UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IFUNCIONES BASICAS DE LA FUERZA DE CORTE. FUERZAS EN EL CORTE DE METALES.Considerando las fuerzas que actan en la viruta durante elcorte ortogonal, lasfuerzasquelaherramientaaplicacontralavirutasepuedenseparar endos componentes mutuamente perpendiculares entre si:

1) Fuerzade fri cci n F . Es la fuerza de friccin entre la herramienta y la viruta que resiste el flujo de la viruta a lo largo de la cara inclinada de la herramienta.2) Fuerzanormal al afri cci nF n. Es la fuerza perpendicular a la fuerza de friccin. Los dos componentes se pueden usar para definir elcoeficiente de friccinentre la herramienta y la viruta:n FF La fuerza de friccin y la fuerza normalse pueden sumar vectorialmente para formar una fuerzaresultanteF, lacual seorientaenunngulodefriccin. El ngulodefriccinse relaciona con el coeficiente de friccin de la siguiente manera: = tan Adems de las fuerzas de la herramienta que actan sobre la viruta, el trabajo impone dos componentes de fuerza sobre la viruta:3) Fuerzadeci zal l ami entoocortanteFs. Es la fuerza que causa la deformacin del corte que ocurre en el plano de cizallamiento o corte.4) Fuerzanormal deci zal l ami entoFns. Es la fuerza normal a la fuerza de cizallamiento o cortante:Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 1UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA ICon base en la fuerza de corte podemos definir el esfuerzo cortante que acta a lo largo del plano de corte entre el trabajo y la viruta:sstAF (1)Donde As = rea del plano del corte, esta se puede determinar como:senb . eAsenAASSCSDonde:Ac = rea no deformada.eS = espesor deformado.b. = ancho de la viruta.Sen = direccin del ngulo de cizallamiento. El esfuerzo cortante determinado por la ecuacin (1) representa el nivel de esfuerzo requerido para realizar la operacin delmaquinado. En principio, este esfuerzo es igualal esfuerzo cortante del material de trabajo bajo las consideraciones en las que ocurre el corte.Lasumavectorial delascomponentesdelas fuerzasFsyFsn,daporresultadola fuerza resultante F. Para que las fuerzas que actan sobre la viruta estn balanceadas, la fuerza equivalente F debe ser igual en magnitud, pero en direccin opuesta y colineal con la resultante F.Ninguna de las cuatro fuerzas componentes F, Fn, Fsy Fsnpueden medirse directamente en una operacin de maquinado. Sin embargo, es posible instrumentar en la herramienta de corte un dispositivo de medidor de fuerzas llamado dinammetro, de manera quepuedamedirsedirectamentelasdosfuerzasencomponentesadicionales. Estosdos componentes actan sobre la herramienta:5) FuerzadecorteFc. Es la fuerza que va en direccin del corte, la misma direccin de la velocidad de corte Vc y el avance a.6) Fuerza de empuje FL. Es la fuerza que va en direccin de eoes perpendicular a la fuerza de corte.La fuerza de corte y la fuerza de empuje se muestran en la figura. Junto con la fuerza resultante F. La direccin respectiva de estas fuerzas es conocida, as que los transductores de fuerza en el dinammetro pueden alinearse en concordancia.Tomando como base las fuerzas que pueden calcularse, es posible derivar las ecuacionespararelacionarloscuatrocomponentesdelafuerzaquenopuedenmedirse. Usandoel diagramadefuerzasdelafigura, sepuedendefinir lassiguientesrelaciones trigonomtricas:F = Fc sen + FL Cos Fn = Fc Cos + FL sen Fs = Fc Cos + FL sen Fns = Fc sen + FL Cos Si la fuerza de corte y la fuerza empuje son conocidas, se pueden usar estas cuatro ecuaciones para calcular estimaciones de la fuerza cortante, la fuerza de friccin y la fuerza normala la de friccin, y con base en estos estimados se pueden determinar elesfuerzo cortante y el coeficiente de friccin.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 2UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA INtese que en el caso especial del corte ortogonal, cuando el ngulo de ataque = 0, las primeras ecuaciones anteriores se reducen a F = FL y Fn = Fc, respectivamente. Entonces en este caso especial, la fuerza de friccin y su fuerza normal podran ser directamente medidas por el dinammetro.La Ecuaci n de Merchant .Razn de corte:Una relacin importante en el corte de metal fue derivada por Eugene Merchant. La derivacinestbasadaenlasuposicindel corteortogonal, perosuvalidezgeneral se extiende a operaciones de maquinado en tres dimensiones. Merchant empez con la definicin de esfuerzo cortante, expresado mediante la siguiente relacin: senecos . F cos . FsL CsSesugiere, queentrelosngulosposiblesqueemanandel bordecortantedela herramienta donde puede ocurrir la deformacin de corte, hay un ngulo que predomina. En este ngulo, el esfuerzo cortante es justamente igual a la resistencia al corte del material detrabajo, ypor estacausaladeformacincortanteocurreaestengulo. El esfuerzo cortante ten la ecuacin con respecto al , e igualando la derivada a cero. Resolviendo para , obtenemos la relacin llamada ecuacin de Merchant:2 245+ Una de las suposiciones en que se basa la ecuacin de Merchant, es que la resistencia al cortedel material detrabajoesunaconstantealaquenoleafectalavelocidadde deformacin, la temperatura y otros factores. Dado que estas suposiciones no corresponden a las operaciones prcticas de maquinado, debe considerarse ms como una relacin aproximada entre sus trminos que un enunciado matemtico preciso.TEORA DE FORMACIN DE LA VIRUTA La geometrade lamayorade las operaciones de maquinadoprcticoes algo complejas. Se dispone de un modelo simplificado del maquinado que desprecia muchas de las complejidades geomtricas y describe la mecnica de los procesos con buena precisin. Se llama modelo de corte ortogonal. Aun cuando un proceso real de maquinado es tridimensional, elmodelo ortogonaltiene solamente dos dimensiones que juegan un papel activo en el anlisis.Model o delcorte ortogonal .El corte ortogonal usa por definicin de una herramienta en forma de cua, en la cual elborde cortante es perpendicular a la direccin de la velocidad de corte. Alpresionar la herramienta contra el material se forma una viruta por deformacin cortante a lo largo de un plano llamado plano de corte, ste forma un ngulo con la superficie de trabajo. Solamente el afiladobordedecortedelaherramientahacequeocurralafalladel material, como resultado, la viruta se separa del material original. El material se deforma plsticamente a lo Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 3UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA Ilargo delplano de corte, por consiguiente, durante elmaquinado se realiza elgrueso del trabajo de corte.La herramienta para corte ortogonaltiene solamente dos elementos geomtricos, el ngulodeataqueyel ngulodel claroodeincidencia. Comoseindicpreviamente, elngulo de ataque determina la direccin en la que fluye la viruta formada en la parte de trabajo, y el ngulo del claro provee un claro pequeo entre el flanco de la herramienta y la superficie de trabajo recin generada.Durante el corte, el borde cortante de la herramienta se coloca a vierta distancia por debajo de la superficie original del trabajo. sta corresponde al espesor de la viruta antes de su formacin es al formar la viruta a lo largo del plano de corte incrementa su espesor a ec. La relacin de es a ec se llama razn de corte de la viruta (o simplemente relacin de viruta) rC.ecerSC Comoel espesorde lavirutadespusdel cortesiempreesmayorqueel espesor correspondiente antes del corte, la relacin de viruta siempre ser menor a tpieza> tviruta; con herramientas ms avanzadas se logra concentrar el aumento de temperatura en la viruta). La seleccin de la herramienta de cortevaadepender delaoperacin decorte arealizar, el material delapieza, las propiedades de la mquina, la terminacin superficial que se desee, etc.Para cumplir con cada uno de estos requerimientos han surgido herramientas formadas por diferentes aleaciones. Los materiales para las herramientas de corte incluyen aceros al carbono, aceros de mediana aleacin, aceros de alta velocidad, aleaciones fundidas, carburos cementados, cermicas u xidos y diamantes.Para conocer las aleaciones de aceros para herramientas hay que saber las funciones que cumplen cada uno de los elementos que forman la aleacin. El resumen de estas caractersticas se entrega en elcuadro 2.1. Los elementos se agregan para obtener una mayor durezayresistenciaal desgaste, mayor tenacidadal impacto, mayor durezaen caliente en el acero, y una reduccin en la distorsin y pandeo durante el templado.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 62UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IEn las herramientas de corte existen varias familias dependiendo del material que se componen, cada una tiene ciertas caractersticas de resistencia y puede realizar mejor alguna operacin de corte, ver cuadro 2.2.Cuadro 2.2Herrami enta Caracter sti cas Uti l i zaci nAceros alCarbono Sonel tipodeaceromsantiguoen herramientas de corte. Son muy baratos. Tienen buena resistencia al impacto. Se pueden someter fcilmente a tratamientos trmicos como el templado, logrndose un amplio rango de durezas. Se forman y rectifican con facilidad. Mantienensubordefilosocuandono estn sometidos a abrasin intensa o a altas temperaturas. Han sido sustituidos por otros materiales. Brocas que trabajan a velocidades relativamente bajas. Machuelos. Escariadores y brochas.Aceros de Al ta Vel oci dad Son elgrupo con mayor contenido de aleaciones de los aceros. Conservan la dureza, resistencia mecnica y filo de los aceros. Empleando los equipos adecuados pueden ser templadas por completo con poco riesgo de distorsin o agrietamiento. Se templan al aceite. Taladrar. Escariar. Fresar. Brochar. Machuelar. Mquinas para fabricar tornillos.Al eaci ones Fundi das Mantienensuelevadadurezaaaltas temperaturas. Tienen buena resistencia al desgaste. No se necesitan fluidos de corte. Se recomiendan para operaciones de desbaste profundo con velocidades y avances relativamente altos Slo se emplean para obtener un acabado superficial especial.Carburos Cementados * Tienen carburos metlicos. Se fabrican con tcnicas de metalurgia de polvos. Tienen alta dureza en un amplio rango de temperaturas. Elevado mdulo elstico, dos o tres veces el del acero. No representan flujo plstico.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde.El emento Canti dad Propi edadesCarbono, C 0,6 % - 1,4 % - Forma carburos con el hierro.- Aumenta la dureza.- Aumenta la resistencia mecnica.- Aumenta la resistencia al desgaste.Cromo, Cr 0,25 % - 4,5 % - Aumenta la resistencia al desgaste.- Aumenta la tenacidad.Cobalto, Co 5 % - 12 % - Se emplea en aceros de alta velocidad.- Aumenta la dureza en caliente.- Permite velocidades y temperaturas de operacin ms altas manteniendo la dureza y los filos.Molibdeno, Mo hasta 10 % - Elemento fuerte para formar carburos.- Aumenta la resistencia mecnica.- Aumenta la resistencia al desgaste.- Aumenta la dureza en caliente.- Siempre se utiliza junto a otros elementos de aleacinTungsteno, W 1,25 % - 20 % - Mejora la dureza en caliente.- Aumenta la resistencia mecnica.Vanadio, V Aceros al Carbono 0,20 % - 0,5 %Aceros Alta Veloc. 1 % - 5 %- Aumenta la dureza en caliente.