Optimización del Proceso de Mecanizado: Influencia de Ángulos y Fluidos de Corte

Factor de Recalcado y su Influencia en el Mecanizado

El factor de recalcado es la relación entre el espesor de la viruta cortada y el espesor de la viruta no deformada (sin cortar). Se determina experimentalmente y siempre es mayor o igual a 1 (E=As/A1≥1). Este fenómeno ocurre debido a la deformación plástica que sufre la viruta durante su formación y arranque.

Formación del Filo Recrecido (BUE)

El filo recrecido, también conocido como Built-Up Edge (BUE), se produce por la adhesión del material de la pieza sobre el filo de la herramienta. Aparece en la zona B, una región de velocidades de corte intermedias, donde se forman capas de material endurecido que no llegan a constituir una capa límite.

Efectos del Filo Recrecido

• Modifica la geometría de corte de la herramienta.
• Aumenta el ángulo de desprendimiento efectivo.
• Incrementa la profundidad de pasada.
• Provoca una mayor deformación en la superficie mecanizada, lo que se traduce en un mayor recalcado.
• Empeora el acabado superficial.
• Reduce la duración de la herramienta.

Cómo Evitar el Filo Recrecido

• Aumentar la velocidad de corte (Vc).
• Reducir la ductilidad del material. Los materiales frágiles tienen menos tendencia a formar filo recrecido, ya que se fracturan en lugar de deformarse plásticamente.
• Incrementar el ángulo de desprendimiento.
• Utilizar fluido refrigerante, que puede eliminar el BUE a bajas velocidades de corte.

Uso de Fluidos de Corte

Los fluidos de corte desempeñan funciones cruciales en el mecanizado:

• Refrigeración: Es deseable que tengan baja viscosidad, alto calor específico, alta conductividad térmica y buena afinidad para mojar el material.
• Lubricación:
  • Reducen el coeficiente de rozamiento.
  • Aumentan el ángulo de cizalladura y disminuyen el recalcado.
  • Reducen la fuerza de corte (Fc), la potencia (W) y la temperatura (Tª).
  • Reducen la probabilidad de formación de BUE.
• Prevención de la soldadura.
• Separación de la viruta.
• Protección contra la corrosión.
• Lubricación de la máquina.

Efectos de los Fluidos de Corte

• Su eficacia disminuye al aumentar la velocidad de corte y la profundidad de pasada.
• Generalmente, no influyen en las fuerzas de corte, pero sí mejoran el acabado superficial.

Ángulo de Desprendimiento

El ángulo de desprendimiento se forma entre la intersección del plano de definición con el plano de referencia y la cara de desprendimiento de la herramienta. Este ángulo influye en los esfuerzos, la potencia de corte y el tipo de viruta.

• Al aumentar el ángulo de desprendimiento, disminuyen los esfuerzos de corte y viceversa, reduciendo la curvatura de la viruta.
• Debe incrementarse al aumentar la tenacidad de la herramienta y al disminuir la resistencia de la pieza, y viceversa.
• Un ángulo muy elevado reduce el esfuerzo de corte y la potencia, pero debilita la sección del filo, comprometiendo la integridad de la herramienta.
• Se debe buscar el máximo ángulo posible sin que se produzca la rotura de la herramienta.
• El ángulo aumenta cuando disminuye la calidad de la herramienta, el avance o la dureza de la pieza.
• Ángulo positivo muy bajo: Aumenta el consumo de energía y reduce la vida útil de la herramienta.
• Ángulo negativo: La herramienta trabaja a compresión, lo que es adecuado para materiales duros y cortes interrumpidos.

Ángulo de Incidencia

El ángulo de incidencia se forma entre la intersección del plano de filo de la herramienta con el plano de filo de corte y la cara de incidencia de la herramienta. Su función principal es evitar el rozamiento entre la cara de incidencia y la superficie mecanizada de la pieza.

• Siempre debe ser mayor que 0, pero lo más pequeño posible.
• Debe aumentar al incrementarse la tenacidad de la herramienta y al disminuir la resistencia de la pieza, y viceversa.
• Un ángulo muy bajo reduce la vida útil de la herramienta.
• Un ángulo muy elevado debilita la sección del filo, lo que puede provocar su desmoronamiento y una pérdida de calidad superficial.

Ángulo de Filo

El ángulo de filo se forma entre la intersección del plano de definición de las caras de incidencia y de desprendimiento de la herramienta, o entre el filo principal de la herramienta y la intersección del plano de filo de corte y el plano de referencia. Este ángulo influye en la robustez de la herramienta.

• Valores bajos permiten que la herramienta penetre mejor en la pieza, pero aumenta el riesgo de rotura del filo debido a la menor capacidad para conducir el calor y resistir los esfuerzos de corte.
• Debe aumentar al incrementarse la resistencia de la pieza, siendo mayor para materiales duros y menor para materiales blandos.
• Suele tener un redondeo o chaflán.
• Orienta la salida de la viruta; su efecto se minimiza con rompevirutas.
• Es nulo en operaciones de acabado.
• Ángulo positivo: Descendente desde la punta hacia el mango.
• Ángulo negativo: Ascendente desde la punta hacia el mango.
• En operaciones de desbaste, un ángulo negativo permite aumentar el ángulo de filo sin disminuir los ángulos de incidencia y desprendimiento, dirigiendo la viruta hacia la pieza.

Ángulos de Posicionamiento

• Ángulo de posicionamiento principal (K): Facilita la entrada y salida gradual de la herramienta.
• Ángulo de posicionamiento secundario (K´): Evita el roce con la pieza; un menor ángulo mejora el acabado superficial.