El desgaste de la herramienta es la falla gradual de las herramientas de corte debido al funcionamiento regular. Las herramientas afectadas incluyen herramientas con punta , brocas para herramientas y brocas que se utilizan con máquinas herramienta .
Los tipos de desgaste incluyen:
- Desgaste del flanco en el que se erosiona la parte de la herramienta en contacto con la pieza acabada. Puede describirse utilizando la ecuación de esperanza de vida de la herramienta.
- Desgaste de cráter en el que el contacto con las virutas erosiona la cara de desprendimiento. Esto es algo normal para el desgaste de la herramienta y no degrada seriamente el uso de una herramienta hasta que se vuelve lo suficientemente serio como para causar una falla en el filo. Puede ser causado por una velocidad del husillo demasiado baja o una velocidad de avance demasiado alta. En el corte ortogonal, esto ocurre típicamente donde la temperatura de la herramienta es más alta. El desgaste del cráter ocurre aproximadamente a una altura igual a la profundidad de corte del material. Profundidad de desgaste del cráter (t 0 ) = profundidad de corte
- Desgaste de la muesca que ocurre tanto en la inclinación del inserto como en la cara del flanco a lo largo de la profundidad de la línea de corte, causando daños localizados principalmente debido a la soldadura a presión de las virutas. Las virutas literalmente se sueldan al inserto.
- Borde construido en el que el material que se mecaniza se acumula en el borde de corte. Algunos materiales (en particular el aluminio y el cobre ) tienen tendencia a recocerse al filo de una herramienta. Ocurre con mayor frecuencia en metales más blandos, con un punto de fusión más bajo. Se puede prevenir aumentando las velocidades de corte y usando lubricante. Al perforar, se puede notar la alternancia de anillos oscuros y brillantes.
- el acristalamiento se produce en las muelas abrasivas y se produce cuando el abrasivo expuesto se vuelve opaco. Se nota como un brillo mientras la rueda está en movimiento.
- El desgaste del filo , en las brocas, se refiere al desgaste del borde exterior de una broca alrededor de la cara de corte causado por una velocidad de corte excesiva. Se extiende por las ranuras de perforación y requiere que se retire un gran volumen de material de la broca antes de que pueda corregirse.
- Redondeo de bordes , El redondeo de bordes se refiere al aumento del radio del borde de corte de la herramienta debido a la eliminación de material. El redondeo de bordes combina la contribución al desgaste tanto de la cara del flanco como de la cara de desprendimiento. El redondeo de bordes se encuentra principalmente en el mecanizado de compuestos, es decir, plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP), compuestos híbridos, apilamiento de metal-CFRP como apilamiento de CFRP-Ti. El redondeo de los bordes se informa tanto para herramientas de corte con revestimiento de cerámica dura como sin revestimiento. [1] [2]
Efectos del desgaste de la herramienta
Algunos efectos generales del desgaste de la herramienta incluyen:
- fuerzas de corte aumentadas
- aumento de las temperaturas de corte
- pobre acabado superficial
- disminución de la precisión de la pieza terminada
- Puede provocar la rotura de la herramienta
- Provoca cambios en la geometría de la herramienta.
La reducción del desgaste de la herramienta se puede lograr mediante el uso de lubricantes y refrigerantes durante el mecanizado. Estos reducen la fricción y la temperatura, reduciendo así el desgaste de la herramienta.
Una forma más general de la ecuación es
dónde
- = velocidad de corte
- T = vida de la herramienta
- D = profundidad de corte
- S = velocidad de avance
- x y y son determinadas experimentalmente
- n y C son constantes que se encuentran por experimentación o publicados datos; son propiedades del material de la herramienta, la pieza de trabajo y la velocidad de avance.
Consideraciones de temperatura
En las zonas de alta temperatura se produce el desgaste del cráter. La temperatura más alta de la herramienta puede superar los 700 ° C y se produce en la cara de desprendimiento, mientras que la temperatura más baja puede ser de 500 ° C o inferior, según la herramienta.
Consideraciones energéticas
La energía viene en forma de calor por la fricción de la herramienta . Es razonable suponer que el 80% de la energía del corte se lleva a la viruta. Si no fuera por esto, la pieza de trabajo y la herramienta estarían mucho más calientes de lo que se experimenta. La herramienta y la pieza de trabajo transportan cada una aproximadamente el 10% de la energía. El porcentaje de energía transportada en la viruta aumenta a medida que aumenta la velocidad de la operación de corte. Esto compensa de alguna manera el desgaste de la herramienta debido al aumento de las velocidades de corte. De hecho, si no fuera porque la energía extraída en la viruta aumenta a medida que aumenta la velocidad de corte; la herramienta se desgastaría más rápidamente de lo que se encuentra.
Multicriterio de operación de mecanizado
Malakooti y Deviprasad (1989) introdujeron el problema del corte de metales con criterios múltiples donde los criterios podrían ser el costo por pieza, el tiempo de producción por pieza y la calidad de la superficie. Además, Malakooti et al. (1990) propuso un método para clasificar los materiales en términos de maquinabilidad. Malakooti (2013) presenta una discusión exhaustiva sobre la vida útil de la herramienta y su problema de criterios múltiples. Como ejemplo, los objetivos pueden ser minimizar el costo total (que se puede medir por el costo total de reemplazar todas las herramientas durante un período de producción), maximizar la productividad (que se puede medir por el número total de piezas producidas por período) y maximizar de calidad de corte .
Ver también
Referencias
- ^ . Swan et al (7 de septiembre de 2018). "Desgaste de herramientas de herramientas recubiertas avanzadas en la perforación de CFRP". COMO YO. J. Manuf. Sci. Ing. Noviembre de 2018; 140 (11): 111018. https://doi.org/10.1115/1.4040916
- ^ Nguyen, Dinh y col. "Desgaste de herramientas de herramientas con revestimiento cerámico superduro en la perforación de pilas de CFRP / Ti". Actas de la 14a Conferencia internacional de ciencia e ingeniería de fabricación de ASME 2019. Volumen 2: Procesos; Materiales. Erie, Pensilvania, Estados Unidos. 10-14 de junio de 2019. V002T03A089. COMO YO. https://doi.org/10.1115/MSEC2019-2843
- Malakooti, B; Deviprasad, J (1989). "Un enfoque interactivo de múltiples criterios para la selección de parámetros en el corte de metales". Investigación de operaciones 37 (5): 805-818.
- S. Kalpakjian y SR Schmidt. Ingeniería y Tecnología de Fabricación . 2000, Prentice Hall, Upper Saddle River, Nueva Jersey.
- S. Kalpakjian y SR Schmidt. Procesos de fabricación de materiales de ingeniería . 2002, Prentice Hall, Upper Saddle River, Nueva Jersey.
- K. Kadirgama y col. 2011, "Mecanismo de desgaste y vida de la herramienta" " http://umpir.ump.edu.my/2230/ "
- Malakooti, B. (2013). Sistemas de Operaciones y Producción con Múltiples Objetivos. John Wiley e hijos
- Malakooti, B., Wang, J. y Tandler, EC (1990). "Un enfoque acelerado basado en sensores para la maquinabilidad de atributos múltiples y la evaluación de la vida de la herramienta". The International Journal of Production Research, 28 (12), 2373-2392.
enlaces externos
- Predicción y verificación del desgaste de herramientas en cortes ortogonales
- Sitio web educativo sobre el proceso de fabricación
- Página de información sobre el desgaste de la herramienta de perforación
- Estudio del desgaste de la herramienta y la rugosidad superficial en el mecanizado de composite de matriz metálica de aluminio reforzado con SiC-p homogeneizado