- Aumenta la resistencia a la abrasin.63UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA ICarburo de Tungsteno Agl uti nado con Cobal toCarburo de Tungsteno Agl uti nado con Cobal to + Sol uci n Sl i da de WC-Ti C-TaC-NbCCarburo de Ti tani o con Agl uti nante de N quely Mol i bdeno Baja expansin trmica. Alta conductividad trmica. Se emplean como insertos opuntas que se sueldan o sujetan a un vstago de acero. Se encuentran en diferentes formas, circulares, triangulares, cuadrados y otras formas.W: TungstenoC: CarbonoTi: TitanioTa: TantalioNb: Niobio Operaaaltastemperaturasdebidoa las altas velocidades de corte. Trabajapiezasdematerialesconalta resistencia mecnica. Se emplean para mecanizar hierros fundidos y metales abrasivos no ferrosos. Mecanizar aceros. Cortar.CarburosRevesti dos Son insertos normales de carburo revestidos conunacapadelgadade carburo de titanio, nitruro de titanio u xido de aluminio. Conel revestimiento seobtieneuna resistenciasuperior al desgaste, ala vez que se mantiene la resistencia mecnica y la tenacidad. No se necesitan fluidos de corte, si se aplica debe ser en forma continua y en grandes cantidades, para evitar calentamiento y templado. Los avances suaves, las bajas velocidades y el traqueteo son dainos. Se utilizan en mquinas de herramientas rgidas, de mayor velocidad y ms potentes.Cermi cas uxi dos Se constituyen de granos finos de aluminio ligados entre s. Con adiciones de otros elementos se logran propiedades ptimas. Resistencia muy alta a la abrasin. Son eficaces para operaciones de torneado ininterrumpido a alta velocidad.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 64UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I Son ms duras que los carburos cementados. Tienen menor o nula tendencia a soldarse con los metales durante el corte. Carecen de resistencia al impacto. Puede ocurrir una falla prematura por desportilladura o rotura.Di amantes Pol i cri stal i no Tienen dureza extrema. Baja expansin trmica. Alta conductividad trmica. Coeficiente de friccin muy bajo. Se liga a un sustrato de carburo. Son empleados cuando se requiere un buen acabado superficial, en particular enmateriales blandos y no ferrosos, difciles de mecanizar. Se emplea como abrasivo en operaciones de rectificado.CBNNi truro Cbi co de Boro Cbi co Es el material ms duro que hay en la actualidad. Se liga a un sustrato de carburo. La capa de CBNproduce una gran resistencia al desgaste. Gran resistencia mecnica de los bordes. Esqumicamenteinerteal hierroyal nquel a altas temperaturas. Es adecuado para trabajar aleaciones de altas temperaturas y diversas aleaciones ferrosas. Se emplea como abrasivo en operaciones de rectificado.Alos carburos cementados seleasignaGrado C-1, GradoC-2, etc.Los grados 1 a4se recomiendanparamecanizar hierrofundido, materiales noferrosos ynometlicos; los grados5a8sonparamecanizar aceros ysusaleaciones. Los grados 1y5sonpara desbastar, los 2 y 6 son para uso general, 3 y 7 son para acabado, y 4 y 8 son para acabado de precisin. Existen tambin otros grados para diversas aplicaciones y segn lo riguroso de la operacin de mecanizado.El siguiente cuadro muestra como difieren las propiedades de los distintos tipos de herramientas.Cuadro 2.3Aceros al carbonoAceros alta velocidadAleaciones de cobaltoCarburos cementadoCarburo revestidoCermico Nitruro de boro cbicoDiamanteDureza en caliente- - -Aumentando- - - Tenacidad- - -Disminuyendo- - - Resistencia al impacto- - -Disminuyendo- - - Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 65UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IResistencia al desgaste- - -Aumentando- - - Resistencia melladura- - -Disminuyendo- - - Velocidad de corte- - -Aumentando- - - Resistencia cambios t- - -Disminuyendo- - - Costo- - -Aumentando- - - Profundidad de corteBaja a mediaBaja a alta Baja a alta Baja a alta Baja a alta Baja a alta Baja a alta Muy bajaAcabado esperableRegular Regular Regular Bueno Bueno Muy bueno Muy bueno Excelente2.3.2. Nomencl atura de herrami entas de corteExisten diversos tipos deherramientas de corte, entre las que se destacanlos monofilos, las multifilo y las abrasivas. Las herramientas monofilo se usan en las operaciones principales de torneado, las multifilo se usan en operaciones de fresado y taladrado, y las abrasivas en procesos de rectificado.Las herramientas de corte monofilo (un filo) estructuralmente constan de dos partes, una cortante (o elemento productorde viruta)y otra denominadacuerpo.Se encuentran normalmenteentornos, tornos revlver, cepillos, limadoras, mandrinadoras ymquinas herramientas semejantes. Fig. 2.1En la figura 2.1 se observan las partes ms importantes de una herramienta monofilo donde se pueden destacar:*0 Lacara, queeslasuperficieosuperficiessobrelascualesfluyelaviruta (superficie de desprendimiento).*1 El flanco, quees lasuperficiedelaherramientafrentealacual pasala superficie generada en la pieza (superficie de incidencia).*2 El filo es la parte que realiza el corte, siendo el filo principal la parte que ataca directamente a la pieza y el filo secundario la parte restante.*3 Lapuntadelaherramientaesel lugar dondeseinterceptanel filoprincipal y secundario.En general, la herramienta tiene dos componentes de movimiento. La primera corresponde almovimiento derivado delmovimiento principalde la mquina, y la segunda est relacionada con el avance de la herramienta. El movimiento resultante corresponde al Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 66UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA Imovimiento resultante de corte, y el corte, como tal, se produce por un movimiento relativo entrelaherramientaylapieza. El movimientoprincipal esel queconsumeunamayor cantidad de energa, y corresponde normalmente al que mueve al husillo. El movimiento de avance ocupa menos energa y puede ser un movimiento continuo o alternado.Fig. 2.2El nguloentre ladireccin del movimiento decorte principal y el movimiento resultantese llamangulodelavelocidadde corteresultante(). Debedestacarseque, como habitualmente el avance es relativamente pequeo en comparacin con el movimiento principal, el ngulo de corte resultante se considera cero.Otropuntoimportantedetener presenteesquenoentodaslasoperacionesde mecanizadolavelocidaddecorteesconstante, puespor ejemplo, enel refrentado, la velocidad de corte es funcin del radio de la pieza.La velocidad de corte resultante ve , que es la velocidad instantnea relativa entre el filo de la herramienta y la pieza, est dada por:ve = v cos() (2.1)pero como para la mayora de los procesos de mecanizado es muy pequeo, generalmente se considerav ve (2.2)Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 67UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IFig. 2.3Finalmente, otro de los ngulos importantes cuando se considera la geometra de una operacindemecanizadoesel llamadongulodel filoprincipal delaherramienta, kr. El espesor de la capa de material que est siendo removido por un filo en un punto seleccionado, conocido como espesor de la viruta no deformada ac, afecta significativamente la potencia requerida para realizar la operacin. Esta dimensin debe ser medida en un plano normal a ladireccindecorteresultantepasandoporelfilo. Adicionalmente, comoes pequeo, acpuedemedirsenormal aladireccindel movimientoprincipal.Analizandola figura 2.3 se tiene: ) k ( sen * a ec(2.3)Dondeaes elencaje de avance, es decir, elencaje instantneo de la herramienta en la pieza.2.3.3. Consi deraci ones sobre l os ejes coordenadosPara efectos de mantener un ordenado uso de los ejes coordenados en lo que sigue, se observar una serie de convenciones, las cuales se detallan a continuacin:Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 68UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I SedefinencomoejesparalamquinaysusrotacionesX, YyZ, A, ByC. Paralas rotaciones en particular se observar la regla de la mano derecha para el sentido positivo de stas. Se definen como ejes para la herramienta y sus rotaciones X, Y y Z, A, B y C. En cualquier mquina se definir primero el eje Z, y ste ir paralelo al eje de rotacin del husillo. Si la mquina no tiene husillo, el eje Z se define perpendicular a la superficie en que se trabaja. El sentido del eje Z es positivo cuando la herramienta se aleja de la pieza. El eje X se define horizontal (cuando se pueda), por ejemplo, en el torno es radial. En las mquinas sin husillo el eje X es paralelo a la direccin principal de movimiento. Si gira la herramienta, y el eje Z es horizontal, el eje X es horizontal tambin. El sentido del eje X se define positivo cuando la herramienta se aleja del eje de rotacin. Finalmente, el eje Y se impone manteniendo el orden conocido de los tres primeros dedos de la mano derecha.2.3.4. Fl ui dos de corteLos fluidos de corte son lquidos que se utilizan durante el mecanizado, aplicndose en la zona de formacin de viruta, para mejorar las condiciones de corte en comparacin con un corte en seco. Estas mejoras van en pos de enfriar la herramienta, la pieza y la viruta, lubricar yreducir lafriccin, minimizar laposibilidaddecrear cantos indeseables enla herramienta, arrasar con la viruta y proteger la pieza de la corrosin. Los hay de tres tipos: Enfriadores y lubricantes, sobre una base de petrleo mineral Aceite y agua, que enfran por tener una gran capacidad de transferir calor Aceites puros, que lubrican solamente, para mecanizados de baja velocidadVentajas de los enfriadores1. Aumentan la vida de la herramienta bajando la temperatura en la regin del filo principal2. Facilitan el manejo de la pieza terminada3. Disminuyen la distorsin trmica causada por los gradientes de temperatura producidos durante el mecanizado4. Realizan una labor de limpieza por arrastre, al ayudar a remover las virutas de la regin de corte.Las ventajas 2 y 3 se manifiestan ms claramente al realizar operaciones con muelas abrasivas.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 69UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IVentajas de los lubricantes1. Disminuyen la resistencia friccionalalmovimiento, aminorando elconsumo de potencia, alargando la vida de la herramienta y mejorando la calidad superficial del acabado2. Tienen un ingrediente reactivo que forma un compuesto de baja resistencia alcorte, el cual acta como un lubricante en los bordes3. Son suficientemente estables como para mantener sus propiedades bajo las condiciones de temperatura y presin existentes en la interfase viruta-herramientaSin embargo, la efectividad de todos los lubricantes para corte disminuye a medida que aumenta la velocidad de corte.2.3.4.1. Apl i caci n de fl ui dos de corteLa forma en que se aplique un fluido de corte tiene una influencia considerable en la vida de la herramienta, as como en la operacin de mecanizado en general. A pesar de que existen equipos muy complejos y efectivos para dosificar los fluidos en la zona delcorte, estos no son necesarios para lograr buenos resultados.Inclusoel mejor fluidodecortepuedenocumplir sufuncinconxitosi noes distribuido correctamente en la zona del corte. La idea es que el fluido forme una pelcula sobre las superficies en roce, dganse la pieza y la herramienta (figura 2.4). Es preferible que elfluido llegue en forma continua a la pieza antes de que llegue de manera intermitente, pues de esta ltima manera pueden producirse ciclos de temperatura letales para la microestructura tanto de la pieza como de la herramienta.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 70UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I Fig. 2.4Una buena aplicacin de fluido de corte permite adems una adecuada remocin de viruta, lo cual ayuda a alargar la vida de la herramienta.Existen diversas maneras de aplicar elfluido de corte (figura 2.5), sin embargo se destacarn tres: Manual: Se aplica el fluido con una brocha, lo que produce una aplicacin intermitente, con una baja remocin de viruta y un limitado acceso a la zona de corte. Automticadechorrocontinuo(oporgoteo): Setratadeunaboquillaapuntadaala herramientaquechorreaconstantemente abajapresinel fluido. Logra unabuena penetracin a nivel de herramienta y pieza. Niebla (pulverizador): Se aplica un roco constante con aire comprimido sobre el rea de corte. Presenta un riesgo a la salud si no se toman las medidas de seguridad correspondientes, ante la eventual inhalacin de gotitas aceitosas.