Vida Útil de la Herramienta "T" PDF

Tema 10 VIDA ÚTIL DE LA HERRAMIENTA “T” DESGASTE DE LA HERRAMIENTA La duración de la herramienta es un factor clave en todas las operaciones de mecanizado, afecta a la p...

Tema 10 VIDA ÚTIL DE LA HERRAMIENTA “T” DESGASTE DE LA HERRAMIENTA La duración de la herramienta es un factor clave en todas las operaciones de mecanizado, afecta a la propia vida útil de las herramientas, a la calidad de la superficie mecanizada, la precisión dimensional del proceso, y todo ello 9597 Proceso Mecánicos $ IMPORTANCIA ECONOMICA $. 1 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 VIDA ÚTIL DE LA HERRAMIENTA “T” La vida útil de la herramienta “T” es función de: ØCondiciones de mecanizado (Vc , Va , p) ØGeometría de la herramienta (𝜶, 𝜸, 𝝌, 𝜺, 𝝀) ØMaterial de la herramienta (Rc, tenacidad) 9597 Proceso Mecánicos ØMaterial de la pieza (maquinabilidad) ØTipo de proceso (corte continuo o interrumpido) ØEstado de la máquina (desgaste, rigidez, vibraciones forzadas y autoexitadas) ØFluido de corte (lubricar, refrigerar, protección de la corrosión, evacuación de la viruta, eliminar filo postizo) ØAbrasión mecánica ØDaños en la “arista” de corte Progresivamente, por desgaste La perdida en la capacidad de corte puede producirse de dos maneras: Instantaneamente, por desmoronamiento o fallo catastrófico 2 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Causas del Desgaste Tema 10 Ø Filos postizos. Ø Adhesión. Vc Ø Abrasión 9597 Proceso Mecánicos Ø Difusión. Vc T° Ø Oxidación. Ø Ablandamiento térmico. 3 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 Desgaste por adhesión: Se produce al romperse las micro soldaduras existentes entre el material de la viruta y el de la herramienta, en la cara de desprendimiento. Al fracturarse estas micro soldaduras se desprenden pequeños fragmentos del material de la herramienta. Desgaste por abrasión: Partículas endurecidas de la viruta deslizan por la cara de desprendimiento de la herramienta, 9597 Proceso Mecánicos eliminando pequeñas cantidades de material de la herramienta. Desgaste por difusión: Átomos de una red cristalina de una región de alta concentración, se desplazan, siempre a altas temperaturas, a otra región de concentración atómica menor. Desgaste por oxidación: La oxidación será originada por la presencia de altas temperaturas en contacto con el aire. La parte que presenta mayor desgaste es la interfase del filo de corte donde termina el ancho de la viruta que está en contacto con el aire. 4 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 Desgaste de la Herramienta Tipos de desgaste § Desgaste en incidencia: Ocasionado por el rozamiento entre la superficie mecanizada y la cara de incidencia de la herramienta. Se genera una franja de desgaste (suele atribuirse a adhesión y abrasión). 9597 Proceso Mecánicos 5 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 § Desgaste en desprendimiento (caracterización / cara de ataque): En la zona de contacto de la viruta y la cara de desprendimiento de la herramienta. Suele ajustarse a la forma de la viruta, forma el denominado cráter (suele atribuirse a mecanismos de difusión). 9597 Proceso Mecánicos § Deformación plástica: Es el resultado de la combinación de altas temperaturas y altas presiones de contacto en el filo de corte. Esto origina que el contacto entre las piezas de trabajo incremente el calor y la compresión. 6 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  § Fisuras térmicas: Tema 10 Es un tipo de desgaste originado por fatiga en conjunto con los ciclos térmicos. Se forman fisuras perpendiculares al filo de corte que provocan el astillamiento del filo, provocando una superficie defectuosa, además la herramienta de corte presenta canales en la zona del filo. 9597 Proceso Mecánicos § Astillado: Característicos en materiales frágiles (como herramientas cerámicas). Si es pequeño se denomina microastillado, si es grande astillado grueso, fractura gruesa, hasta llegar a fallo catastrófico. Principales causas: impactos y fatiga térmica (variaciones cíclicas de temperatura). 7 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 9597 Proceso Mecánicos 8 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 9597 Proceso Mecánicos 9 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 Métodos para medir el nivel de desgaste de la herramienta de corte Ø Huellas o signos de desgaste. 