1.0 Introducción
Uno de los procesos de mecanizado CNC más comunes utilizados para crear artículos no giratorios y no cilíndricos utilizados en una variedad de industrias es el fresado. Las fresadoras utilizan fresas de alta velocidad para darle al producto de trabajo la forma requerida. El cortador produce pequeñas virutas del metal de la pieza de trabajo. Una vez realizado el corte, estas virutas se eliminan de la pieza de trabajo. Estas virutas vienen en una variedad de formas y tamaños según los materiales utilizados en la pieza de trabajo, el entorno de corte y cualquier deformación que haya ocurrido durante la operación. Las virutas resultantes se clasifican a menudo según su forma en virutas continuas, virutas no continuas, virutas continuas con borde de acumulación y virutas no homogéneas.
1.1 La tecnología de procesamiento de la fresadora.
El fresado es la técnica de procesar una pieza de trabajo en la forma y el tamaño requeridos poniéndola en contacto rápidamente con una fresa. Durante este procedimiento de fresado, la fresa separa las virutas de metal de la superficie de procesamiento cortando el metal en la superficie de la pieza de trabajo en virutas, así como empujando y extendiendo la superficie de la hoja. La tensión en la pieza de trabajo aumenta de manera constante a medida que aumenta la carga de trabajo, siendo la tensión en el punto de contacto con el borde de la hoja la mayor. Este es el efecto de corte de la hoja. La sustancia metálica se agrieta y se separa primero donde la tensión es mayor y está más concentrada en la pieza de trabajo.
Como resultado, la acción de corte de la cuchilla siempre provoca la separación del material de la capa superficial metálica del sustrato metálico de la pieza de trabajo que se va a formar primero. El metal que se va a cortar se dividirá a lo largo de la dirección del movimiento de la cuchilla para producir una superficie procesada cuando se aplica suficiente fuerza mecánica mientras la herramienta y la pieza de trabajo continúan moviéndose una respecto de la otra. La capa de corte se deforma tanto elástica como plásticamente como resultado de la presión frente a la herramienta, formando finalmente virutas que fluyen hacia afuera a lo largo del frente de la herramienta. Delante de la herramienta, este es el efecto de empuje.
Bajo la acción del filo, el metal cortado genera cuatro áreas de deformación: la parte delantera y trasera de la herramienta, el área de deformación básica, el área de deformación por fricción delante de la herramienta, la región de deformación delante de la hoja y la zona de fricción. detrás de la herramienta Zona de deformación. En las cuatro zonas de deformación, existen relaciones e interacciones entre los estados de tensión internos y las circunstancias de deformación.
2.0 Tipos de virutas y sus condiciones de formación.
El metal que se encuentra frente a la herramienta se contrae durante el corte a medida que avanza hacia el interior de la pieza de trabajo. Una compresión demasiado grande hace que el metal se separe de la pieza de trabajo y fluya plásticamente en forma de viruta (deformación por cizallamiento). El cizallamiento principal hace que el metal fluya en el plano de cizallamiento. La superficie sin cortar que se encuentra frente a la herramienta es donde el plano de cizallamiento comienza a extenderse en un ángulo hacia arriba. El valor del ángulo de cizallamiento depende del tipo de material y de las circunstancias de corte. Cuando el ángulo de cizallamiento es modesto, el recorrido de cizallamiento es largo, las virutas son gruesas y la fuerza de corte es grande. Lo contrario también es cierto. El cizallamiento secundario es causado por la fricción a medida que la viruta se mueve sobre la cara de la punta de la herramienta. Las virutas se sobrecalientan como resultado de la fricción, lo que aumenta la temperatura de funcionamiento del proceso de fresado.
Las cuatro categorías principales de virutas creadas por una fresadora son las siguientes: viruta discontinua; Chip continuo; Chip continuo con borde incorporado; Descantillados no homogéneos.
