OPTIMIZACION DEL FRESADO

Transcripción

1 OPTIMIZACION DEL FRESADO Elección de la fresa y condiciones de corte óptimas Previo análisis del efecto de algunas de las variables del proceso Geometría del corte Tipo de fresado Tipo de fresa Ángulos de la misma Posicionamiento fresa -pieza y otros factores Formación y capacidad de evacuación de la viruta Requerimientos de caudal de viruta y calidad superficial

2 Algunos parámetros de fresado V = Velocidad de corte Caudal de viruta removida Avance por minuto (m / min) U = pr. pa. a (mm3/min) a = n a = n z a z Avance por plaquita o filo Paso entre plaquitas π D n 1000 az = a a = n z z u= (mm / min) (mm / vuelta plaquita ) π D (mm) z Angulo de colocación de la fresa: ϕ

3 Geometría del Corte Tipo de fresado - Fresa Fresado plano periférico o tangencial: Fresa tangencial ANGULOS ataque α: > α, < fza y pot, mat. blandos incidencia γ: > γ, < roce y vibrac., mat. blandos cuña β: > β, > rigidez, filo redondeado o doble faceta (λ=0) inclinación λ: λ 0, corte suave, Fza. axial Fresado plano frontal: Fresa frontal αa ataque α: Se mide s/ plano a arista de corte ataque radial αr: Se mide s/ plano al eje de fresa ataque axial αa: Se mide s/ plano // al eje de fresa incidencia γ: Idem anterior. No se muestra inclinación λ: Se mide s/ plano // a arista de corte. Evac.viruta posición κ: del filo principal. Afecta espesor de viruta y dir. de Fza. de corte

4 Fresa frontal- Angulo κ Fresa de planear escuadrar : κ=90º El avance no debe superar un cierto valor esp. de viruta La viruta puede atascarse Fza. Radial > Fza. Axial: > vibrac., requiere > rigidez de husillo Puntas de plaquita mas agudas y débiles. Fresa de planear : κ= 45, 60 y 75º (mas comunes) La prof. de corte pa puede con < κ Faxial / Fradial con < κ (favor. c/ pieza o sist. de sujeción estables) < κ, < Fza. de corte, > potencia específica Recomendaciones: κ = 45º: En alesadoras (árboles porta fresas largos) κ = 90º: Operaciones de planear escuadrar κ = 60 y 75º: Operaciones no especificadas

5 Fresas Frontal - ángulos de ataque (α a y α r ) Doble Negativa (αa y αr negativos) Ambas caras de plaquitas útiles (8 filos) Ang. γ de plaquita = 0. Se obtiene con la posición del asiento > espesor de viruta y Fza. de corte Dificulta evacuación de viruta p/ material de viruta continua Aptas p/ aceros duros y fundición. Soporta impactos Máq. c/ cojinete axial en mal estado Doble Positiva (αa y αr positivos) Plaquitas con ángulo γ (una cara útil: 4 filos) < espesor de viruta, < Fza. de corte y potencia piezas poco rígidas Materiales dúctiles y duros de viruta larga Flujo de viruta helicoidal hacia afuera Positiva Negativa (αa positivo y αr negativo) Plaquitas positivas o negativas c/ ang. γ Grandes desbastes Virutas helicoidales, fáciles de evacuar

6 Formación y capacidad de evacuación de la viruta Fresas de planear con geometría de corte positiva (αa positivo) Produce virutas helicoidales que fluyen hacia afuera de su alojamiento. Alojamientos de virutas relativamente pequeños Es posible utilizar mayor número de plaquitas y mayor caudal de viruta. Fresas de corte tangencial o de planear con geometría negativa Las virutas no salen del alojamiento (y la plaquita terminó de cortar) Alojamientos de la viruta acorde al tamaño de la viruta Paso entre plaquitas relativamente grande Para grandes piezas c/ fresas de planear Gran espesor de viruta c/ fresa tangencial (αa negativo) Capacidad de corte (pa) = Diámetro de fresa y ancho de corte Geometría número de filos pa mm pa mm a a

7 Selección de la fresa (Distintos tipos de fresa: de planear, de disco y ranurar) Fresas de planear plaquitas de metal duro Diámetro Posición relativa fresa-pieza Paso entre plaquitas Diámetro de la fresa Factores a tener en cuenta: ancho de la pieza (pr) y potencia disponible. Si Φfresa pr : espesor de viruta inicial = 0 p/ fresado en oposición, mala terminación DEBE SER: Φfresa 1,2 pr Si la potencia disponible es insuficiente, conviene seleccionar una fresa pequeña y fresar en varias pasadas transversales.