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 71UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IFig. 2.92.4Duraci n y Desgaste de l a Herrami entaEn todo proceso de manufactura tiene que haber un equilibrio entre el volumen de produccin y los costos de produccin Es por esto que un tema de mucha importancia es el desgaste y duracin de la herramienta bajo las distintas condiciones de trabajo.2.4.1. Desgaste de l a herrami entaLavidadelaherramientadecortepuedeterminar por variascausas, perostas pueden separarse en dos grupos principales:1. El desgaste progresivo de la herramienta.2. Fallas mecnicas que lleven a la herramienta a un final prematuro.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 72UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IEl desgaste progresivo de la herramienta se puede producir de tres maneras distintas: Desgaste por abrasin: ocurre cuando materiales ms duros que la herramienta toman contacto con sta rayndola y desgastndola. Desgaste por adhesin: como en la zona de corte existe una alta temperatura, el material de corte y la herramienta se sueldan y, al separarse, parte de la herramienta se desprende. Desgaste por difusin: se produce a partir del aumento de temperatura de la herramienta, con lo que se produce una difusin entre las redes cristalinas de la pieza y la herramienta, debilitando la superficie de la herramienta.El desgaste se puede observar en dos regiones de la herramienta, la cara y el flanco.El desgaste en la cara se presenta como un crter, lo que es un resultado del paso de viruta caliente al fluir a lo largo de la cara. Por otro lado, el desgaste del flanco es plano y es causado por el roce entre la pieza y la herramienta; en este caso se pueden distinguir tres perodos de desgaste en la vida de una herramienta: Fractura inicial, el filo agudo se desportilla rpidamente. Desgaste progresivo uniforme. Fractura rpida, el desgaste progresa a una tasa creciente.Estos tres perodos se muestran en la figura 2.28.Fig. 2.28La figura 2.29 ilustra el desgaste en la cara y el flanco de una herramienta en una operacin de mecanizado.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 73UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I

Fig. 2.29Las fallas mecnicas se pueden producir en cualquier momento, debe existir por lo tanto precaucinanteelhechode usar inadecuadamente unavance oencajedemasiado grande, pues al ocurrir una falla de este tipo, la herramienta ser intil inmediatamente, y su costo no es nada de despreciable.2.4.2. Cri teri os de duraci n de una herrami entaEl criterio de duracin de una herramienta permite obtener un valor mnimo de tiempo de vida para la herramienta antes de que se desgaste. Como en las operaciones de mecanizado el desgaste del crter y del flanco no son uniformes a lo largo del filo principal, se debe especificar la locacin y el grado de desgaste permisible para cada caso.Enlafigura2.30semuestraunaherramientayadesgastada. Laprofundidaddel crter (KT) es medida desde el punto ms profundo de ste. Tambin puede apreciarse que el desgaste del flanco es mayor en los extremos del filo principal.Comoel desgastenoesuniformeenlaszonasC, ByN, seconsideraunancho promedio para la zona central, cuyo valor se estima igual al ancho que existe en la parte ms uniforme del desgaste y se denomina VB. Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 74UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IFig. 2.302.4.3. Cri teri os para reempl azar una herrami entaLos criterios recomendados por laISOparadefinir laduracinefectivadeuna herramienta son:Para herramientas de acero rpido o cermica: - Por rotura- Cuando VB promedio = 0,3 mm- Cuando VBmx = 0,6 mmPara herramientas de carburo cementado:- Por rotura- Cuando VB promedio = 0,3 mm- Cuando VBmx = 0,6 mm- Cuando KT = 0,06 + 0,3 * f, donde f es el avance2.4.4. Duraci n de l a herrami entaLaduracindelaherramientasedefinecomoel tiempodecorterequeridopara alcanzar un criterio de duracin de la herramienta. La velocidad de corte es elfactor ms Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 75UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA Isignificativoqueafectaladuracindeunaherramienta. sta, juntoconel material de trabajo, el material y la forma de la herramienta son claves en la estimacin de la vida de esta ltima.La relacin entre el tiempo de vida y la velocidad de corte de una herramienta est dada por la siguiente ecuacin, llamada, en honor a su creador, ecuacin de Taylor.VVrn=ttr

_,(2.39), en donde:n = constante que depende del material de la herramientaV = velocidad de corteVr = velocidad de corte de referenciatr = duracin de referencia de la herramienta a velocidad de corte Vr t = vida (duracin) de la herramienta a velocidad de corte VEn el grfico 2.2 se muestran los valores de Vr, segn el material de la herramienta y la dureza del material de la pieza a mecanizar, para el uso de la ecuacin de Taylor. Para utilizarestatabladebeusarseyasealadurezaBrinnel olaresistenciaalatraccindel material a mecanizar, as como el material de la herramienta. Con estos datos se puede ver unpequeorangodevaloresparaVr, teniendoen cuentaque enestecasotresde60 segundos.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 76UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IGrfi co 2.2Por otro lado, y como ya se dijo, n es una constante que depende del material de la herramienta. El rango de valores recomendados para n se muestra en el cuadro 2.4.Materi alde l a herrami entaVal or de nHSS ( acero rpido ) 0,08 - 0,2Carburo cementado 0,2 - 0,49Cermica 0,48 - 0,7Cuadro 2.4Finalmente, en la figura 2.31 se muestra como vara la vida de la herramienta para distintasvelocidadesdecorte. Podemosverqueamedidaqueaumentamoslavelocidad Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 77UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA Idisminuye la vida de la herramienta, y vice versa. Esto debe tomarse en cuenta a la hora de la seleccin de la velocidad de corte, ya que con una mayor velocidad aumentaramos la productividad, pero al mismo tiempo consumiramos ms herramientas, incrementando los costos. Fig. 2.31FLUIDOS DE CORTESEFECTOS: Incremento de la vida de la herramienta de corte. Mejor acabado superficial. Reduccin de las fuerzas de corte y consumo de potencia. Reduccin e la distorsin trmica en la pieza de trabajo. Evacuacin de la viruta ya arrancada de la zona de corte.RESTRICCIONES: Justificacin econmica (filtros, mangueras, etc.) Efectos indeseables:Efecto sobre el operador (puede ser txico. Ejemplo: CCl4= tetracloruro de carbono).Efecto sobre la mquina-herramienta (no debe producir oxidacin de las guas de la bancada, cojinete, etc.).Efecto sobre el material de trabajo (Ejemplo: aleaciones de cobre atacadas por el azufre).ACCIONES BASICAS EN LOS FLUIDOS DE CORTE1. Lubri caci n. reducci n de l a fri cci n.Es una accin de tipo qumico (produce un compuesto de menor esfuerzo de cizallamiento que el material).Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 78UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA ICaracter sti cas que debe tener un l ubri cante:a) Tener molculas pequeas que permitan una rpida difusin y penetracin a la interfase viruta-herramienta.b) Ser suficientemente inestable a las presiones y temperaturas de trabajo.c) Tener un elemento compuesto capaz de reaccionar con el materialde trabajo y que produzca menor resistencia al cizallamiento.2. Refri geraci n .- Evacuaci n delcal or en l a zona de corte Incremento en la vida de la herramienta por el menor desgaste por difusin. Reduce la distorsin trmica. Facilita la manipulacin de las piezas terminadas.Condi ci ones que debe poseer un refri gerante: Baja viscosidad Facilidad de mojar las superficies metlicas. Alto valor del calor especfico y alta conductividad trmica.Direcciones del fluido de corte:A, B, C (Zonas en las que se debe enfriar la herramienta)A: no es eficiente a altas velocidades, no refrigera la herramienta.B: Se requiere chorro a gran presin. Es el ms eficiente.C: En forma pulverizada, tambin es eficiente.TIPO DE FLUIDOS DE CORTEA saber son:1. Acei tes mi neral es:a) Acei tes mi neral es Son conocidos como aceites E.P. (Extrema presin). Soportes de otros aceites (aditivos). Pueden tener fsforo, azufre, grafito coloidal, bisulfuro de molibdeno.b) Aceites vegetales y animales.c) Aceites mixtos. Son mezcla de aceites minerales con vegetales.2. Fl ui dos base aguaSon los de mayor empleo.a) Emulsiones (agua + aceite mineral)b) Soluciones (agua + compuestos qumicos)SELECCIN DE LOS FLUIDOS DE CORTEDe acuerdo a:1. Ti po y materi alde l a herrami entaNo produce oxidacin y reduccinTi po de herrami enta Ti po de fl ui do Aceros al carbono Aceros rpidos Aleaciones duras carburo Emulsiones Depende del material a trabajar. Emulsiones en secoAutor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 79UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I2. Materi alde trabajoMateri alde trabajo Ti po de fl ui doNo ferrosos: Aleaciones ligeras Aleaciones pesadas o de cobre Ferrosos En seco o aceites que no contengan azufre. Todo tipo de aceites.Nota.- La fundicin trabaja en seco grafito.3. Condi ci ones de corteA mayor velocidad de corte se emplea refrigerante y a menor velocidadde corte se utiliza lubricante.CONSIDERACIONES DEL DISEO DEL PRODUCTO MAQUINADOVELOCIDAD ECONMICASe denomina as a la velocidad que nos proporciona el coste ms bajode mecanizado para unas condiciones de trabajo determinadas, entre dos afilados consecutivos de la herramienta y un volumen de viruta arrancada, tambin determinado.CURVA DE PRODUCCIN DE UNA HERRAMIENTAEl comandante Denis, tras mltiples ensayos, lleg a la conclusin de que para un determinadomaterial permaneciendo fijas lascondicionesdetrabajoyactuandosobrela velocidaddecorte, el rendimientocreceamedidaqueseelevalavelocidaddada, el rendimientosevareduciendoyllegadoaoramsalta, puedesercero porroturadela herramienta.En ella estn representadas:Vo = Velocidad de mnimo desgaste.Qo=Mxima produccinalcanzadapor laherramienta y quesecorresponde conla velocidad de mnimo desgaste.VI=VelocidadLmite. Correspondealavelocidadquepor excesodelamisma, dejala herramienta fuera de servicio por rotura casi en el momento mismo de ponerse en contacto conlapieza. Suelehallarseentornoalos 5/3deVo. Por tanto, lecorrespondeuna produccin cero, ya que su rotura es casi instantnea.2. 4MAQUINAS HERRAMIENTAS DE CORTE Estructura bsi caTodas las mquinas herramienta tienen un conjunto de partes, actividades y principios que las distinguen y caracterizan.