2.1 Chip discontinuo
Las virutas discontinuas tienen una forma irregular y a menudo se deforman como resultado de fracturas repetitivas. El hierro fundido, el latón y el bronce son sólo algunos ejemplos de metales duros y delicados cuyas piezas de trabajo crean virutas discontinuas. En condiciones en las que existe una fricción sustancial entre una pieza de trabajo y una herramienta, las piezas de trabajo dúctiles también pueden dar lugar a virutas discontinuas. Una herramienta con un ángulo de ataque corto, una velocidad de corte rápida, un corte profundo en el material y otros factores pueden provocar la formación de virutas discontinuas.
Los materiales frágiles pueden mejorar su acabado superficial y reducir su consumo de energía mediante la formación de virutas discontinuas. Sin embargo, en materiales dúctiles, el desarrollo de virutas discontinuas da como resultado un pulido superficial deficiente y podría alargar el proceso de mecanizado.
2.2 Virutas Continuas
Normalmente se forman virutas continuas cuando metales maleables, como acero, cobre o aluminio, se mecanizan a altas velocidades de corte. La diferencia de temperatura entre la punta de la herramienta y la pieza dúctil aumenta durante el proceso de corte. Cuando se unen mediante soldadura capas sucesivas del metal eliminado, se crea un flujo de viruta largo y continuo. Las siguientes circunstancias de mecanizado normalmente dan como resultado virutas continuas:
- profundidad de corte mínima
- amplio ángulo de inclinación
- alta tasa de corte
- Usar lubricantes o refrigerantes para reducir la fricción entre la herramienta y la viruta.
- filo afilado
Las virutas continuas ofrecen una calidad de superficie suave, una mayor longevidad de la herramienta y un menor consumo de energía. Sin embargo, puede resultar difícil deshacerse de ciertos tipos de chips. Se requieren rompevirutas para mejorar las condiciones de eliminación.
2.3 Chip continuo con borde incorporado
La alta fricción entre la herramienta y la viruta al cortar metales dúctiles conduce a la creación de virutas continuas con la BUE. Algunos fragmentos de viruta tienen tendencia a adherirse a la punta de la herramienta en estas circunstancias. El nuevo filo de corte continúa desarrollándose como material adherido hasta que se separa de la punta de la herramienta. Un acabado superficial deficiente es el resultado de la adhesión del material acumulado a la viruta y a la superficie de la pieza de trabajo durante el proceso de rotura. El proceso de formación de BUE a menudo se denomina "soldadura de viruta". Las siguientes circunstancias suelen dar lugar a un astillado continuo con BUE:
- Ángulo de inclinación bajo;
- baja tasa de corte;
- altas fuerzas de fricción;
- pienso grande.
Las virutas BUE continuas tienen un impacto negativo en la vida útil de la herramienta, aumentan el consumo de energía y dan como resultado acabados superficiales deficientes, por lo que es esencial evitarlas.
La prevención de la soldadura por viruta se puede mejorar tomando medidas para reducir la fricción mediante el uso de lubricantes, evitando el contacto metal con metal mediante el uso de recubrimientos para herramientas y reduciendo la temperatura mediante el uso de refrigerantes.
2.4 Chips dentados
Las virutas dentadas, también conocidas como virutas no homogéneas, son semicontinuas. Debido a las zonas de deformación cortante alta y baja, tienen un aspecto de dientes de sierra. Los materiales utilizados para fabricar estas virutas suelen tener una conductividad térmica o una resistencia mecánica limitadas que se ven afectadas por el ablandamiento térmico. Los materiales utilizados en piezas de trabajo que pueden producir virutas no homogéneas durante el mecanizado incluyen níquel, acero inoxidable austenítico y aleaciones de titanio. Una de las razones de las virutas no homogéneas es una cantidad significativa de deformación que se forma en la superficie de la viruta de la herramienta al cortar materiales duros a velocidades de corte medias.
