FACULTAD DE INGENIERÍA. DEPARTAMENTO MECÁNICA LABORATORIO DE DESARROLLO TECNOLÓGICO ÁREA DE MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS.
DE INGENIERÍA
3. AFILADO DE HERRAMIENTAS 1. OBJETIVOS i.
Identificar los materiales y geometrías de las herramientas de corte utilizados en los trabajos de torneado.
ii.
Aplicar las técnicas adecuadas para configurar los diferentes ángulos que requieren las herramientas de corte.
iii.
Seleccionar adecuadamente el tipo de afilado según la operación a realizar.
iv.
Utilizar adecuadamente los elementos de trabajo y seguridad requeridos. 2. MARCO TEÓRICO
Herramienta de corte: elemento dotado de uno o más filos de corte capaces de generar arranque de viruta por fricción, mediante la aplicación de una fuerza de corte con movimiento relativo entre la herramienta y la pieza de trabajo, los cuales pueden formar una trayectoria lineal, circular, o combinada, sobre el material de trabajo. Los materiales usados para la fabricación de las herramientas de corte varían según su aplicación y el material a mecanizar, pero en general comparten algunas propiedades básicas que aseguran el correcto desempeño de la herramienta, como por ejemplo la capacidad de absorber energía sin que falle el material, el cual se obtiene generalmente por una combinación de resistencia y tenacidad, además de mantener la dureza cuando se somete a altas temperaturas (condición habitual de trabajo), y por ultimo debe ser capaz de resistir el desgaste, en donde la dureza es la propiedad más importante para resistir el desgaste abrasivo, que combinado con el correcto acabado superficial de la herramienta (superficie única y mas lisa significa coeficiente de fricción más bajo) y el uso adecuado de un fluido para corte (refrigerante (refri gerante y lubricante) garantizan la resistencia al desgaste. Desde la revolución industrial la necesidad de trabajar los metales con mayor eficiencia originó la invención de materiales especializados para el arranque de viruta, al tiempo
que la ciencia de los materiales demandaba el desarrollo de herramientas de corte capaces de trabajar materiales de gran dureza (aleaciones principalmente), fueron apareciendo herramientas de corte con una mayor dureza relativa con respecto al material de trabajo, entre las cuales se encuentran: Aceros al carbono y de baja aleación Aceros de alta velocidad (HSS1) Fundición de aleaciones de cobalto Carburos cementados, cermets y carburos recubiertos Cerámicos Diamantes sintéticos (mecanizado de abrasivos no metálicos) El desarrollo de estas herramientas demandó el uso de materiales altamente aleados, así como el desarrollo de materiales compuestos y cerámicos, donde el tungsteno, cromo, vanadio, molibdeno, cobalto, carbono, oxido de aluminio, nitruro de silicio, carburo de titanio, diamante, entre otros, son los más utilizados. Otro tema fundamental es la geometría de la herramienta, la cual debe ser controlada bajo parámetros específicos que garantizan su desempeño, donde los ángulos de incidencia y ataque en el buril 2 (ver figura 4) están definidos según el valores recomendados dependiendo de las condiciones de trabajo.
Figura 4
ACERO RÁPIDO Incidencia Ataque 8° 14° 8° 10° 8° 10° 1
MATERIAL Acero sin alear Acero aleado Fundición maleable
METAL DURO Incidencia Ataque 6 12 6 8 6 10
HSS = High Speed Steel Buril = herramienta de corte de sección cuadrada o rectangular empleada generalmente en el torneado de metales; instrumento afilado para grabar de metales. 2
ACERO RÁPIDO METAL DURO MATERIAL Incidencia Ataque Incidencia Ataque 8° 0 – 6° Fundición gris 6 0 – 6 8° 18° Cobre 8 18 8° 0 – 6° Latón – bronce 6 0 – 6 12° 30° Aluminio 12 30 12° 18° Aleaciones de aluminio 12 14 8° 6° Aleaciones de magnesio 8 6 8° 14° Materiales prensados 12 0 – 14 8° 10° Goma 12 0 – 10 Porcelana 6 0 Tabla 1 Angulo de ataque lateral: facilita el arranque de viruta Angulo de incidencia lateral: facilita la penetración de la herramienta en el material Angulo de incidencia frontal: reduce la fricción en la punta de la herramienta, Angulo de ataque posterior: facilita el corte al mismo tiempo que funciona como un rompe viruta. Los anteriores valores hacen parte de la configuración de cada herramienta dependiendo de la geometría a desarrollar con el buril, a continuación una gráfica con las geometrías más utilizadas:
