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• Pablo Fernandez Alonso

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TEMA 27 Las técnicas de corte de metales han sufrido una notable evolución hasta llegar a las maquinas herramienta de control numérico de nuestros días, que son capaces de llevar a cabo operaciones de corte complicadas mediante la ejecución de un programa. En un principio el hombre tuvo que servirse de herramientas rudimentarias para poder sobrevivir, los primeros materiales que fueron conformados por arranque de material fueron la piedra y la madera. Existen evidencias arqueológicas de que los egipcios emplearon mecanismos rotatorios formados por palos y cuerdas para realizar taladros. Con el descubrimiento del metal las herramientas mejoraron notablemente permitiendo al hombre evolucionar no solo en la creación y manipulación de herramientas sino en el desarrollo de la vida. Una de las primeras máquinas para el corte de metales es el torno de pértiga, que se inventó alrededor de 1250. A principios del siglo XV se diseñó un torno con transmisión por correa y accionamiento mediante una manivela. Posteriormente Leonardo da Vinci creo un torno para roscar, Marx Lob Singer creo una cepilladora, hasta llegar a nuestros días donde las maquinas asistidas por ordenador son capaces de realizar operaciones complejas por ellas solas. El desarrollo de estos procesos ha venido marcado por factores tales como la obtención de mecanismos capaces de articular el movimiento de corte, la aparición de máquinas de generación de energía como la máquina de vapor, la implantación de técnicas de control numérico y la investigación acerca de nuevos materiales para herramientas. Los procesos de mecanizado por arranque de viruta están muy extendidos en la industria, es un proceso basado en la dureza de los materiales, ya que si deseamos trabajar un determinado material necesitamos otro más duro para poder penetrar en él. Este tipo de mecanizado consiste en separar material de una pieza fabricada previamente, ya sea de fundición, forja, laminación, etc, mediante la penetración de una herramienta en la pieza a mecanizar. La norma DIN 8580 clasifica en seis grupos los principales procesos industriales entre los que nos encontramos con la fabricación mediante mecanizado por arranque de virutas, proceso que divide en dos grupos en función de la forma de la herramienta cortante:  

Arranque de viruta por medio de filos geométricamente determinados. Arranque de viruta por medio de filos geométricamente indeterminados, en el que el material es arrancado por material abrasivo que no tiene ninguna forma determinada.

Para que el mecanizado por arranque de viruta se produzca y este sea de la manera más efectiva posible debemos considerar los siguientes parámetros a la hora del mecanizado, los cuales aun no siendo los únicos son los más relevantes:  Velocidad de corte: Velocidad lineal relativa de la herramienta respecto de la pieza en dirección del movimiento de corte. Como el movimiento de corte puede ser rotativo o lineal, la velocidad de corte será la velocidad tangencial en la zona de contacto entre herramienta y pieza o la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta respectivamente. Se mide en m/mm y se relaciona con la velocidad de giro a través de: Π. D. Vc= N 1000 - D es el diámetro máximo de la zona de contacto entre pieza y herramienta, en mm. - n son las revoluciones por minuto a que gira la pieza o la herramienta, en rev/min.  Avance: Distancia que recorre la herramienta en cada revolución o carrera. Se mide en mm/rev o mm/carrera. Conocidos este valor y el de velocidad de giro se puede calcular la velocidad de avance, definida como el desplazamiento de la herramienta respecto de la pieza en la dirección del movimiento de avance por unidad de tiempo. Ésta se mide en mm/min y se calcula como: Va= a.n  Profundidad de pasada: Distancia que penetra la herramienta en la pieza, en dirección perpendicular a la velocidad de avance. Se mide en mm. A partir del avance y la profundidad de pasada se determina la sección de viruta como: S= a p Es importante controlar la formación de viruta durante el mecanizado, ya que esto afectará en gran medida al acabado superficial de la pieza así como a la operación general de corte (vibraciones, traqueteo, desgaste de la herramienta...). La formación de viruta depende del tipo de material a mecanizar, del material y geometría de la herramienta y de las condiciones de corte. Así, se pueden principalmente distinguir tres tipos de viruta: 

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Viruta discontinua: Es una viruta que se fragmenta en pequeñas porciones y se da en materiales frágiles, a bajas velocidades de corte y grandes avances y profundidades. Debido a la naturaleza discontinua de estas virutas, las fuerzas varían durante el corte y esto puede dar lugar a vibraciones, perjudicando el acabado superficial y las dimensiones finales de la pieza mecanizada, además de contribuir a un desgaste excesivo de la herramienta. Viruta continua: Se trata de una viruta larga y continua y se da en materiales dúctiles a altas velocidades de corte y pequeños avances y profundidades. Aunque generan buen acabado superficial, este tipo de viruta no siempre es deseable debido a que forma espirales que se enredan en los componentes de la máquina, molestando así en el proceso de mecanizado. Además, su continuidad entorpece su evacuación, transporte y almacenamiento. Para solucionar estos problemas se recurre a la incorporación de romper virutas a la geometría del filo de la herramienta. Viruta segmentada: Son virutas semicontinuas, con aspecto de viruta serrada., con zonas de baja y alta deformación por cortante. Se da en metales con baja

conductividad térmica y con un una resistencia que disminuye rápidamente con la temperatura. Durante el proceso de mecanizado de una pieza, se originan tres componentes de fuerza que actúan sobre la herramienta de corte, Una de las componentes actúa en la dirección del avance longitudinal de la herramienta (Fa), otra en dirección del avance radial de la herramienta (Fd) y la tercera en dirección tangencial a la superficie de la pieza (Fc), denominada fuerza principal de corte. La determinación de la fuerza de corte en el mecanizado permite conocer, no sólo las solicitaciones dinámicas a las que se ve sometida la herramienta o la pieza, sino también el valor de la potencia requerida para poder efectuar el proceso. La mayor parte de dicha potencia se consume en la eliminación del material de la pieza, de ahí que la componente de la fuerza que reviste una mayor importancia desde este punto de vista es aquélla que tiene la misma dirección que la velocidad resultante de corte. El mecanizado completo de una pieza requiere llevar a cabo una sucesión de tareas y operaciones que abarcan la preparación de la máquina, de las herramientas de corte, y el mecanizado propiamente dicho, durante el cual hay lapsos de tiempo en los que hay remoción de virutas y lapsos que solo involucran maniobras pasivas indispensables pero de carácter improductivo. Entre los tiempos improductivos pueden citarse: colocación y retiro de la pieza, de herramientas, maniobras de reglaje, cambio de herramientas, tomas de medida, cambios de marcha, cambio de posición de la pieza, etc. Estos tiempos no pueden cuantificarse previamente con precisión, solo pueden hacerse estimaciones que variarán con el tipo de máquina, de pieza, operario. Es habitual prever estimaciones considerando suficiente margen de error. Solamente después de mecanizar cierta cantidad de piezas se tendrán valores cercanos a los obtenibles en producción. Algunos tiempos de maniobra determinados empíricamente, han sido tabulados y se encuentran disponibles para el interesado en algunos manuales técnicos, sirviendo de ayuda a efectos orientativos. Los tiempos de mecanizado propiamente dichos, cuando hay efectiva remoción de metal, pueden calcularse con bastante exactitud si las condiciones de corte están fijadas a priori, o sea, si están definidos los valores de velocidad de corte, profundidad y avance que se van a emplear. A lo sumo, si después de algunas pruebas se modifican dichos valores, los tiempos de mecanizado propiamente dichos quedan definitivamente establecidos. A continuación se listan las cantidades que permiten calcular los tiempos productivos y su correspondiente nomenclatura.