3.0 Comparación entre virutas continuas, discontinuas y continuas con borde acumulado
La siguiente tabla compara y contrasta chips continuos, discontinuos y continuos con borde incorporado.
| No | factores | ContinuoTortilla Chips | DiscontinuoTortilla Chips | Chips continuos con Build Up Edge (BUE) |
| 1. | Tipos de materiales | Dúctil | Frágil, dúctil pero duro. | Dúctil |
| 2. | Ángulo de ataque | Ancha | Pequeña | Pequeña |
| 3. | velocidad de corte | Alto | Medio o alto | Bajo o medio |
| 4. | Fricción entre la herramienta de chip interfaz. | Días Minimos | Máxima | Máxima |
| 5. | Profundidad del corte | Pequeña | Alto | Media |
3.1 Control de virutas
La creación de virutas largas y fibrosas se produce cuando se mecanizan metales maleables, como el acero, a velocidades de corte rápidas y ángulos de ataque significativos. La seguridad de los trabajadores de la máquina puede estar en riesgo y el producto puede resultar dañado al enredarse con la herramienta. Además, la eliminación de estas virutas calientes, continuas y con bordes afilados puede resultar un desafío. Los chips deben dividirse en tamaños manejables. Las virutas pueden separarse por rotura automática o por rotura forzada. Las virutas a menudo se curvan al cortar materiales dúctiles debido a la diferencia de temperatura y caudal. Los tres métodos distintos con los que las virutas rizadas pueden romperse son los siguientes:
- por tensión causada por enfriamiento que resulta en fractura espontánea;
- impactando la pieza de trabajo;
- haciendo contacto con la herramienta.
El uso de un rompevirutas es, con diferencia, la técnica de rotura forzada más típica.
3.2 Rompevirutas
El propósito más fundamental de los rompevirutas es hacer que las virutas se enrollen con mayor fuerza de lo que lo harían de otra manera. La viruta se rompe durante el curvado forzado cuando golpea la herramienta o la pieza de trabajo. Los rompevirutas aumentan el control de virutas y reducen las fuerzas de corte, lo que aumenta la eficiencia del mecanizado.
La mayoría de los rompevirutas actuales se encuentran en la herramienta de corte como ranuras u obstáculos. La clave para crear la tensión que permitirá que la viruta se rompa fácilmente es descubrir la forma adecuada para un determinado escenario de mecanizado al diseñar rompevirutas. El filo principal de los rompevirutas de ranura tiene una pequeña ranura detrás.
El radio de curvatura de la viruta es una función de la forma de la curva. El diseño geométrico de los rompevirutas de tipo obstáculo es inusual y se asemeja a un escalón. El obstáculo puede estar separado del instrumento de corte o fijado a él. En el caso de los rompevirutas "adjuntos", se pueden modificar para diversas circunstancias de mecanizado.
4.0 Conclusión
La física y la ciencia de los materiales se entrelazan delicadamente durante la operación de fresado. La interacción de tensiones entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte durante el proceso de fresado da como resultado la eliminación de material. El color y el tamaño de las virutas están determinados por la naturaleza de estas fuerzas de contacto. Las virutas incluyen información útil para la investigación y el diagnóstico de los ingenieros de corte. Sin embargo, si las virutas no se manejan correctamente, pueden provocar una reducción de la productividad de la máquina. Durante el mecanizado, pueden aparecer virutas segmentadas, continuas y continuas con BUE de tres tipos diferentes.
Tanto los parámetros de la operación de fresado como la elección del material afectan la formación de viruta.
A la hora de mejorar la eficacia general del fresado y planificar el funcionamiento autónomo de las máquinas, la eliminación de virutas es un elemento crucial que hay que tener en cuenta. Como regla general, se deben utilizar rompevirutas en entornos de fresado, incluso si las virutas segmentadas y continuas pueden romperse por sí solas en determinadas circunstancias de mecanizado.
El enredo de virutas con la herramienta, la vibración y los daños a la herramienta se evitan cuando un rompevirutas rompe las virutas en longitudes manejables. Además, los rompevirutas reducen la resistencia al corte, lo que evita que el filo se astille y se rompa. Es importante elegir el rompevirutas adecuado para el trabajo al utilizar uno. Debemos seleccionar los rompevirutas adecuados para cada operación de torneado, como acabado, medio y desbaste. Utilice un rompevirutas que sea apropiado para la profundidad de corte prevista, la velocidad de avance, la velocidad del husillo y el pulido de la superficie.