3. EQUIPOS Monogafas Esmeril Goniómetro Galga de afilados (roscas, radios) Segueta
4. MATERIALES 20 cm de varilla CR de 3/8 x 3/8 pulg.
5. PROCEDIMIENTO
Corte dos segmentos de varilla a 10 cm de longitud Teniendo en cuenta la tabla la tabla 1 y las figuras 4 y 6, afilar una de las puntas de la varilla con la configuración universal, para mecanizar un acero aleado (ver archivo: afilados.dft)
Figura 6
Luego afilar una de las puntas de la varilla con la configuración de roscado métrico, para mecanizar un acero aleado (ver archivo: afilados.dft) Afilar una punta con la configuración de radio exterior (ver archivo: afilados.dft) Afilar una punta con la configuración de radio interior (ver archivo: afilados.dft) NOTA: cada una de las caras obtenidas del buril debe poseer una sola superficie, y los ángulos deber ser controlados permanentemente con las galgas y el goniómetro.
Para obtener un buen acabado y una sola superficie, asegure firmemente la herramienta y manténgala estable por un breve periodo de tiempo. Para la correcta ejecución del afilado se debe refrigerar permanentemente la herramienta, esto evita el riesgo de quemaduras tanto para el operario como para la propia herramienta. Al momento de afilar el buril de roscar una ayuda puede ser una marca de lápiz rojo en la superficie marcando el centro de la varilla, junto con dos líneas a 30° (para sistema métrico) las cuales ayudan a evaluar permanentemente el estado del afilado. Para los buriles de forma es indispensable contar con una piedra en buen estado, sobre todo en sus extremos, ya que esta incide directamente en el acabado de la herramienta.
NOTA: EL USO DE PROTECCIÓN VISUAL (MONOGAFAS) DEBE SER PERMANENTE, POR NINGÚN MOTIVO SUSPENDA LA PROTECCIÓN, RECUERDE QUE UNA LESIÓN DE ESTE TIPO PUEDE SER IRREVERSIBLE. 6. CUESTIONARIO Cuál de los siguientes materiales es el indicado para un trabajo de mecanizado que golpee permanentemente la punta de la herramienta: Acero rápido
Cermets
Cerámicos
Diamante
Un aumento excesivo en los ángulos de incidencia y ataque genera (dos respuestas): Mayor facilidad de corte
Reducción en la resistencia de la herramienta
Calentamiento prematuro (quemadura del filo)
Vida útil prolongada
Cuál de los siguientes materiales es menos tenaz: Acero rápido
Cermets
Cerámicos
Aleación de cobalto
¿Por qué al momento de afilar la herramienta se debe refrigerar permanentemente? Se debe refrigerar, con el fin de evitar el calentamiento de la herramienta y que se destemple evitando el poder De corte.
Las piedras de esmeril cambian según el material a afilar (justifique): Falso
Verdadero
Hay diferentes tipos de piedras de esmeril según el material, ya que cada material tiene propiedades distintas. Como por ejemplo: piedras de óxido de aluminio, piedras de corindón blanco y piedras de carburo de silícico verde.
¿Afilaría usted herramientas cerámicas? justifique Si
No
No, puesto que es un material duro, pero a la misma vez frágil y al momento de probar su resistencia se va romper fácilmente.
El afilado rompe virutas se usa cuando: El material a mecanizar es El material a mecanizar es muy duro dúctil
El material a mecanizar es frágil
Por lo general a las herramientas se les hace un radio en la punta de contacto ¿Qué ventajas trae esta práctica? Las fuerzas radiales que alejan la plaquita de la superficie de corte se vuelven más axiales a medida que aumenta la profundidad de corte.
7. BIBLIOGRAFÍA CHEVALIER A. BOHAN J. Tecnología del diseño y fabricación de piezas metálicas. Ed. Limusa 2002. –
GERLING HEINRICH, Alrededor de las MÁQUINAS-HERRAMIENTA, Ed. Reverté 2000. GROOVER MIKELL P. Fundamentos de manufactura moderna, materiales procesos y sistemas, Ed. Prentice Hall 1997.
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ACABADO:
EXCELENTE
BUENO
REGULAR
MALO
DIMENSIONES:
EXCELENTE
BUENO
REGULAR
MALO
TIEMPO:
EXCELENTE
BUENO
REGULAR
MALO
INTERPRETACIÓN PLANOS:
EXCELENTE
BUENO
REGULAR
MALO
MONTAJE:
EXCELENTE
BUENO
REGULAR
MALO
PROCEDIMIENTO:
EXCELENTE
BUENO
REGULAR
MALO
TRABAJO EN EQUIPO:
EXCELENTE
BUENO
REGULAR
MALO
SEGURIDAD:
EXCELENTE
BUENO
REGULAR
MALO
TOTAL:
OBSERVACIONES