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 80UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA ILas principales partes y sus funcionesParte Funcin Base Sostiene y fija a la mquina sobre el piso, una mesa o su propia estructura. Existen tres tipos fundamentales de bases: a. Anclada al piso o cimentada b. Soporte sobre mesa o banco c. Integrada al cuerpo de la mquina Bancada o soporte Soporta las piezas de la mquina, en algunas mquinas sirve para el deslizamiento de las herramientas y en otras para la fijacin de las piezas que se van a trabajar, por lo regular sobre la bancada o soporte se ubica el cabezal fijo de las mquinas. Tren motriz Dota de movimiento a las diferentes partes de las mquinas, por lo regular se compone de las siguientes partes: a. Motor o motores b. Bandas c. Poleas d. Engranes o cajas de velocidades e. Tornillos sinfn f. Manijas o manivelas de conexin Cabezal fijo y husillo principalEn el cabezal fijo se ubican todas las partes mviles que generan el movimiento del husillo principal. El husillo principal es el aditamento en el que se colocan los sistemas de sujecin de las piezas a trabajar. Sujecin de piezas de trabajoFija a las piezas que se van a trabajar, tanto a las piezas que giran como a las fijas, as se tiene: a. Mandrilesb. Fijadores de arrastre c. Prensas d. Conos de fijacin e. Ranuras de fijacin f. Mordazas de uno o varios dientes g. Platos volteadores Sujecin de herramientas Fijan a las herramientas que desprenden las virutas y dan forma, las principales son: Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 81UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA Ia. Torres b. Porta buriles c. Fijadores de una o varias uas d. Barras porta fresas e. Portabrocas f. Soportadores manuales Enfriamiento Dotan de lquidos o fluidos para el enfriamiento de las herramientas y las piezas de corte. Por lo regular estn dotados de un sistema de bombeo y de conduccin y recoleccin de lquidos. Mecanismos de avance y/o penetracinPermiten o dotan de movimiento a las herramientas para lograr el desprendimiento continuo de virutas, los principales son: a. Carros porta herramientas b. Brazos porta buriles o fresas c. Husillos de casco o de deslizamientos (taladro) Mecanismo de control semi automticos o automticosInician o interrumpen una accin de movimiento de una o varias partes de las mquinas, estas pueden ser: a. Tornillos sinfn conectados a engranes y partes de las mquinas b. Topes de seal para micro interruptores c. Motores de paso a paso d. Unidades lectoras de cinta e. Unidades receptoras de seales digitalizadas de computadoras CAM f. Sistemas de alimentacin de material g. Sistemas de alimentacin de herramientas h. Sistemas de inspeccin automticos Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 82UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IEl ementos de sujeci n Los elementos de sujecin en las mquinas herramienta requieren un anlisis especial, an cuando en la presentacin de cada mquina se har especial mencin de sus correspondientes sistemas de fijacin. En esta parte del curso se presentan de manera general algunas sus principales caractersticas. Chucks o mandri l es Tambin son conocidos como mordazas de sujecin, en el caso especfico del torno existen dos tipos de chucks.Mandri lo Chuck uni versale i ndependi ente El chuck universal se caracteriza porque sus tres mordazas se mueven con una sola llave y en el independiente cada mordaza es ajustada con una entrada de llave independiente. Dentro de los mandriles para sujecin se pueden ubicar a los portabrocas con mango cnico los que tienen la funcin de sujetar a la broca y su funcionamiento es similar a chuck universal.PortaBrocas Fi jadores de arrastre Los fijadores ms conocidos y utilizados son los de plato, los que pueden ser cerrados o abiertos. Todos siempre utilizaran una pieza de arrastre conocido como perro. Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 83UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IPor lo regular son utilizados para el trabajo en torno de puntas o los sistemas divisores de las fresas. Pl ato de arrastrePerro de arrastre Prensas Son sistemas de sujecin de las piezas de trabajo muy seguros, se fijan a las mesas de trabajo. Uno de los ejemplos tradicionales son las prensas utilizadas para la fijacin de piezas en el barrenado o en el fresado. Conos de fi jaci n Es un elemento muy utilizado en la mayora de los sistemas en los que la pieza a sujetar tiene un eje de giro. Consiste en una superficie cnica que se inserta en otra superficie cnica, entre estas piezas la fuerza de trabajo ajusta a las superficies impidiendo su separacin, la friccin impide el giro y adems da gran sujecin. La mayora de estos elementos de sujecin son los portabrocas o las brocas con mango cnico.Broca con mango cnico Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 84UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IRanuras de fi jaci n Por lo regular se ubican en las mesas de trabajo de las mquinas herramienta, en ellas se insertan tornillos que con su cabeza se fijan a la mesa y con placas o uas se presiona a las piezas a fijar. Ranuras de fijacin Pl atos vol teadores o di vi sores An cuando el fin de estos dispositivos no es la fijacin, son considerados como elementos para evitar que las piezas se muevan de los sitios en las que se van a trabajar. Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 85UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IEstos dispositivos sujetan por medio de un chuck o un plato de arrastre a una pieza y con una manivela al liberarlos de las fuerzas de fijacin pueden girar la pieza un nmero de grados especfico.Movi mi entos En todas las mquinas herramienta se consideran tres ejes sobre los cuales se pueden desarrollar dos tipos de movimiento: 1. Rotatorio 2. Lineal Por lo regular los ejes son identificados con las letras "Z", "Y" y "X" El eje "Z" es el eje sobre el cual la herramienta o la pieza gira, as si una fresa tiene a su herramienta girando verticalmente su eje "Z" ser vertical y la fresa se conoce como una fresa vertical. Si en un torno la pieza gira en el eje horizontal el torno ser horizontal y el eje "Z" ser horizontal. Los ejes "Y" y "X" se ubican de diferentes maneras segn los fabricantes de las mquinas herramienta, observe las siguientes mquinas y sus ejes trabajo. Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 86UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA ILos movimientos rotatorios se logran por medio de motores conectados a engranes o tornillos sinfn que permiten graduar las velocidades y potencias. Los movimientos lineales se logran por medio de los motores de paso a paso conectados a cremalleras que permiten el avance o retroceso lineal de las piezas o partes Movi mi ento pri nci pal , de avance y de penetraci n en una mqui na herrami enta En la operacin de las mquinas herramienta los tres movimientos que son considerados como el alma de las mquinas: 1. Movimiento principal Es el movimiento que tiene la pieza o la herramienta para que se logre el desprendimiento de la viruta. Por ejemplo en un torno el movimiento principal es el que ejecuta la pieza y en una fresa es el que se da en la herramienta. 2. Movimiento de avance Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 87UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IEs el que permite a la herramienta desprender material de manera permanente y controlada. En el caso de un torno es el movimiento del buril que hace que se desprenda viruta y en la fresa es el movimiento de la mesa. 3. Movimiento de penetracin Es el que da la profundidad o espesor del material desprendido. Tanto en la fresa como en el torno es qu tanto se entierra la herramienta.Di sposi ti vos para eltrabajo manual En la mayora de las mquinas herramienta se cuenta con dispositivos para el trabajo y ajuste manual. Con estos dispositivos se puede analizar la forma en la que se realizar el trabajo o ajustar los inicios o trminos de las acciones de una mquina. Los dispositivos de trabajo manual varan de acuerdo con el tipo y marca de la mquina que se est utilizando, sin embargo existen siempre un conjunto de dispositivos que pueden generalizarse en todas las mquinas herramienta, como los que a continuacin se presentan: Dispositivo Funcin Manivela de avance En la mayora de las mquinas existe una manivela que permite dar avance a la herramienta o a la pieza de manera manual, con la accin de este sistema, el que por lo regular est conectado a tornillos sin fin, cremalleras y engranes se logra la alimentacin de material para el corte en cada revolucin de las mquinas. Manivela de penetracinPara lograr que en cada pasada las mquinas herramienta desprendan ms material, por lo regular existe una manivela que da profundidad o entierra a la herramienta en la pieza a desbastar. Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 88UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IAjuste de alturas o posicinEn las mquinas herramienta por lo regular se requiere subir o bajar las herramientas o las piezas a trabajar, esto se logra con el movimiento de las mesas de trabajo o los sujetadores de las herramientas. Lo anterior se observa desde el ajuste en la cua de una torre con su buril, hasta el movimiento de la base de un taladro o fresa. Ajuste de velocidadesCon los intercambios de poleas o engranes en las mquinas herramienta se logra el funcionamiento a diferentes velocidades, las velocidades que son modificadas son las velocidades de corte y avance. Ajuste de avance automticoCon el ajuste de las diferentes velocidades de una mquina se puede obtener el movimiento del tornillo sinfn del torno, este conectado a un engrane lograr movimientos regulares de las diferentes partes de las mquinas. Cl cul o de l a vel oci dad de corte En la mayora de las mquinas herramienta la velocidad de corte se obtiene de tablas, las que se han elaborado por expertos en el trabajo de metales y el uso de diferentes herramientas.El establecimiento adecuado de la velocidad de corte permite fcilmente la determinacin del nmero de revoluciones a la que debe operar la mquina.Cuando no se establece el nmero adecuado de revoluciones puede generar:a. Poco aprovechamiento de las capacidades de las mquinas b. Baja calidad en las piezas fabricadas c. Dao a las herramientas o mquinas d. baja efectividad en la planeacin y programacin del trabajo La frmula general para el clculo de la velocidad de corte es la siguiente: Vc = (PI d n)/1000Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 89UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IEn dondeVc = velocidad de corte en m\mind= dimetro de la pieza en mmn = revoluciones por minutoEn esta frmula por lo regular se conoce todo excepto el nmero de revoluciones, las que a su vez son las que se pueden variar en las mquinas.La frmula queda as: n = (1000Vc)/(PI d)Velocidades de corte tpicas, ngulos de corte y avances recomendadosMaterial tilngulos de corte Desbastado Afinadoalfa beta gama Vc s a Vc s aAcero menos de 50 kg/mm2WS 8 62 20 14 0.5 0.5 20 0.2 0.1SS 6 65 19 22 1 1 30 0.5 0.1HS 5 67 18 150 2.5 2 250 0.25 0.15Acero 50-70 Kgf/mm2WS 8 68 14 10 0.5 0.5 15 0.2 0.1SS 6 70 14 20 1 1 24 0.5 0.1HS 5 71 14 120 2.5 2 200 0.25 0.15Acero 70-85 Kgf/mm2WS 8 74 8 8 0.5 0.5 12 0.2 0.1SS 6 72 12 15 1 1 20 0.5 0.1HS 5 71 14 80 2.5 2 140 0.25 0.15Acero de herramientasWS 6 81 3 6 0.5 0.3 8 0.2 0.1SS 6 82 2 12 1 0.8 16 0.5 0.1HS 5 83 2 30 0.6 0.5 30 0.15 0.1AluminioWSSS 10 65 25 60 4 3 120 0.5 0.1HSCl cul o de l as vel oci dades de transmi si nEl clculo de la velocidad en una transmisin se obtiene de la relacin de transmisin "i", la que se puede obtener de acuerdo a los siguientes clculos.. d1. n1= . d2. n2En donde:Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 90UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA In1= nmero de revoluciones por minuto de la polea motrizn2= nmero de revoluciones por minuto de la polea conducidad1= dimetro de la polea motrizd2= dimetro de la polea conducidaEliminando en ambos trminos, tendremos: d1n1=d2n2d1/ d2 = n2/n1 = iCon la ecuacin anterior se podr calcular cualquier transmisin de poleas. En el caso que la transmisin sea de engranajes el dimetro se cambia por el nmero de dientes Z, con lo que la frmula quedar:Z1/Z2 = n2/n1 = iAl conocer las diferentes velocidades (n) que puede desarrollar una mquina se podr programar, de acuerdo a las recomendaciones de la velocidad de corte que se tiene en las tablas. n = (1000Vc)/( . d) En donde Vc est en m/mind = en mmn = rpmManteni mi ento Todas las mquinas herramienta requieren de mantenimiento preventivo, sino se efecta dicho mantenimiento se tendrn los siguientes inconvenientes: Disminucin de la precisin de la mquina Disminucin de la vida til de la mquina Poca efectividad en la planeacin del trabajo Gastos excesivos Incumplimiento con los estndares de calidad Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 91UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA ILamayoradelosfabricantesdelasmquinasherramientaestablecenlosprogramasde mantenimiento y conservacin, los cuales debern seguirse y programarse. Sin embargo con el tiempolosmanualesdesaparecen, porloquedemanerageneral seestablecequela mayora de las mquinas herramienta deben considerar en su mantenimiento los siguientes puntos: Lubricacin permanente Limpieza de la mquina cada vez que se utiliza Ajuste peridico de los sistemas desplazamiento y rotacin Ajuste peridico de poleas y engranes Limpieza constante de ranuras y guas Sustitucin de piezas desgastadas, con juego o rotas (este es mantenimiento correctivo) Cada mquina tiene sus puntos de engrase y ajuste, los que deben tenerse ubicados y en buenas condiciones. 