8 Fresas de planear - Posición relativa fresa - pieza Tipo de Corte. Longitud de corte para cada filo Número de plaquitas cortando a la vez Fuerzas de corte FACTORES RELACIONADOS QUE AFECTAN EL RESULTADO DEL MECANIZADO Tipo de Corte a a Contacto con la pieza (posibles) Puntos: S,T,U,V Aristas: TU,UV,VS,ST Superficie:STUV Contacto en U, V y UV Contacto en S, T y ST

9 Fresas de planear - Posición relativa fresa - pieza Longitud de corte Número de plaquitas en corte a a corte corto > duración del filo Si Φfresa >> pr, fresa descentrada a corte largo Fuerzas de Corte (dirección radial) a a Fresa en posición central Vibraciones en máquinas con juegos en los rodamientos El eje se mueve de un lado a otro Espesor medio de viruta grande (dado un az) Fresa descentrada respecto de la pieza Dirección constante de la fuerza de corte Compensa los juegos. No afecta centrado del eje

10 Fresas de planear - Paso entre filos Factores a tener en cuenta ancho de la pieza (pr) y profundidad axial (pa)_ Φfresa estabilidad de máquina y pieza potencia disponible (en desbaste) avance por plaquita recomendado (az) calidad superficial requerida Mayor cantidad de plaquitas (paso reducido) Demanda > potencia > costo de la herramienta > avance de máquina (a = az. z. n). Pequeño avance por plaquita az Piezas de pared delgada > cantidad de plaquitas en corte > caudal de viruta (a. pa. pr), Geometría + Menor cantidad de plaquitas z (paso grande) Máquinas de potencia limitada Menor caudal de viruta Si las vibraciones son excesivas. Mayor espacio para evacuar virutas Grandes piezas. Material de viruta larga Paso normal Sin limitación de potencia de máquina Avance por plaquita moderado Mecanizado de fundición (elevado roce) Paso diferencial (dist. e/ plaquitas desigual) Frecuencia de vibraciones irregular Reduce prob. de resonancia Evita vibraciones perjudiciales

11 Fresas circulares o de disco Acero rápido y metal duro Diámetro de corte ~ profundidad a cortar > Φfresa muchas plaquitas cortan simultáneamente Diseño: de 2 cortes: corte periférico y un lateral (fresado-escuadrado) de 3 cortes: corte periférico y ambos laterales (p/ ranuras) Angulo de inclinación o de hélice (λ) ~ Φfresa y ancho de la ranura corte gradual dirección lateral de las virutas > profundidad de corte, salida lateral e/ la pieza y la fresa s/ atascamiento (λ) ~ Φfresa y ancho de la ranura A: excluye mecanizado de ranuras profundas en una pasada

12 Fresas circulares o de disco Tipo de operación

13 Fresas de ranurar de corte frontal y periférico (tipo vástago) De plaquitas intercambiables (metal duro) De plaquitas intercambiables (metal duro, filo largo) Fresas integrales de metal duro De acero rápido Fresas para ranurar y taladrar (3 cortes): filo al centro C/ ángulo de hélice + ó -: corte gradual, fza. axial hacia el husillo (-) De filo largo Taladrar y ranurar Φ > 20mm > Profundidad de corte Φ > 15mm, z=1a 4 Positivas: viruta larga Negativas: fundición Metal duro integral Φ < a 8 hasta 25mm Precisión (máquinas transfer y CNC) Riesgo de roturas

14 Potencia requerida. Cálculo de las condiciones óptimas de corte Potencia disponible Fresa (Φ, z, geometría) y condiciones de corte (pa, pr, a ) Vc Eficiencia de las fresadoras (η) Relación e/ Pot.salida / Pot.absorbida Expresión de la potencia U K sm p a. p r.a.k sm P= = , η η KW Fuerza esp. de corte Ksm [Kg/mm2] ~ material, geometría del corte (α), espesor med. de viruta Caudal de viruta U [mm3/min]= pr [mm/min]. pa [mm/min]. a [mm/min] Avance de la mesa (pieza) a [mm/min] = n fresa [rpm]. z [filos]. az [mm/filo]

15 Fuerza específica de corte Tipo de material Fuerza específica de corte para hm = 0,2mm y ángulo de ataque = -7º Tipos de Material Dureza HB Ksm [kg/mm2] Acero baja aleación, recocido Templado Aceros alta aleación, recocido Templado Aceros inoxidables, ferríticos Austeníticos Acero fundido, >50 HRC Acero al Carbono C: 0,15% C: 0,35% C: 0,70% no aleado baja aleación alta aleación Acero extraduro Fundición maleable, viruta corta viruta larga

