) Log (0,060) = A + 1*B

2) Log (0,120) = A + 2*B

3) Log (0,145) = A + 3*B

De estas ecuaciones se deben obtener los valores promedio de A y B.

Con las ecuaciones 1) y 2) se obtiene:

Log (0,060) - 1*B = Log (0,120) - 2*B, obtenindose B = 0,30 y A = -1,52

Con las ecuaciones 2) y 3) se obtiene:

Log (0,120) - 1*B = Log (0,145) - 2*B, obtenindose B = 0,08 y A = -1,09

Finalmente los valores promedios resultan:

B: (0,30+0,08)/2 B = 0,19

A: (-1,52-1,09)/2 A = -1,30

log Dtn( ) log

Vo

C

1

n

t

r

1

n1

1

m log r

1

n1

Vo

log Dtn( ) A mB BB

A log

Vo

C

1

n

t

r

1

n1

1

Vo

B log r

1

n1

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Para calcular el valor de n, se realiza la siguiente transformacin:

Ecuacin Original: Ecuacin Despejada:

Aplicando la ecuacin despejada se obtiene la siguiente tabla:

m n Vc

(m/min)

Db desgaste

(mm)

r [ni/(ni-1)] t (min) B A n

1 130 14,70 0,06 1

2 175 19,79 0,12 1,35 2 0,30 -1,52 0,30

3 235 26,58 0,145 1,34 3 0,08 -1,09 0,61

Promedios 0,19 -1,30 0,45

Para calcular el valor de C, se realiza la siguiente transformacin:

Ecuacin Original: Ecuacin Despejada:

Utilizando esta ltima ecuacin con los valores promedios obtenidos para B y n, se obtienen los

siguientes valores:

m r [ni/(ni-1)] t (min) B A n C

1 1

2 1,35 2 0,30 -1,52 0,30 490,00

3 1,34 3 0,08 -1,09 0,61 625,95

Promedios 0,19 -1,30 0,45 557,98

B log r

1

n1

n1

1B

log r( )

A log

Vo

C

1

n

t

r

1

n1

1

VoC

Vo tn

10A

r

1

n1

1

n

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Con la obtencin de los parmetros "C" y "n" de la ecuacin de Taylor, y aplicando la relacin:

Ecuacin Original: Ecuacin Despejada:

Utilizando esta ltima ecuacin con los valores promedios obtenidos para C y n, se obtienen los

siguientes valores:

m Vc (m/min) Db

desgaste

(mm)

B A n C T

1 14,70 0,06 2.980

2 19,79 0,12 0,30 -1,52 0,30 490,00 1.549

3 26,58 0,145 0,08 -1,09 0,61 625,95 810

Promedios: 0,19 -1,30 0,45 557,98

V Tn

CV TnT

C

V

1

n

V

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Con todos los parmetros ya calculados, es posible construir los grficos solicitados como objetivos

especficos.

Las curvas arrojadas por ambas grficas ratifican la tendencia que sugiere la teora, lo cual ratifica

que los parmetros obtenidos cumplen con el modelo de Taylor.

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0 1 2 3 4

De

sgas

te [

mm

]

tiempo [min]

"Desgaste vs tiempo"

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500

Ve

loci

dad

de

Co

rte

[m

/min

]

Vda til [min]

"Velocidad de Corte v/s Vida til"

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Conclusiones

El presente laboratorio ha permitido interiorizar los conceptos asociados a la teora que plantea el

modelo de Taylor para el clculo de la vida til de una herramienta de corte en funcin de la

velocidad de corte.

Se obtuvieron experimentalmente valores de desgaste en una herramienta de corte dado variaciones

en la velocidad de giro con lo cual fue posible encontrar los valores de los parmetros C y n de la

ecuacin de Taylor.

Con la obtencin de los parmetros y la aplicacin de la ecuacin de Taylor para calcular la vida til

de la herramienta dada las velocidades de corte empleadas en el ensayo se pudo verificar que la

forma de la curva obtenida presenta la misma tendencia que la que seala el modelo terico de

Taylor, lo cual permite asimilar que este modelo puede ser bastante aproximado y muy til para

determinar velocidades de corte adecuadas para obtener una vida til considerable en los procesos de

mecanizado, lo cual finalmente ayuda considerablemente en la minimizacin de costos por

suministros de herramientas de corte.

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Bibliografa

Gua experiencia laboratorio C-912 Desgaste y vida til de herramienta de corte

Apuntes personales experiencia C-912

Boothroyd, Geofrey Fundamentos del corte de Metales y de las Mquinas Herramienta.

Editorial, Mc Graw-Hill.