2.GEOMETRA DE LAS HERRAMIENTAS:La herramienta de corte debe tener una forma apropiada para las aplicaciones demaquinado. Unaformaimportantedeclasificar lasherramientas decortees atendiendo a los procesos de maquinado. De esta forma tenemos herramientas para torneado, herramientas para trozado, fresas, brocas, escariadores, tarrajas y muchas otras herramientas de corte, cuyo nombre deriva de la operacin en que se usa cada una su geometra propia y nica.Enesteproyectonosenfocaremosenlasherramientasdepuntasencillay examinaremos los aspectos desugeometra. Muchos delos principios quese aplican a las herramientas de punta sencilla se aplican a otros tipos de herramientas de corte, simplemente porque el mecanismo de la formacin de la viruta es bsicamente el mismo para todas las operaciones de maquinado. 2.1. FLUIDOS PARA CORTE:Unfluidoparacortees unliquidoogas queseaplicadirectamenteala operacin de maquinado para mejorar el desempeo del corte. Los dos problemas principales que atienden los fluidos para corte son:1) la generacin de calor en las zonas de corte y friccin; y2) friccin en las interfases herramienta-viruta y herramienta-trabajo. Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 92UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IAdems de la remocin de calor y la reduccin de la friccin, los fluidos para corte brindan beneficios adicionales como: remover las virutas (especialmente en esmerilado),reducir la temperatura de la parte de trabajo para un manejo masfcil, disminuir las fuerzas decorteylosrequerimientos depotencia, mejorar la estabilidad dimensional de la parte de trabajo y optimizar el acabado superficial.

2.2 ANLISIS DE LA GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA:Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 93UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA INGULOS = Angulo de incidencia principal.1= Angulo de incidencia secundaria.= Angulo de filo.= Angulo de desprendimiento.= Angulo en la punta.= Angulo deposicin. + = Angulo de corte.=Angulo de Ataque (puede ser positivo o negativo).SUPERFICIESA = Superficie de incidencia principal.B = Superficie de incidencia secundaria.C = Superficie de desprendimiento.ARISTA DE CORTED = Arista de corte principal.F = Arista de corte secundaria.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 94ABCDFESQUEMA DE LAS SUPERFICIES, NGULOS Y ARISTAS DE CORTE DE UNA HERRAMIENTAUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA ILa forma mas general de una herramienta de punta sencilla se ilustra en la fig. I.ngulos de ataque:Elngulo de ataque de una herramienta afecta elngulo de cortedurantelaformacindelaviruta. Mientrasmayor seael ngulodeataque, mayor ser el ngulo de corte y menor la fuerza y potencia de corte. Un ngulo de ataque grande conduce a un buen acabado superficial. Sin embargo, al aumentar el ngulo de ataque, disminuye el ngulo de corte y deja menos metal en la punta de la herramienta que respalde el borde de corte y transfiera el calor. Por lo regular, a los materiales para herramientas mas duros se les dan ngulos de ataque mas pequeos. Un ngulo de ataque prctico representa un compromiso entre un ngulo grande para lograr un corte ms fcil y un ngulo pequeo para obtener resistencia de herramienta. En general, el ngulo de ataque es pequeo para cortar materiales duros, y grande para los materiales suaves y dctiles. El latn es una excepcin que se corta con un ngulo de ataque negativo o pequeo para impedir que la herramienta se clave en la pieza de trabajo.ngulos de incidencia: El propsito de un ngulo de incidencia, consiste en permitir que el lado de la herramienta despeje la pieza de trabajo y no la frote. La cantidad mnimanecesariaparaestepropsitodependedelaclasedecorte. Comopor ejemplo, una herramienta de torneado se avanza lateralmente dentro de la pieza de trabajo, y lado debe ser mayor que el ngulo de hlice del corte. Se ha demostrado Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 95Ang u lodea taq uepo ste ri orAn gulo d einci de nc iafro ntalAng u lode lfi lo deco rtecentra lAn gu lo d elfi lo deco r telater a lAn gulo d eataqu ela te r alAngu lode in ci de n ciala ter a lRad io d e la na r izFig. IUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA Iquemientrasmayor seael ngulodeincidenciamenor serlatasadedesgaste sobre el flanco. En tanto que el ngulo de incidencia sea lo suficientemente grande comopara evitar el frotamiento, no tiene efecto sobre las fuerzas, potencia o acabado superficial. ngulos de filo:Un ngulo de filo de corte frontalproporciona holgura alextremo posterior del bordedecorteyreduceel arrastreque tiendeacausartintineo. Un ngulo de filo demasiado grande reduce el material que sostiene la punta y aleja el calor. Sehademostradoqueel ngulodefilode8a150essatisfactorioenla mayora de los casos para herramientas de corte lateralcomo las herramientas de torneado y para perforacin. Las herramientas con filo de corte, como las herramientas de corte o bloqueo, con frecuencia no tienen un ngulo de filo de corte.2.2.1. TIPOS DE FLUIDOS PARA CORTE:Se dispone de varios fluidos para corte comerciales. Es conveniente analizarlos atendiendo primero a su funcin, para despus clasificarlos por su composicin qumica.Funciones de los fluidos para corte: de acuerdo con la generacin de calor y friccin hay dos categoras generales de fluidos para corte:1) refrigerantes; y2) lubricantes.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 96UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA ILosrefrigerantes; son fluidos para corte diseados para reducir los efectos del caloren las operaciones de maquinado.Tienen efecto limitadosobrela magnitud de energa calorfica generada durante el corte; pero extraen el calor que se genera, de esta manera se reduce la temperatura de la herramienta y de la pieza de trabajo, y ayuda a prolongar la vida de la herramienta de corte. Los fluidos para corte tipo refrigerantes parecen ser mas efectivos a velocidades de corte relativamente altas, donde la generacin del calor y las altastemperaturassonunproblema. Sonmasefectivosenlosmateriales susceptibles a las fallas por temperatura, como los aceros de alta velocidad, y seunenfrecuentementeenoperaciones detorneadoyfresadodondese generacalor engrandescantidades. Por logeneral, losrefrigerantesson soluciones o emulsiones en agua debido a que sta tiene propiedades trmicas ideales para estos fluidos para corte. Los lubricantes; son fluidos basados generalmente en aceite (por su s buenas Propiedades lubricantes), formulados para reducir la friccin en las interfases herramienta-viruta y herramienta-trabajo. Los fluidos lubricantes de corte operan por lubricacin de presin extrema,una forma especial de lubricacin en el lmite que involucra la formacin de una capa delgada de sales slidas sobre la superficie caliente y limpia del metal a travs de reacciones qumicas conel lubricante. Loscompuestosdeazufre, cloroyfsforodel lubricante causan la formacin de estas capas superficiales, que actan para separar las dos superficies metlicas (de la viruta y de la herramienta). Las pelculas de presinextremasonmsefectivasparareducir lafriccinenel cortede metales que en la lubricacin convencional de lmites. Los fluidos para procesos de corte tipo lubricanteson masefectivosavelocidadesbajas de corte; tienden a perder su efectividad a altas velocidades, arriba de 400pies/min(120m/min), debidoaqueel movimientodelavirutaaestas velocidades previene que el fluido para corte alcance la interfase herramienta-viruta. Adems de altas temperaturas de corte que generan estas velocidades, Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 97UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA Ilosaceites se vaporizan antes deque puedan lubricar.Las operaciones de maquinado como eltaladro y elroscado se benefician por lo generalde los lubricantes. En estas operaciones se retarda la formacin de acumuladores en el filo de corte y se reduce el momento de torsin de la herramienta.Hay un efecto tpico de traslape entre los tipos de fluidos para corte. Los refrigerantes se formulan con ingredientes que ayudan a reducir la friccin. Y los lubricantes tienen propiedades trmicas, que aunque no son tan buenas como las del agua, actan para remover el calor de la operacin de corte. Los fluidos para corte (refrigerantes y lubricantes) ponen de manifiesto su efecto en la ecuacin de Taylor para la vida de la herramienta a travs de valores mas altos de C. Son tpicos los incrementos del 10 al 40%. La pendiente n no se afecta significativamente.El agua es el mejor medio de enfriamiento y el fluido mas efectivo para el corteaaltavelocidadperotienepocovalor lubricante, noserocabien sobre una superficie para humedecerla debido a su elevada tensin superficial y causa incrustamiento y corrosin.Se la mezcla con productos qumicos y aceites para mejorarla como fluido de corte. Funciones de los fluidos para corte: Lubricacin: Reducir el coeficiente de friccin entre la herramienta y la pieza y entre la herramienta y la viruta que est siendo eliminada. Refrigeracin: El fluido debe eliminar el elevado calor que se produce en la operacin de mecanizado. Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 98Aceites de corteAceites emulsificadosFluidos qumicos y semiqumicosSe incrementa elEfecto refrigeranteSe incrementa elEfecto lubricanteTres formulaciones qumicas bsicas de fluidos para corte y su aplicacin caractersticaUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I Eliminacin De Viruta: El fluido debe retirar eficientemente la viruta lejos de la zona de operacin para no interferir en el proceso y permitir la calidad superficial requerida. Proteccin Frente A La Corrosin: El fluido acuoso podra oxidar y corroer la pieza, la herramienta o la mquina, para evitarlo las formulaciones incorporan protectores frente a la corrosin. 2.2.2. APLICABILIDAD DE LOS FLUIDOS PARA CORTE:Los fluidos para corte se aplican a las operaciones de maquinado en varias formas. Nosotros consideraremos sus tcnicas de aplicacin, el problema de la contaminacin de los fluidos, y tambin la forma como se utiliza la filtracin para mantener los fluidos.Mtodosdeaplicacin:El mtodomscomneslainundacin,llamada algunas veces enfriamiento por inundacin, debido a que se usa generalmente con fluidos de enfriamiento. En este mtodo se dirige una corriente constante defluidohacialainterfaseherramienta-trabajooherramientavirutadela operacin de maquinado.Un segundo mtodo consiste en la aplicacin de niebla, usada principalmente para fluidos para corte basados en agua. En este mtodo se dirige elfluido hacialaoperacinenformadenieblaacarreadapor unacorrientedeaire presurizado. La aplicacin de niebla no es generalmente tan efectiva como la inundacin de la herramienta de corte. Sin embargo, debido a la alta velocidad de la corriente de aire,la aplicacin de niebla puede ser mas efectiva para llevar el fluido de corte a reas inaccesibles que no pueden se alcanzadas por la inundacin convencional.Se usa la aplicacin manualdel fluido de corte por medio de una aceitera o brocha para aplicar lubricantes en operaciones de roscado, y otras donde las velocidades de corte son bajas y la friccin es un problema. La mayora de los talleresdemaquinadoenproduccinprefierengeneralmentenousar esta tcnica debido a la variabilidad de su aplicacin.