16 Fuerza específica de corte Geometría de la herramienta Angulo α: Cada grado Ksm varía del 1 a 1,5% Si α = + 5º, Ksm es 10 a 15% menor Angulo κ: Varía el espesor medio de viruta Ksm Espesor medio de viruta hm( el espesor de viruta es variable) az az pr pr Fresa frontal hm = senκ. 360 a z. p r. π ϕ.d Fresa circular hm = a z pr D

17 Cálculo de la Potencia pr 1. Determinación del espesor medio de viruta hm en mm Fresado con fresa centrada respecto a la pieza y κ= 75º pr/d Espesor medio de viruta (hm) mm Avance por plaquita (az) mm 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,80 1,0 1/10 0,05 0,1 0,19 0,29 0,38 0,48 0,58 0,77 0,96 2/10 0,05 0,1 0,19 0,29 0,38 0,48 0,57 0,76 0,95 3/10 0,05 0,09 0,19 0,28 0,38 0,47 0,56 0,75 0,94 4/10 0,05 0,09 0,19 0,28 0,37 0,47 0,56 0,74 0,93 1/2 0,05 0,09 0,18 0,28 0,37 0,46 0,55 0,74 0,92 6/10 0,04 0,09 0,18 0,27 0,36 0,44 0,53 0,71 0,89 7/10 0,04 0,09 0,17 0,26 0,35 0,43 0,52 0,70 0,87 8/10 0,04 0,08 0,16 0,25 0,33 0,41 0,49 0,66 0,82 9/10 0,04 0,08 0,15 0,23 0,31 0,39 0,46 0,62 0,77 1/1 0,03 0,07 0,12 0,18 0,24 0,31 0,37 0,49 0,61 Para κ= 90º, valores de tabla aumentan un 4% Para κ= 60º, los valores disminuyen un 10% Para κ= 45º, los valores disminuyen un 25% hm aumenta con az y κ y al disminuir pr/d

18 Cálculo de la Potencia 1. Determinación del espesor medio de viruta hm en mm Fresado con fresa de planear o de disco desplazada del centro y κ= 90º pr/d Espesor medio de viruta (hm) mm Avance por plaquita (az) mm 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,80 1,0 1/20 0,02 0,04 0,07 0,09 0,11 0,13 0,18 0,22 1/10 0,03 0,06 0,10 0,13 0,16 0,19 0,26 0,32 2/10 0,04 0,09 0,13 0,17 0,22 0,26 0,34 0,43 3/10 0,06 0,10 0,16 0,21 0,26 0,31 0,42 0,52 4/10 0,06 0,12 0,18 0,24 0,30 0,35 0,47 0,59 ½ 0,06 0,13 0,19 0,25 0,32 0,38 0,50 0,63 6/10 0,07 0,14 0,20 0,27 0,34 0,41 0,54 0,68 7/10 0,07 0,14 0,21 0,28 0,36 0,43 0,57 0,71 8/10 0,07 0,14 0,22 0,29 0,36 0,43 0,58 0,72 9/10 0,07 0,14 0,21 0,28 0,36 0,43 0,57 0,71 1/1 0,06 0,13 0,19 0,25 0,32 0,38 0,50 0,63 pr hm aumenta con az y al aumentar pr/d Para κ= 75º, valores de tabla disminuyen un 4% Para κ= 60º, los valores disminuyen un 14% Para κ= 45º, los valores disminuyen un 30%

19 Determinación de la fuerza específica de corte Ksm Para el tipo de material se obtiene Ksm (hm = 0,2mm y = -7º) Correcciones de Ksm acorde al ángulo que se va a utilizar Ej: = +3º, Ksm es un 15% más bajo que con = -7º. acorde al valor de hm que se va a utilizar Coeficiente (fh) para varios espesores medios de viruta hm [mm] 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Coeficiente fh 1,50 1,23 1,10 1,00 0,94 0,89 0,85 0,81 0,79 0,76 0,72 0,69 0,66 0,64 0,62 Ksm =+3º, hm 0,26 = fh. Ksm hm=0,2, =+3º Ksm disminuye al aumentar az, hm y Ksm varía con pr/d

20 Determinación de las condiciones óptimas de corte Según el criterio del Máximo caudal de viruta Umáx = (pr. pa. a )máx, deberá emplearse la máxima potencia disponible en la máquina mínimo Ksm. az máximo (dato del fabricante de herramientas) hm máximo Ksm minimo Incógnita: Vc