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1. FORMACIN DE LA VIRUTA
Cuando la herramienta de corte convenientemente inclinada avanza paralelamente a la superficie de la
pieza, se va separando continuamente el material, se producen entonces las virutas y se produce el
virutaje o mecanizado.
Existen 5 fases en las que se produce la viruta:
Levantamiento de material (recalcado) delante de la superficie de ataque de la herramienta.
Formacin de una grieta delante de la punta de la cuchilla.
Corte de una partcula de viruta (elemento de viruta).
Deslizamiento ascensional de la partcula cortada junto a la superficie de ataque de la
herramienta.
Repeticin continua del proceso, de tal modo que unas partculas se juntan debido a la fuerte
presin de corte y a la temperatura generada en el proceso, formndose as las virutas.
1.1. TEORA DE LA FORMACIN DE VIRUTA EN EL MAQUINADO DE METALES
La forma de la mayora de las operaciones de maquinado prctico son algo complejas. Se dispone de un
modelo simplificado del maquinado que desprecia muchas de las complejidades geomtricas y describe
la mecnica de los procesos con buena precisin; se llama modelo de corte ortogonal. Aun cuando un
proceso real de maquinado es tridimensional, el modelo ortogonal tiene solamente dos dimensiones que
juegan un papel activo en el anlisis.
Figura 1: Modelo de corte ortogonal a) proceso tridimensional, b) modelo bidimensional del corte en
vista lateral.
1.1.1. MODELO DE CORTE ORTOGONAL
El corte ortogonal usa por definicin una herramienta en forma de cua, en la cual el borde cortante es
perpendicular a la direccin de la velocidad de corte. Al presionar la herramienta contra el material se
forma una viruta por deformacin cortante a lo largo de un plano llamado plano de corte; ste forma un
ngulo a con la superficie de trabajo. Solamente el borde afilado de corte de la herramienta hace que
ocurra la falla del material; como resultado, la viruta se separa del material original. El material se deforma
plsticamente a lo largo del plano de corte, donde el grueso de la energa mecnica se consume en el
maquinado.
La herramienta para corte ortogonal tiene solamente dos elementos geomtricos: 1) el ngulo de
inclinacin y 2) el ngulo del claro o de incidencia. Como se indic previamente, el ngulo de inclinacin
a determina la direccin en la que fluye la viruta formada en la pieza de trabajo, y el ngulo del claro
provee un claro pequeo entre el flanco de la herramienta y la superficie de trabajo recin generada.
Durante el corte, el borde cortante de la herramienta se coloca a cierta distancia por debajo de la
superficie original del trabajo. sta corresponde al espesor de la viruta antes de su formacin 0. Al
formarse la viruta a lo largo del plano de corte, incrementa su espesor a . La relacin de 0 a se llama
relacin del grueso de la viruta (o simplemente relacin de viruta) .
=0
Como el espesor de la viruta despus del corte siempre es mayor que el espesor correspondiente antes
del corte, la relacin de viruta siempre ser menor a 1.0.
Adems de 0, el corte ortogonal tiene una dimensin de anchura w, como se muestra en la figura 1a),
aun cuando esta dimensin no contribuya mucho al anlisis en el corte ortogonal.
La forma del modelo de corte ortogonal permite establecer una relacin importante entre el espesor de
la viruta, el ngulo de inclinacin y el ngulo del plano de corte. Sea la longitud del plano de corte; se
puede hacer la sustitucin:
0 = sin = ( )
Entonces:
= sin
( )=
sin
( )
Lo anterior puede agruparse con el fin de definir el valor del ngulo :
tan = cos
1
La deformacin cortante que ocurre a lo largo del plano de corte puede estimarse al examinar la figura 2.
El inciso a) de la figura muestra la deformacin cortante aproximada, en la que una serie de placas
paralelas se deslizan una contra otra para formar la viruta.
Figura 2: Modelo de corte ortogonal.
De acuerdo con la definicin de deformacin cortante, cada placa experimenta la deformacin cortante
mostrada en la figura 2b. Si se relaciona con el inciso c, esto se puede expresar como:
=
=
+
La cual puede reducirse a la siguiente definicin de deformacin cortante para corte de metales:
= tan( ) + cot
1.2. FORMACIN REAL DE VIRUTA
Se debe observar que hay diferencias entre el modelo ortogonal y el proceso de maquinado real. En
primer lugar, el proceso de deformacin cortante no ocurre a lo largo de un plano, sino dentro de una
zona. Si el corte tuviera lugar a travs de un plano de espesor cero, ello implicara que la accin de corte
debera ocurrir instantneamente al pasar a travs de un plano, en lugar de hacerlo en un periodo de
tiempo finito (aunque breve). Para el material que se comporta en forma real, la deformacin cortante
debe ocurrir dentro de una zona delgada de corte. ste es el modelo ms realista del proceso de
deformacin al corte en maquinado y se ilustra en la figura 3. Los experimentos de corte de metal han
demostrado que el espesor de la zona de corte es solamente de pocas milsimas de pulgada. Como la
zona de corte es tan delgada, en la mayora de los casos no hay mucha prdida de precisin si se supone
como un plano.
