Fundamentos Tecnológicos del Mecanizado por Arranque de Viruta: Procesos y Control
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Transferencia de Materiales: Procedimientos de Conformado
La transferencia de materiales se puede efectuar mediante diferentes procedimientos. Entre ellos se encuentran la deformación plástica (en frío o en caliente), y el arranque de viruta, ya sea por partículas, o por arranque de viruta propiamente dicho. Los dos últimos consisten en arrancar el material en bruto, utilizando los trozos sobrantes para conseguir el perfil definido de la pieza.
A la secuencia de operaciones que se deben seguir para obtener un perfil determinado se le denomina procesos de mecanizado, los cuales han experimentado un gran avance debido a las investigaciones realizadas sobre conocimientos tecnológicos.
Clasificación de Procesos por Arranque de Viruta
En la actualidad, según los conocimientos tecnológicos empleados, podemos diferenciar los siguientes procesos de arranque de viruta:
Mecanizado Convencional
En cualquier mecanizado, las condiciones de corte vendrán determinadas por el equilibrio del triángulo formado por:
- El material a mecanizar.
- La herramienta a utilizar.
- La máquina para realizar el mecanizado.
Los procesos de mecanizado no deben servir para hacer competiciones de velocidad entre máquinas, sino para obtener piezas con características óptimas, de manera económica y ecológica.
Formación de la Viruta
En el mecanizado, el objetivo es transferir el perfil de una pieza, arrancando el material sobrante en forma de viruta hasta conseguir una pieza con la forma, tamaño y acabado concretos.
En un proceso de arranque de viruta deben considerarse los orígenes de las cargas que soporta el filo de la herramienta y el posible ataque químico:
Cargas y Efectos en el Filo de Corte
- Esfuerzo Mecánico: El material presenta resistencia a ser cortado y produce fuerzas de reacción entre el filo y la pieza.
- Efectos Térmicos: Durante la cizalladura del material se produce una gran cantidad de energía que se transfiere en calor. Esta energía se transmite a la herramienta, a la pieza y a la viruta.
- Efectos Químicos: Es posible un ataque químico ocasionado por la existencia de algún reactivo en el conjunto pieza-herramienta-ambiente, aunque esto no suele ser frecuente.
Rotura de la Viruta
El control de la rotura de la viruta es uno de los factores claves en operaciones como el torneado y el taladrado.
Tipos de Rotura
Existen los siguientes tipos de rotura:
- A) Auto-rotura: Propia del mecanizado de materiales de viruta corta.
- B) Rotura al chocar con la herramienta.
- C) Rotura al golpear contra la pieza que está siendo mecanizada.
Los materiales de viruta corta (como fundiciones o bronces) no necesitan un rompeviruta. En cambio, los materiales de viruta larga (como los aceros) requieren un rompeviruta diseñado como parte de la geometría del filo para poder deformar y romper la viruta.
El tipo de rotura dependerá, en parte, de la geometría del filo de corte y de las condiciones de este.
Tipos de Rompeviruta
El rompeviruta es un elemento que posibilita el fraccionamiento de la viruta y suaviza el corte, ayudando a la disminución de la potencia de corte. Prosiguiendo los diseños de plaquitas, se han desarrollado formas de rompevirutas, primero rectificadas y luego prensadas.
La mayoría de las plaquitas tienen ángulos de desprendimiento positivos combinados con una inclinación negativa respecto al portaherramientas, para favorecer una buena formación de la viruta.
Influencia del Ángulo de Desprendimiento y Material de la Pieza
La norma ISO 3685 enuncia un método de clasificación de la viruta y presenta un mapa de clasificación de los posibles pasos. Sin embargo, han aparecido otras clasificaciones de principio más útiles para determinar los fenómenos ocurridos durante el proceso, como la realizada por ASTAKHOV, basada en los fenómenos naturales de los materiales.
Mecanizado de Materiales Frágiles
López de la Calle y otros establecen que:
- En el desprendimiento, se produce una gran presión sobre la pieza, generando una grieta que crece hacia arriba debido al contacto de la herramienta. Este contacto produce un momento flector, el cual produce tensión en la base del segmento que rompe de forma frágil.
- En el corte de filo, se produce por la compensación del material y el fallo ocurre por astillado a compresión. La viruta generada es de polvo o de astilla.