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 99UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I Filtracin de los fluidos para corte: los fluidos para corte se contaminan al cabo del tiempo con una variedad de sustancias extraas. Estos contaminantes incluyen aceites sucios (aceite de mquina, fluidos hidrulicos, etc.), basura, pequeas virutas, hongos y bacterias. Adems de causar malos olores y riesgos de salud, los fluidos para corte contaminados no desempean sus funciones tan bien como cuando estn frescos y limpios. Algunas alternativas para manejar este problema son las siguientes:1) reemplazar elfluido para corte a intervalos regulares y frecuentes (quiz dos veces por mes);2) realizar el maquinado sin fluidos para corte; o3) usar un sistema de filtracin continua para limpiar el fluido.Sehaninstaladosistemasdefiltracinennumerosostalleresdemquinas para resolver los problemas de contaminacin. Las ventajas de estos sistemas incluyen:1) prolongacin de la vida de los fluidos entre cambios (en lugar de reemplazar el fluido una o dos veces por mes , se han reportado vidas de refrigerantes de hasta un ao);2) se reducen los costosde eliminacinde los fluidosya que sta es mucho menos frecuente cuando se usan filtros;3) fluidos p[ara corte mas limpios paraun mejor ambiente detrabajo y reduccin de los riesgos contra la salud;4) menor mantenimiento de las mquinas herramientas; y5) una vida ms larga de las herramientas. PROCESOS PRODUCTIVOS LOS FLUIDOS DE CORTE Y MATERIALES A TRANSFORMARLos procesos productivos son muy variados pudiendo enumerar como principales las siguientes:- Rectificados (plano, cilndrico, sin centro y lento).- Torneado / fresado.- Roscado / escariado.- Taladrado (profundo).Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 100UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I- Corte (con sierra).- Otros (troquelado, enderezado, etc.). Por su parte las principales actividades industriales en las que se usan fluidos de corte son:- Primera transformacin de metales (laminacin, corte, etc.)- Fabricacin de tubos.- Segunda transformacin de metales (corte, troquelado, etc.)- Mecnica de precisin (construccin de herramientas, mquinas)- Industria del vidrio. Los metales a transformar en los procesos antes citados son fundamentalmente:- Acero al carbono (para la construccin resistencia media a tensin).- Acero inoxidable (como cromo aleaciones resistencia alta tensin).- Acero para herramientas (con titanio, nquel... resistencia alta tensin).- Fundicin de hierro.- Metales ligeros aluminio y aleaciones de magnesio.- Metales de "color" cobre y aleaciones.FLUIDOS DE CORTE Y ALGUNAS DE SUS APLICACIONES1. Vista de maquinaria-herramienta en las que se emplean fluidos de corte2. Vista de maquinaria-herramienta en las que se emplean fluidos de corte3. Vista de maquinaria-herramienta en las que se emplean fluidos de corteAutor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 101UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I4. Vista de maquinaria-herramienta en las que se emplean fluidos de corte5. Vista de maquinaria-herramienta en las que se emplean fluidos de corte6. Vista de maquinaria-herramienta en las que se emplean fluidos de corte7. Vista de maquinaria-herramienta en las que se emplean fluidos de corte8. Mquinas vibradoras, limpieza de piezas9. Mquinas vibradoras, limpieza de piezasAutor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 102UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I10. Mquinas vibradoras, limpieza de piezas11. Mquinas vibradoras, limpieza de piezas12. Mquinas vibradoras, limpieza de piezas13. Rectificadoras y taladros en los que se emplean fluidos de corte.14. Operarios rebarbando impurezas. Usan fluidos de corte. Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 103UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I15. Rectificadoras y taladros en los que se emplean fluidos de corte.16. Rectificadoras y taladros en los que se emplean fluidos de corte.1.-VIDA DE LA HERRAMIENTAEn todo proceso de manufactura tiene que haber un equilibrio entre el volumen de produccin y los costos de produccin Es por esto que un tema de mucha importancia es el desgaste y duracin de la herramienta bajo las distintas condiciones de trabajo.1.1 Desgaste de la herramientaLavidadelaherramientadecortepuedeterminar por variascausas, perostas pueden separarse en dos grupos principales:3. El desgaste progresivo de la herramienta.4. Fallas mecnicas que lleven a la herramienta a un final prematuro.Eldesgaste progresivode la herramienta se puede producir de tres maneras distintas: Desgaste por abrasin: ocurre cuando materiales ms duros que la herramienta toman contacto con sta rayndola y desgastndola. Desgaste por adhesin: como en la zona de corte existe una alta temperatura, el material de corte y la herramienta se sueldan y, al separarse, parte de la herramienta se desprende.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 104UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I Desgastepor difusin: seproduceapartir del aumentodetemperaturadela herramienta, con lo que se produce una difusin entre las redes cristalinas de la pieza y la herramienta, debilitando la superficie de la herramienta.El desgaste se puede observar en dos regiones de la herramienta, la cara y el flanco.El desgaste en la cara se presenta como un crter, lo que es un resultado del paso de viruta caliente al fluir a lo largo de la cara. Por otro lado, el desgaste del flanco es plano y es causado por el roce entre la pieza y la herramienta; en este caso se pueden distinguir tres perodos de desgaste en la vida de una herramienta: Fractura inicial, el filo agudo se desportilla rpidamente. Desgaste progresivo uniforme. Fractura rpida, el desgaste progresa a una tasa creciente.Estos tres perodos se muestran en la figura (a).Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 105 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I Fig. (a)La figura (b) ilustra eldesgaste en la cara y elflanco de una herramienta en una operacin de mecanizado.

Las fallas mecnicasse pueden producir en cualquier momento, debe existir por lo tanto precaucin anteel hechodeusar inadecuadamente unavance oencaje demasiado grande, pues alocurrir una falla de este tipo, la herramienta ser intil inmediatamente, y su costo no es nada de despreciable.1.2. Vida de la Herramienta y Ecuacin de TaylorEl criterio de duracin de una herramienta permite obtener un valor mnimo de tiempo de vida para la herramienta antes de que se desgaste. Como en las operaciones de mecanizado eldesgaste delcrter y delflanco no son uniformes a lo largo delfilo principal, se debe especificar la locacin y el grado de desgaste permisible para cada caso.En la figura (c) se muestra una herramienta ya desgastada. La profundidad del crter (KT) es medida desde el punto ms profundo deste. Tambin puede apreciarse que el desgaste del flanco es mayor en los extremos del filo principal.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 106Fig. (b)UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IComoel desgastenoesuniformeenlaszonasC,ByN, seconsideraun ancho promedio para la zona central, cuyo valor se estima igual al ancho que existe en la parte ms uniforme del desgaste y se denomina VB. Fig. (c)Laduracindelaherramientasedefinecomoel tiempodecorterequeridopara alcanzar un criterio de duracin de la herramienta. La velocidad de corte es el factor mssignificativoqueafectaladuracindeunaherramienta. sta, juntoconel material detrabajo, el material y laformadelaherramientasonclaves enla estimacin de la vida de esta ltima.La relacin entre el tiempo de vida y la velocidad de corte de una herramienta est dada por la siguiente ecuacin, llamada, en honor a su creador, ecuacin de Taylor.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 107UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA Inrrtt=VV

,_

, en donde:n = constante que depende del material de la herramientaV = velocidad de corteVr = velocidad de corte de referenciatr = duracin de referencia de la herramienta a velocidad de corte Vr t = vida (duracin) de la herramienta a velocidad de corte V1.3. Anlisis de la Vida Nominal de la Herramienta.Los criterios recomendados por la ISO para definir la Vida Nominalde una herramienta son:Para herramientas de acero rpido o cermica: - Por rotura- Cuando VB promedio = 0,3 mm- Cuando VBmx = 0,6 mmPara herramientas de carburo cementado:- Por rotura- Cuando VB promedio = 0,3 mm- Cuando VBmx = 0,6 mm- Cuando KT = 0,06 + 0,3 * f, donde f es el avance1.4. Materiales para HerramientasEnel grfico(d) semuestranlosvalores deVr, segnel material dela herramientayladurezadel material delapiezaamecanizar, parael usodela ecuacin de Taylor. Para utilizar esta tabla debe usarse ya sea la dureza Brinel o la resistencia a latraccin del material a mecanizar, as como el material dela herramienta. Con estos datos se puede ver un pequeo rango de valores para Vr, teniendo en cuenta que en este caso tr es de 60 segundos.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 108UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IGrfico (d)Veremos a continuacin la tabla (I) importante que nos indicara los materiales para herramientas. En esta tabla tambin tocamos parte del tem 1.4.2 y 1.4.3Tabla (I)Materiales para las herramientas Perodo y ComentariosAcero al alto carbn y acero aleado 1900 Se reblandecan muy rpido, debido al calor generado inclusive a bajas velocidades de corte. Una operacin tpica de corte duraba 100 minutosAcero alta velocidad 1910 El desarrollo en la metalurgia dio origen al acero alta velocidad (HSS), y en conjuncin con los estudios de maquinado de Fredrick Taylor y Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 109UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IMaunsel White se dieron los pasos decisivos en la tecnologa de corte. La misma operacin que antes duraba 100 minutos, se llevaba a cabo en 26 solamente.Aleaciones no ferrosas 1915 Aleaciones con el 50% de carburos, basadas en cobalto, cromo y tungsteno. Eran muy duras y resistentes a altas temperaturas (800 grados centgrados), pero muy frgiles.La operacin de 26 minutos requera solamente 15.Sper HSS 1930 Velocidades de corte de hasta 70 m/min eran posibles, as como el maquinado de aluminio y magnesio.Carburo cementado / sinterizado Inicia en 1930 y la operacin de maquinado tpica de 26 minutos se llevaba a cabo en 6 nicamente. Los primeros desarrollos tenan carburo de tungsteno (Wc) como la base dura y al cobalto como el aglomerante.Sin embargo, en el maquinado de acero se formaban crteres.Herramientas con insertos de carburo soldados1940 , 1950 Eran costosas y el reafilado era necesario. Se definen grados de material de herramienta para los diferentes tipos de aplicacin.Coronite, Cermets y nueva generacin de carburos recubiertosDesde 1955 hasta nuestros das se han desarrollado rpidamente nuevos materiales con la misma tendencia global: La posibilidad de cortar a velocidades altas sin prdida del filo, as como maquinar materiales ms duros.