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Apndice

La duracin de una herramienta de corte es uno de los aspectos econmicos ms importantes en

el corte y se ha realizado un gran esfuerzo en investigar los factores que limitan la duracin de

una herramienta de corte. La vida de una herramienta puede terminar en varias formas y estas

pueden separarse en dos grupos principales:

a) Por desgaste gradual o progresivo de ciertas zonas de la cara o el flanco de la herramienta de corte.

b) Por una falla o fractura que produzca la terminacin prematura de la vida de la herramienta.

Se han sugerido tres formas de desgaste progresivo en el corte de metales, ellas son, desgaste

por adhesin, por abrasin y por difusin. En la prctica, se conoce poco acerca de la

importancia relativa, de estos mecanismos de desgaste, aunque se ha obtenido mucha

informacin del desgaste de la herramienta. El desgaste progresivo de una herramienta de corte

ocurre en dos formas distintas:

a) Desgaste de la cara de la herramienta que se caracteriza por la formacin de un crter y es una consecuencia del flujo de viruta sobre la cara.

b) Desgaste del flanco de la herramienta en donde se forma una zona de desgaste plana a causa de la friccin entre la herramienta y la superficie generada en la pieza, ver figura 1.

A velocidades de corte muy elevadas, se cree que el crecimiento del crter es el factor que

controla la duracin de la herramienta de corte, mientras que a velocidades de corte normales la

duracin de la herramienta es generalmente controlada por el desgaste en el flanco. La duracin

de desgaste en el flanco de la herramienta puede determinarse convenientemente midiendo el

ancho promedio de la zona de desgaste.

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FIGURA 1. Algunas caractersticas del desgaste de una herramienta

de filo nico en el torneado (segn ISO/TC 29/ W 22)

El proceso del desgaste del flanco durante el mecanizado se caracteriza por tres etapas:

a) Etapa de factura inicial, en la cual el filo agudo se fragmenta rpidamente una zona de desgaste de dimensiones finitas.

b) Etapa media, en donde el desgaste por unida de tiempo es uniforme.

c) Etapa final de fragmentacin rpida, en la cual se piensa que el desgaste de la herramienta por unidad de tiempo aumenta a causa del incremento rpido de las temperaturas generadas

por la friccin entre la zona de desgaste del flanco y la superficie transitoria de la pieza, ver

figura 2.

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Figura 2. Desgaste del flanco de una herramienta de carburo,

a una velocidad de corte de 1m/s en funcin de tiempo

Para demostrar claramente las diversas etapas del desgaste del flanco de una herramienta de corte es

necesario ajustar las condiciones de corte de tal forma que la duracin de la herramienta sea de una

hora aproximadamente.

Los ensayos de desgaste de herramienta poseen poca reproductibilidad, y por esta causa es difcil

proponer unas condiciones de corte que garanticen la duracin requerida de la herramienta de corte.

Por consiguiente las condiciones para el ensayo especfico deben determinarse por ensayo y error.

Se espera, sin embargo, que las condiciones que se dan a continuacin sirvan como gua til:

Velocidad de corte (v) : 120 m/m

Avance (a) : 0,125 mm/vuelta

Angulo de desprendimiento : 6

Angulo de incidencia : 3

Angulo de posicin : 60

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4.- Modelacin matemtica (teniendo como lmite de vida til un desgaste en la herramienta de 0.3

[mm]).

Figura 1: Representacin grfica del desgaste del flanco de una herramienta.

Segn Taylor la vida de la herramienta se puede expresar como:

Vc Tn = C

Por otro lado se tiene que G (t) VB (t)/0.3 (K*tc)/ (K*T) = tc/T

Donde VB corresponde a la Banda de desgaste.

Vc T = C => T = (C/Vc) 1/n

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Entonces G (t) = tc (Vc/C) 1/n => G0 = t0 (V0/C) 1/n G1 = t1 (V1/C) 1/n G2 = t2 (V2/C) 1/n

m m 1/n

Luego G/tm) = ti Vci 0 1=0 C

Asumiendo que:

ti = t = cte.

Vi = V0i-1

m m Voi-1 1/n Vo 1/n m G(m) = ------- t = ---- t (i-1)1/n 0 i=0 C C i=0

Por otro lado se tiene que:

M (1/n-1)m => (i-1)/n ------------ (1/n-1)m 1 i=o 1/n-1-1

m (1/n-1)m Vo 1/n

G(i) t ------------ ------ i=0 1/n-1 1 C

Si a la expresin anterior le aplicamos logaritmo nos queda lo siguiente:

Vo 1/n

-----

m C

Log G(i) Log t ----------- + m Log[1/n-1] i=0 1/n-1 - 1

Gi A B

Por lo tanto el sistema de ecuaciones que se forma es el siguiente:

Log (Gi) A + m.B