Figura 3: Visin real de la formacin de viruta.
En segundo lugar, adems de la deformacin al corte que ocurre en la zona de corte, se presenta otra
accin de corte en la viruta despus de haber sido formada. Este corte adicional se conoce como corte
secundario, para distinguirlo del corte primario. El corte secundario resulta de la friccin entre la viruta y
la herramienta al deslizarse a lo largo de la cara inclinada de la herramienta. Su defecto aumenta con el
incremento de la friccin entre la herramienta y la viruta. Las zonas de corte primario y secundario se
pueden ver en la figura 3.
En tercer lugar, la clase de viruta que se forma depende principalmente del tipo de material a mecanizar.
CONSULTAR: CULES SON LOS TIPOS PRINCIPALES DE VIRUTA?
2. CINEMTICA DE CORTE
2.1. Introduccin
El estudio de la cinemtica del corte, est centrado en el anlisis de los movimientos relativos entre la
herramienta y la pieza a realizarse en una mquina-herramienta para que se pueda generar una superficie
requerida.
Debido a la importancia de los movimientos relativos antes mencionados, vamos a dar a continuacin,
una definicin de los distintos tipos de movimientos que se dan entre la herramienta y la pieza, para luego
estudiar cada uno de estos movimientos en las principales mquinas-herramientas. Dentro de cada Una
de las mquinas-herramientas a analizarse, vamos a determinar la adecuada combinacin de los
diferentes movimientos existentes en cada mquina, a fin de que se obtengan las distintas formas que se
pueden obtener al trabajar en cada una de estas mquinas.
2.2. DETERMINACIN DE LOS MOVIMIENTOS
Las mquinas herramientas para cumplir con su objetivo, deben realizar distintos tipos de movimientos
con la herramienta y/o la pieza. Podamos afirmar que de una forma general, existen dos grupos de
movimientos, cada uno de los cuales tiene su finalidad, y que son: movimientos principales o de trabajo y
movimientos secundarios o de maniobra.
2.2.1. Los Movimientos Principales (mp)
Los movimientos principales, o tambin llamados de trabajo, son movimientos que desplazan a la
herramienta y/o pieza, con el nico fin de alterar la forma geomtrica de la pieza, y provocan siempre
arranque de viruta.
2.2.1.1. Movimiento principal de corte
(MPC). El movimiento principal de corte suele ser, generalmente, de dos clases; de rotacin o rectilneo
(alternativo). Este movimiento, es aquel que origina un desprendimiento nico de viruta, durante una
revolucin o golpe de la herramienta y/o pieza que est utilizando. Usualmente, el movimiento principal
de corte (MFC), absorbe la mayor parte de la potencia total necesaria para que se pueda realizar la
operacin de mecanismo.
El movimiento principal de corte (MPC), puede ser comunicado tanto a la pieza, como a la herramienta a
utilizarse. Por ejemplo, en los tomos el MPC es obtenido por la rotacin de la pieza a trabajarse; en las
fresadoras, rectificadoras y taladros, el movimiento se obtiene a travs de la rotacin de la herramienta;
en las limadoras, mortajadoras y brochadoras, el MPC se obtiene mediante el movimiento rectilneo
alternativo de la herramienta; finalmente en la cepilladora, el MPC se obtiene mediante el movimiento
rectilneo alternativo de la pieza.
Figura 4: Movimientos principales de corte.
2.2.1.2. El Movimiento Principal de Avance (MPA).
Es un movimiento que puede ser proporcionado por la mquina-herramienta que se est utilizando, ya
sea la pieza o a la herramienta, y que, sumado al movimiento principal de corte, conducen a la remocin
continua o discontinua de viruta, y al mismo tiempo, a la creacin de una superficie mecanizada con las
caractersticas geomtricas que se deseen. El movimiento principal de avance, puede ser un movimiento
rectilneo continuo o intermitente.
Figura 5: Movimiento de Avance.
2.2.2. Los Movimientos Secundarios (MS)
Los movimientos secundarios o de maniobra, son aquellos movimientos por medio de los cuales se
desplazaron la pieza y/o herramienta, con el nico fin de alterar la distancia existente entre ellos, sin que
estos movimientos lleguen a provocar arranque de viruta.
A los movimientos secundarios se los puede clasificar en tres tipos:
I. Movimiento secundario de posicionamiento (MSP).
II. Movimiento secundario de reposicinamiento (MSR).
III. Movimiento secundario de ajuste (MSA).
2.2.2.1. Movimiento Secundario de Posicionamiento (MSP).
El movimiento secundario de posicionamiento es aquel que disminuye o aumenta la distancia que existe
entre la herramienta y la pieza, antes o despus de aplicar los movimientos principales.
Figura 6: Movimiento secundario de posicionamiento.
