Universidad de Matanzas Camilo Cienfuegos Facultad de Ingeniería Mecánica. Ponencia

Transcripción

1 Universidad de Matanzas Camilo Cienfuegos Facultad de Ingeniería Mecánica Ponencia Influencia del régimen de afilado en el radio de redondeo del borde cortante de las cuchillas de torno de metal duro Autores: Dr. Marcelino Rivas Santana Dr. Iván Quesada Martín Ing. Antonio Fernández Orquín Matanzas, 1996

2 Título: Influencia del régimen de afilado en el radio de redondeo del borde cortante de las cuchillas de torno de metal duro Introducción El filo de cualquier herramienta cortante no es una arista viva. En el caso de las cuchillas de torno de torno este se forma por la intersección de la superficie de ataque y superficie de incidencia, cuyo perfil real está formado por una superficie curva de radio (ρ) como se muestra en la figura 1. ρ 1 2 Fig. 1 Geometría de una cuchilla de torno. (1) Superficie de ataque (2) Superficie de incidencia. Los valores de ρ varían con el trabajo de la herramienta, el material de la herramienta, material de la pieza a elaborar, el régimen de afilado, material de la muela y el tipo de proceso empleado para obtener valores determinados por los fabricantes. Es necesario destacar la importancia que tiene el radio ρ en la durabilidad del filo, tiempo de trabajo sin rotura y en los espesores de virutas mínimos a cortar en los procesos de acabado. Investigaciones realizadas [1,2] demuestran que la durabilidad del filo de las cuchillas de metal duro disminuye con el aumento del radio ρ, pero sin embargo el tiempo de trabajo sin rotura aumenta hasta valores óptimos y después disminuye, aunque esto no siempre sucede así para todos los materiales a maquinar. Los valores óptimos varían en la mayoría de los casos alrededor de mm. Entre el espesor mínimo de viruta (amín) a cortar y el radio ρ existe la dependencia mostrada en la fórmula (1): amín = 0.29 ρ máx + m Rz (1) sen( α+ β/ 2) sen( β/ 2) m= 1 sen( β / 2) (2) Donde: Rz= rugosidad superficial del filo cortante. máx- radio de redondeo máximo en toda la longitud del filo.

3 β - ángulo del filo. α - ángulo de incidencia. Resultados obtenidos en el Instituto Politécnico de Odessa (Ucrania) demuestran que el valor de ρ varía también en dependencia del material de la herramienta. (ver tabla 1). Tabla 1. Influencia del material de la herramienta en los valores de ρ y Rz. No. Material de la herramienta 1 Metal duro Grupo P Parámetros (μm) ρ Rz Metal duro Grupo K Acero rápido Materiales cerámicos Metal duro recubierto con TiN El objetivo del trabajo es realizar una investigación para determinar la influencia del régimen de afilado en el radio de redondeo del borde cortante (ρ)., en cuchillas de torno de metal duro. Equipos utilizados. El método de medición utilizado es el de contacto y el instrumento de medición fue el perfilógrafo modelo 201 Kalibr. Los valores registrados en el equipo son procesados en una microcomputadora para obtener una mayor confiabilidad en los resultados. Los experimentos fueron realizados en diferentes calidades de metales duro, tales como: K-30, P-30 y P-10. El afilado se realizó con una muela de diamante del tipo ACO 18/8 B1 100% según norma Rusa. El régimen de corte se varió en el siguiente rango: Velocidad (m/seg) (Vc) = Profundidad (mm/carr doble) (t) = Avance - constante.

4 Resultados obtenidos: Los valores de ρ varían entre 9 μm y 3 μm. Los resultados se procesaron en la microcomputadora utilizando programas de ajuste de curvas. El modelo matemático que demostró mejor ajuste fue el exponencial y la expresión matemática obtenida fue la siguiente: ρ = 4.64 Vc 0.54 t 0.36 (3) * En la expresión los valores de ρ se expresaron en μm. Como se puede apreciar tanto con el aumento de la velocidad de corte y la profundidad aumenta el valor de ρ aunque no llegan a obtenerse los valores recomendados en la bibliografía [2]. ρ = mm Durante el afilado con muelas abrasivas (en condiciones de producción) se utilizaron muelas abrasivas tipo 63C. Los valores de rugosidad obtenidos fueron Ra y ρ = mm. Para lograr herramientas de mayor calidad seria necesario afilar con diamante y después elaborar el radio ρ = mm, ya que de esta forma aumenta la probabilidad de trabajar sin fallos. Esto está dado al reforzamiento del filo, el cual hace menos frágil el borde, aspecto de gran importancia en las herramientas de metal duro. Existe varios métodos para lograr el redondeo del borde de la herramienta (1), entre ellos el más utilizado es el bombardeo con chorro de perdigones o arena sílice. La arena se tamiza logrando una granulometría adecuada (la cual depende del material de la herramienta), posteriormente se lanza sobre el borde cortante utilizando una pistola de aire comprimido y una cámara de protección. El valor de ρ obtenido dependerá del tamaño del grano, presión y tiempo de bombardeo.

5 Conclusiones y recomendaciones 1. El valor de ρ tiene una gran influencia en el tiempo de trabajo, sin fallo, ya que hace más resistente el borde cortante. 2. Para obtener herramientas de corte de mayor calidad se recomienda realizar afilado con diamante y redondear el borde utilizado el método de chorro de arena hasta obtener valores de ρ = 0.1. Con estos valores la herramienta de metal duro aumenta su tiempo de trabajo sin fallo. 3. El valor del radio ρ durante la elaboración con chorro de arena, varía en dependencia del tiempo de aplicación y este debe obtenerse experimentalmente para cada material de la herramienta. 4. Existe una dependencia exponencial entre el valor del régimen de corte durante el afilado de metal duro con diamante y el radio de redondeo del borde cortanteρ.

6 Bibliografía. 1. Bietanieli. A. I. Influencia de la elaboración por chorro de perdigones y vibración sobre la resistencia de herramientas de metal duro. Pág Kiev. 2. Jaiet. G. L. Influencia del radio de redondeo en la durabilidad y el tiempo de trabajo sin fallo de la herramienta. Pág Kiev. 3. Rivas Santana M. Aumento de la calidad de las cuchillas de torno y Métodos de Control. Tesis de Doctorado Pág Cuba.