9597 Proceso Mecánicos Ø Perdida de masa o volumen en la herramienta. Ø Calidad superficial y dimensional en la pieza. Ø Medición de la fuerza de mecanizado. Ø Medición de la temperatura de la herramienta. Ø Etc. 10 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Huellas de desgaste en la herramienta de corte Tema 10 9597 Proceso Mecánicos KT: Profundidad del cráter KM: Posición del centro del cráter KB: Asociado al ancho del cráter VC: Desgaste inicial por cortes VB: Ancho de desgaste del filo VN: Desgaste por oxidación 11 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Criterios de Desgaste Tema 10 En general, la evolución del desgaste suele ser progresiva. Por ejemplo, para el desgaste en la cara de incidencia se suele producir la siguiente evolución. 9597 Proceso Mecánicos - Zona A: se produce un desgaste inicial mas pronunciado de la herramienta. - Zona B: entramos en una zona donde el desgaste de la herramienta es más lento, manteniendo una tendencia lineal con el tiempo de corte (horas de trabajo). - Zona C: entramos en una zona donde aumenta la velocidad de desgaste hasta llegar a inutilizar la herramienta. 12 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 Desgaste de la herramienta 9597 Proceso Mecánicos 13 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Tipos de desgaste Tema 10 9597 Proceso Mecánicos 14 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 Criterios de Duración de las Herramientas (norma I.S.O. 3685) A.R o M.C.: - Fallas catastróficas 9597 Proceso Mecánicos - VB* = 0,3 mm - VBmáx = 0,6 mm M.D.: - Fallas catastróficas - VB* = 0,3 mm - VBmáx = 0,6 mm - KT* = 0,06 + 0,3 a 15 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 Modelos matemáticos para determinación de la Vida Útil de la herramienta “T” Taylor C = VC × T n Donde: 9597 Proceso Mecánicos C : Constante de Taylor n : Exponente Taylor C ® representa la velocidad de corte para que la herramienta dure 1 min Algunos valores del factor n son: 0.15 para acero rápido, 0.30 para metal duro y 0.70 para cerámica 16 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 Costo de la pieza mecanizada CP =ƒ(manejo de materiales, gastos administrativos, condiciones de mecanizado, tipo de proceso, tipo de máquina, maquinabilidad del material a cortar, costos de almacenamiento, control de calidad, publicidad, transporte, métodos de fabricación, etc) 9597 Proceso Mecánicos SUPONIENDO: Material cerca de la máquina, herramienta y fluido de corte adecuado. Falta definir “a” , “p” y “VC” 17 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 Condiciones de mecanizado optimas Avance: - Desbaste (“a” máximo posible). - Acabado (“a” = ƒ(calidad superficial); a= 8×R ×Δ 9597 Proceso Mecánicos Profundidad: - Desbaste (“p” máximo posible). - Acabado (“p” > “p” mínimo de viruta). Velocidad “VC”: - “VC” máxima producción, Vc mínimo costo, “VC” máxima utilidad 18 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 Tiempo de producción – costo producción t pre tc tp = + taux + tc + tch ⋅ (min/pieza) m T tc C P =C m H m ⋅ t p +C nf ⋅ (Unid.Monetaria) VC T 9597 Proceso Mecánicos Donde: tp : Tiempo de producción de una pieza tpre : Tiempo de preparación de la máquina herramienta m : Número de piezas a trabajar o tamaño del lote taux : Tiempo auxiliar tc : Tiempo de corte tch : Tiempo de cambio de herramienta T : Vida útil de la herramienta Cp : Costo de producción por pieza CmHm: Costo minuto hombre máquina Cnf : Costo nuevo filo 19 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  Velocidad de corte Optima Tema 10 lc lc lc tc = = = ∝ 1 Va a⋅n V ⋅1000 Vc a⋅ c π⋅D 1 ! $n 9597 Proceso Mecánicos T =# C & " Vc % ∂t p % 1 (−n ∂Vc =0 ( ) ⇒ Vc t p ↓ = C ' −1 (tch )* & n ) ( ) −n ∂C p + % C (. ∂Vc =0 ( ) -, n & ( ) ⇒ Vc C p ↓ = C - 1 −1 '' tch + nf *0 C m H m *)0/ 20 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 Utilizando la relación de Taylor estas velocidades pueden ser convertidas a tiempos de vida útil de la herramienta 1 ! $n T =# C & " Vc % 9597 Proceso Mecánicos TMáx prod. n( ) = 1 −1 (tch ) " C % n ( ) TEcon. = 1 −1 $$ tch + # nf CmHm ' ' & 21 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 9597 Proceso Mecánicos Velocidad de corte de máxima producción Velocidad de corte económica 22 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 10 9597 Proceso Mecánicos Velocidad de corte optimo PV − C P ! U = tp ( ) UM min Donde: U! : Utilidad PV : Precio de venta CP : Costo producción tp : Tiempo de producción 23 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2