2.2.2.2. Movimiento Secundario de Reposicionamiento (MSR).
El movimiento secundario de reposicionamiento, es aquel que reposiciona la herramienta o la pieza para
poder obtener una nueva profundidad de corte, despus de haber aplicado los movimientos principales
de la pasada anterior, y antes de aplicar los movimientos de la pasada posterior
Figura 7: Movimiento de reposicionamiento.
2.2.2.3. Movimiento Secundario de Ajuste (MSA).
El movimiento secundario de ajuste, reajusta a la herramienta en su posicin referente a la superficie de
trabajo de la pieza, para recompensar el desgaste de la herramienta, antes, durante o despus de la
aplicacin de los movimientos principales.
Figura 8: Movimiento secundario de ajuste.
2.3. ANLISIS DE LOS MOVIMIENTOS DE CADA UNA DE LAS PRINCIPALES MAQUINAS-
HERRAMIENTAS
2.3.1. Torno
Debido a la gran variedad de superficies que se pueden obtener al trabajar en el torno, estas convierten
al mismo en una de las principales mquinas-herramientas, razn por la cual nos veremos obligados a
realizar un estudio detallado de las posibles combinaciones de movimientos que se pueden obtener, a fin
de producir estas superficies.
Entre las principales operaciones que se realizan en el torno podemos anotar las siguientes:
Cilindrado.
Refrentado o torneado al aire.
Torneado cnico.
Torneado de plazas perifricas o de forma.
Torneado o tallado de roscas al torno.
Los principales movimientos en los diferentes procesos que se realizan en el torno son:
Figura 9: Principales movimientos en los procesos realizados en el torno.
Para identificar los movimientos secundarios del torno analizamos la siguiente figura:
MOVIMIENTOS SECUNDARIOS
MSP MSR MSA
1 4 4
2
3
4
5
2.3.2. LIMADORA
En esta mquina-herramienta, podemos ver en el caso de limado de una superficie horizontal, que el
MPC, va a ser realizado siempre por el til de cepillar, existiendo dos tipos de carreras, la de trabajo y
de vaco, siendo en la de trabajo en la que el til extrae la viruta por medio del movimiento de corte,
mientras que la de vaco permite que la herramienta retroceda sin que se tenga ningn arranque de
viruta.
En lo referente a los dems movimientos, podemos decir que el MPA, el cual determina el espesor de
la viruta, va a ser un movimiento intermitente lineal, que en la mayora de las ocasiones ser realizado
por la mesa que contiene la pieza a trabajarse, pudiendo ser realizado tambin por el til de cepillar.
El MSA, va a ser un movimiento que va a graduar el espesor de la viruta, y se obtendr mediante un
movimiento del til por el cabezal mvil.
Para obtener el MSR, va a ser necesario que se tenga un movimiento del til que se est utilizando.
Por ltimo, el MSP va a estar determinado por los distintos movimientos que puedan sufrir la mesa
con la pieza y la herramienta.
Todos estos movimientos pueden ser vistos en el siguiente grfico suponiendo que el trabajo a
realizarse requiere para posicionar de todos los elementos.
MOVIMIENTOS PRINCIPALES MOVIMIENTOS SECUNDARIOS LIMADORA
MPC MPA MSP MSR MSA
1 2 1 3 3
2
3
4
5
6
7
8
2.3.3. FRESADORA
En la mquina-herramienta denominada fresadora, se puede observar que por medio de la rotacin de la
fresa, con sus dientes colocados en forma circunferencial, van a determinar que el MPC sea un
movimiento rotacional realizado por la herramienta. Se aprecia que cada filo de corte tan solo permanece
unos instantes en contacto con la pieza, lo que permite la refrigeracin del filo mientras dure la rotacin
y no est en contacto con la pieza.
En lo que respecta a todos los dems movimientos utilizados para trabajar una pieza en la fresadora, a
saber MPS, MSP, MSR y MSA van a ser movimientos que van a ser realizados por lo general por la mesa
que contiene la pieza a trabajarse. Los movimientos antes mencionados pueden apreciarse en el siguiente
grfico, tanto para la fresadora universal como para la vertical.
FRESADORA UNIVERSAL
MOVIMIENTOS PRINCIPALES MOVIMIENTOS SECUNDARIOS LIMADORA
MPC MPA MSP MSR MSA
1 2 1 4 4
3 2
3
4
5
FRESADORA VERTICAL
MOVIMIENTOS PRINCIPALES MOVIMIENTOS SECUNDARIOS LIMADORA
MPC MPA MSP MSR MSA
1 4 1 6 6
5 2
3
4
5
6
2.3.4. TALADRO
La particularidad que se puede notar en la mquina taladradora, es que a diferencia de la mayora
de las otras mquinas-herramientas, tanto el MPC como el MPA van a ser movimientos que los
realizar la herramienta que est utilizando, es decir la broca. Tan solo podr ser realizado por la
mesa que contenga la pieza a trabajarse los MSP, ya que tanto el MSR como el MSA sern
movimientos pasivos.