Por otro lado, y como ya se dijo, n es una constante que depende del material de la herramienta. El rango de valores recomendados para n se muestra en el cuadro 1Cuadro 1Material Valor de nHSS ( acero rpido )0,08 0,2Carburo cementado0,2 - 0,49Cermica0,48 0,7 Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 110UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IFinalmente, en la figura (e) se muestra como vara la vida de la herramienta para distintas velocidades de corte. Podemos ver que a medida que aumentamos la velocidad disminuye la vida de la herramienta, y viceversa. Esto debe tomarse en cuenta a lahorade la seleccindela velocidad de corte,yaquecon una mayor velocidadaumentaramoslaproductividad, peroal mismotiempoconsumiramos ms herramientas, incrementando los costos. Fig. (e)1.4.1 Aceros al carbono y de aleacin VariadaLasherramientasdecortedebenposeer ciertascaractersticasespecficas, entrelas quesedestacan: resistenciamecnica, dureza, tenacidad, resistenciaal impacto, resistencia al desgaste y resistencia a la temperatura (porque en un proceso de mecanizado con herramientas tradicionales therramienta> tpieza> tviruta; con herramientas ms avanzadas se logra concentrar elaumento de temperatura en la viruta). La seleccin de la herramienta de corte va a depender de la operacin de corte a realizar, el material de la pieza, las propiedades de la mquina, la terminacin superficial que se desee, etc.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 111UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IPara cumplir con cada uno de estos requerimientos han surgido herramientas formadas por diferentes aleaciones. Los materiales para las herramientas de corte incluyen aceros alcarbono, aceros de mediana aleacin, aceros de alta velocidad, aleaciones fundidas, carburos cementados, cermicas u xidos y diamantes.Para conocer las aleaciones de aceros para herramientas hay que saber las funciones quecumplencadaunodelos elementos queformanlaaleacin. El resumen deestas caractersticas se entrega en elcuadro 2.1. Loselementos se agregan para obtener una mayor dureza y resistencia al desgaste, mayor tenacidad al impacto, mayor dureza en caliente en el acero, y una reduccin en la distorsin y pandeo durante el templado.Cuadro 2.1Elemento Cantidad PropiedadesCarbono, C0,6 % - 1,4 %- Forma carburos con el hierro.- Aumenta la dureza.- Aumenta la resistencia mecnica.- Aumenta la resistencia al desgaste.Cromo, Cr 0,25 % - 4,5 % - Aumenta la resistencia al desgaste.- Aumenta la tenacidad.Cobalto, Co5 % - 12 %- Se emplea en aceros de alta velocidad.- Aumenta la dureza en caliente.- Permite velocidades y temperaturas de operacin ms altas manteniendo la dureza y los filos.Molibdeno, Mo hasta 10 % - Elemento fuerte para formar carburos.- Aumenta la resistencia mecnica.- Aumenta la resistencia al desgaste.- Aumenta la dureza en caliente.- Siempre se utiliza junto a otros elementos de aleacinTungsteno, W1,25 % - 20 %- Mejora la dureza en caliente.- Aumenta la resistencia mecnica.Vanadio, V Aceros al Carbono 0,20 % - 0,5 %Aceros Alta Veloc. 1 % - 5 %- Aumenta la dureza en caliente.- Aumenta la resistencia a la abrasin.En las herramientas de corte existen varias familias dependiendo del material quesecomponen, cadaunatieneciertascaractersticasderesistenciaypuede realizar mejor alguna operacin de corte, ver cuadro 2.2.Cuadro 2.2Herramienta Caractersticas UtilizacinAceros al Carbono Sonel tipodeaceromsantiguoen herramientas de corte. Brocas quetrabajan a velocidades relativamente bajas.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 112UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA I Son muy baratos. Tienen buena resistencia al impacto. Se pueden someter fcilmente a tratamientos trmicos como el templado, logrndose un amplio rango de durezas. Se forman y rectifican con facilidad. Mantienensubordefilosocuandono estnsometidosaabrasinintensaoaaltas temperaturas. Han sido sustituidos por otros materiales. Machuelos. Escariadores y brochas.Aceros de Alta Velocidad Sonel grupoconmayor contenidode aleaciones de los aceros. Conservan la dureza, resistencia mecnica y filo de los aceros. Empleando los equipos adecuados puedenser templadaspor completoconpoco riesgo de distorsin o agrietamiento. Se templan al aceite. Taladrar. Escariar. Fresar. Brochar. Machuela. Mquinas para fabricar tornillos.Aleaciones Fundidas Mantienensuelevadadurezaaaltas temperaturas. Tienen buena resistencia al desgaste. No se necesitan fluidos de corte. Se recomiendan para operaciones de desbaste profundo con velocidades y avances relativamente altos Sloseemplean para obtener unacabado superficial especial.Carburos Cementados *Carburo de Tungsteno Aglutinado con CobaltoCarburo de Tungsteno Aglutinado con Cobalto + Solucin Slida de WC-TiC-TaC-NbCCarburo de Tienen carburos metlicos. Se fabrican con tcnicas de metalurgia de polvos. Tienen alta dureza en un amplio rango de temperaturas. Elevado mdulo elstico, dos o tres veces el del acero. No representan flujo plstico. Baja expansin trmica. Alta conductividad trmica. Se emplean comoinsertos o puntas que se sueldan o sujetan a un vstago de acero. Se encuentran en diferentes formas, circulares, triangulares, cuadrados y otras formas.W: TungstenoC: CarbonoTi: TitanioTa: TantalioNb: Niobio Operaaaltastemperaturas debidoa las altas velocidades de corte. Trabaja piezas de materiales con alta resistencia mecnica. Se emplean para mecanizar hierros fundidos y metales abrasivos no ferrosos. Mecanizar aceros. Cortar.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 113UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA ITitanio con Aglutinante de Nquel y MolibdenoCarburosRevestidos Son insertos normales de carburo revestidos con una capa delgada de carburo de titanio, nitruro de titanio u xido de aluminio. Con el revestimiento se obtiene una resistencia superior al desgaste, a la vez que se mantiene la resistencia mecnica y la tenacidad. No se necesitan fluidos de corte, sise aplica debe ser en forma continua y en grandes cantidades, para evitar calentamiento y templado. Los avances suaves, las bajas velocidades y el traqueteo son dainos. Se utilizan en mquinas de herramientas rgidas, de mayor velocidad y ms potentes.Cermicas uxidos Se constituyen de granos finos de aluminio ligados entre s. Con adiciones de otros elementos se logran propiedades ptimas. Resistencia muy alta a la abrasin. Son ms duras que los carburos cementados. Tienen menor o nula tendencia a soldarse con los metales durante el corte. Carecen de resistencia al impacto. Puedeocurrir unafallaprematurapor desportilladura o rotura. Son eficaces para operaciones de torneado ininterrumpido a alta velocidad.Diamantes Policristalinos Tienen dureza extrema. Baja expansin trmica. Alta conductividad trmica. Coeficiente de friccin muy bajo. Se liga a un sustrato de carburo. Son empleados cuando se requiere un buen acabado superficial, en particular en materiales blandos y no ferrosos, difciles de mecanizar. Se emplea como abrasivo en operaciones de rectificado.CBNNitruro Cbico de Boro Cbico Es elmaterialms duro que hay en la actualidad. Se liga a un sustrato de carburo. La capa de CBNproduce una gran resistencia al desgaste. Gran resistencia mecnica de los bordes. Esqumicamenteinerteal hierroyal nquel a altas temperaturas. Es adecuado para trabajar aleaciones de altas temperaturas y diversas aleaciones ferrosas. Se emplea como abrasivo en operaciones de rectificado.A los carburos cementados se le asigna Grado C-1, Grado C-2, etc. Los grados 1 a 4 se recomiendan para mecanizar hierro fundido, materiales no ferrosos y no metlicos; los grados 5 a 8 son para mecanizar aceros y sus aleaciones. Los grados 1 y 5 son para desbastar, los 2 y 6 son para uso general, 3 y 7 son para acabado, y 4 y8sonparaacabadodeprecisin. Existentambinotrosgradosparadiversas aplicaciones y segn lo riguroso de la operacin de mecanizado.El siguiente cuadro muestra como difieren las propiedades de los distintos tipos de herramientas.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 114UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA ICuadro 2.3Aceros al carbonoAceros alta velocidadAleaciones de cobaltoCarburos cementadosCarburos revestidosCermicas Nitruro de boro cbicoDiamanteDureza en caliente- - - Aumentando - - - Tenacidad - - - Disminuyendo - - - Resistencia al impacto- - - Disminuyendo - - - Resistencia al desgaste- - - Aumentando - - - Resistencia a melladura- - - Disminuyendo - - - Velocidad de corte- - - Aumentando - - - Resistencia a cambios t- - - Disminuyendo - - - Costo - - - Aumentando - - - Profundidad de corteBaja a mediaBaja a alta Baja a alta Baja a alta Baja a alta Baja a alta Baja a alta Muy bajaAcabado esperableRegular Regular Regular Bueno Bueno Muy bueno Muy bueno ExcelenteAleaciones Fundamentales y Aceros de Alta VelocidadEspecial KNLColor de identificacin: Amarillo/VerdeAleacin: C% 1.55 - Si% 0.30 - Mn% 0.30 - Cr.%11.5 - Mo% 0.7 - V%1.00Denominacin segn: DIN: SX155CrVMo121 WNo 1.2379 AISI D2Bhler K-110Descripcin: Este acero presenta excelente tenacidad y apto para nitruracin en bao de sal, lo cual en excelente rendimiento en la fabricacin de herramientas de corte (matrices y punzones), herramientas para la tcnica de estampado, fresas para madera altamente exigidas, cuchillas de guillotinas para corte en fro de chapas y flejes hasta 6 MM de espesor, cuchillas y mandbulas para la fabricacin de clavos, herramientas para laminar roscas, herramientas para estirar, para embuticin profunda, para extrusin en fro, de prensar en la industria farmacutica y cermicas, para medicin, para moldes de material plstico Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 115UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA Iy cilindros de trabajos en la industria de cubiertos. Estado de entrega: Recocido BlandoDureza: 250 Brinell mx.Dureza obtenible: 63 65 Rockwell C.Medias disponibles:Redondos: 5/8" 10" Platinas: 40 x 15 350 x 60 mm Cuadrados: " 4"Especial KColor de identificacin: AmarilloAleacin: C% 2.00 - Si% 0.20 - Mn% 0.30 Cr.%11.5 Denominacin segn: DIN: X210Cr12 W AISI D3 No 1.2080 Bhler K-100Descripcin: Este acero presenta excelente tenacidad y apto para nitruracin en bao de sal, lo cual en excelente rendimiento en la fabricacin de herramientas de para cortar y estampar, como matrices de gran rendimiento con cortes complicados y consecutivos, moldes para estampacin y moldeo de grandes exigencias, dientes de sierras, cuchillas para cortar hasta 4 mm de espesor.Tambin es adecuado para fabricacin de herramientas con virutamiento como brocas, cuchillas para la fabricacin de viruta de acero, para trabajos en madera. Y herramientas sin virutamiento como rodillos, peines de roscar, trefilas, hileras y moldes de embuticin o prensas de aleaciones livianas, aceros o plsticos.Herramientas de medicin como galgas, calibres y reglas, herramientas y componentes expuestos al desgaste para manejo de piedras, mrmol, cermicas fabricacin de ladrillos y bujes. Herramientas para trabajar a mediana temperatura.Estado de entrega: Recocido BlandoDureza: 250 Brinell mx.Dureza obtenible: 63 65 Rockwell C.Medias disponibles:Redondos: 1/2" 12" Platinas: 25 x 15 400 x 80 mm Cuadrados:5/8" 5.7/8"Amutit SColor de identificacin: Azul/RojoAleacin: C% 0.95 - Si% 0.30 - Mn% 1.10 - Cr.% 0.5 - V% 0.12 - W% 0.55Denominacin segn: DIN: 100MnCrW4 WAISI O1 No 1.2510Bhler K-460Descripcin: Un acero de mediana aleacin (Cr-W) y temple al aceite, que toma dureza segura y uniforme. De mnima variacin de medida, excelente resistencia al corte, alta resistencia al desgaste y buena tenacidad. Se mecaniza muy bien y es el acero mas universal parta la fabricacin de herramientas y moldes no Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 116UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA Iexpuestos a temperaturas que deben ser indeformables. Es utilizado en su mayora para fabricar herramientas de virutamiento y de corte y estampadoEstado de entrega: Recocido BlandoDureza: 250 Brinell mx.Dureza obtenible: 63 65 Rockwell C.Medias disponibles:Redondos: 3/8" 16" Platinas: 25 x 9.5 304.8 x 50.8 mm Cuadrados:5/8"6"Platinas rectificadas AMS (Ground Flats)Color de identificacin: Azul/RojoAleacin: C% 0.95 - Si% 0.30 - Mn% 1.10 - Cr.% 0.5 - V% 0.12 - W% 0.55Denominacin segn: DIN: 100MnCrW4 W0 No 1.2510AISI O1 Bhler K-46Descripcin: Estas planchuelas de precisin de acero son un producto especial que permite la racionalizacin en la construccin de herramientas. Debido a sus estrechas tolerancias y superficie libre de descarburizacin pueden ser utilizadas sin ningn tratamiento superficial posterior. Las planchuelas de precisin Amutit S, son aptas, tanto para la construccin de herramientas, como de maquinarias.Estado de entrega: Recocido Blando con una excelente estructuraDureza: 225 Brinell mx.Dureza obtenible: 63 65 Rockwell C.Medias disponibles:Planchuelas: 1/32" x 1" " x 5" Acero Plata Amutit SColor de identificacin: Azul/RojoAleacin: C% 0.95 Si% 0.30 Mn% 1.10 Cr.% 0.5 V% 0.12 W% 0.55Denominacin segn: DIN: 100 MnCrW4 WAISI O1No 1.2510 Bhler K-460Descripcin: Un acero indeformable, calibrado, rectificado y pulido segn din 175 (ISA h-9), para ser usado en herramientas pequeas y pinzas de construccin en las cuales la precisin de las medidas es muy importante. Ejemplos: brocas, taladros, escariadores, avellanadores, vstagos para acuar, punzones para cortar y estampar, machos de expulsin, partes de instrumentos quirrgicos, guas ejes y rboles de precisin.Autor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 117UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IEstado de entrega: Recocido BlandoDureza: 230 Brinell mx.Dureza obtenible: 63 66 Rockwell C.Medias disponibles: Redondos:1/8" 1.1/4" Largos disponibles de 1 2 m. US Ultra 2Color de identificacin: Rojo/AmarilloAleacin: C% 0.39 - Si% 1.00 - Mn% 0.40 - Cr.% 5.10 - V% 1.00Denominacin segn: DIN: X40CrMoV51 WAISI H13 No 1.2344Bhler 302Descripcin: Este acero es de una aplicacin universal para trabajar en caliente. De gran tenacidad en estado caliente. Es preferido en partes de herramientas para inyeccin y fundicin a presin con alta velocidad y temperatura. Ejemplos: camisas de cmaras de presin, pistones, boquillas, bujes, placas, bocinas, mbolos, dados de extrusin, pines de inyeccin siempre que no sean expuestos a esfuerzos excesivos. Estado de entrega: Recocido BlandoDureza: 229 Brinell mx.Dureza obtenible: 52 56 Rockwell C. Aceite/sal50 54 Rockwell C. AireMedias disponibles:Redondos: 3/4" 13" Platinas: 100 x 30 350 x 100 mm MY-ExtraColor de identificacin: MoradoAleacin: C% 0.48 - Si% 0.90 - Mn% 0.30 - Cr.% 1.0 - V% 0.18 - W% 2.00Denominacin segn: DIN: 45WCrV7 WAISI S1No 1.2542 Bhler K455Descripcin: Este acero es de una aplicacin en toda clase de herramientas para trajo en fro que soportan impacto como: cinceles mecnicos para metales y otros materiales, estampas y punzones, corta fros, cizallas para cortes pesados de gran seccin, dobladoras, y martillos neumticos.Estado de entrega: Recocido BlandoDureza: 225 Brinell mx.Dureza obtenible: 55 59 Rockwell C. Medias disponibles:Redondos: 5/8" 3" Platinas: 280 x 45 y 305 x 100 mmAutor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 118UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA IP-20Color de identificacin: NaranjaAleacin: C% 0.32-0.38 - Si% 0.3 - Mn% 1.50 - Cr.% 1.75-2.0Mo% 0.2-0.38Denominacin segn: DIN: 40RmNnMo864 WNo 1.2738AISI/SAE P-20Bhler M238Descripcin: Acero forjado, bonificado de gran tenacidad y excelente resistencia al desgaste, con buena maquinabilidad y gran brillo. Cementable o nitrurable, apto para cromado duro y tratamiento galvnico. Es utilizado en moldes para materiales plsticos, armazones de moldes o partes de maquinaria.Estado de entrega: Bonificado 1000 N/mm2 (300 HB) por lo que no requiere de tratamiento trmico.Dureza en estado recocido: 240 Brinell mx.Medias disponibles:Redondos: 20" y 26" Platinas: 25 x 255 569 x 864 mmWKW4Color de identificacin: GrisAleacin: C% 0.46 - Cr% 13.0 - Si% 0.40 - Mn.% 0.40Denominacin segn: DIN: X42Cr13 WAISI 420 No 2038Bhler M310Descripcin: Este acero es inoxidable (acero martenstico) templable para herramientas y moldes. Buena templabilidad. Presenta buena resistencia al desgaste debido a la aleacin de cromo; magnifica tenacidad; anticorrosivo en estado templado y bonificado, fcil de mecanizar y excelente para moldes con acabados bien pulidos. Magntico.Es utilizado para fabricar moldes para inyeccin, extrusin y soplado de PVC y otros moldeables qumicamente agresivos a los otros aceros, cuchillas para la industria de alimentos, instrumentos de medicin, cubiertos, vlvulas, galgas, ejes de bomba, resortes etc.Estado de entrega: Recocido Dureza: 179-225 Brinell mx.Dureza obtenible: 53 56 Rockwell C. Medias disponibles:Redondos: 3/4" 12" Platinas: 152 x 50 356 x 102 mm Laminas 2" 12" con ancho entre 900 1100 mm.2. Geometra de las Herramientas1. Fluidos de CorteAutor: Ing. Victoriano Snchez Valverde. 119UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGAPROCESOS DE MANUFACTURA ILos fluidos decortesonlquidos queseutilizanduranteel mecanizado, aplicndose en la zona de formacin de viruta, para mejorar las condiciones de corte encomparacinconuncorteenseco. Estasmejorasvanenposdeenfriar la herramienta, la pieza y la viruta, lubricar y reducir la friccin, minimizar la posibilidad decrear cantos indeseables en laherramienta,arrasarcon la viruta y protegerla pieza de la corrosin. Los hay de tres tipos: Enfriadores y lubricantes, sobre una base de petrleo mineral Aceite y agua, que enfran por tener una gran capacidad de transferir calor Aceites puros, que lubrican solamente, para mecanizados de baja velocidadVentajas de los enfriadores5. Aumentan la vida de la herramienta bajando la temperatura en la regin delfilo principal6. Facilitan el manejo de la pieza terminada7. Disminuyen la distorsin trmica causada por los gradientes de temperatura producidos durante el mecanizado8. Realizan una labor de limpieza por arrastre, al ayudar a remover las virutas de la regin de corte.Las ventajas 2 y 3 se manifiestan ms claramente al realizar operaciones con muelas abrasivas.Ventajas de los lubricantes4. Disminuyenlaresistenciafriccional al movimiento, aminorandoel consumode potencia, alargando la vida de la herramienta y mejorando la calidad superficial del acabado