Desgaste de la herramienta

En el mecanizado , el desgaste de las herramientas es el fallo gradual de las herramientas de corte debido al uso regular. Las herramientas afectadas incluyen herramientas con punta , brocas y brocas que se utilizan con máquinas herramienta .

Los tipos de desgaste incluyen:

• Desgaste de flanco en el que se erosiona la parte de la herramienta que está en contacto con la pieza terminada. Se puede describir utilizando la ecuación de expectativa de vida de la herramienta.
• Desgaste por cráter en el que el contacto con las virutas erosiona la cara de desprendimiento. Esto es algo normal en el caso del desgaste de la herramienta y no degrada seriamente el uso de la misma hasta que se vuelve lo suficientemente grave como para provocar una falla en el filo de corte. Puede ser causado por una velocidad del husillo demasiado baja o una velocidad de avance demasiado alta. En el corte ortogonal , esto ocurre típicamente cuando la temperatura de la herramienta es más alta. El desgaste por cráter ocurre aproximadamente a una altura igual a la profundidad de corte del material. Profundidad de desgaste por cráter ( t ₀ ) = profundidad de corte
• Desgaste por entalla que se produce tanto en la inclinación del inserto como en la cara del flanco a lo largo de la profundidad de la línea de corte, lo que provoca daños localizados en el inserto, principalmente debido a la soldadura a presión de las virutas. Las virutas se sueldan literalmente al inserto.

• filo de corte en el que el material que se mecaniza se acumula en el filo de corte. Algunos materiales (especialmente el aluminio y el cobre ) tienen tendencia a recocerse hasta unirse al filo de corte de una herramienta. Esto ocurre con mayor frecuencia en metales más blandos, con un punto de fusión más bajo. Se puede prevenir aumentando la velocidad de corte y utilizando lubricante. Al taladrar, se puede observar como anillos oscuros y brillantes alternados.
• El vidriado se produce en las muelas abrasivas y se produce cuando el abrasivo expuesto se opaca. Se nota como un brillo mientras la muela está en movimiento.
• El desgaste del borde , 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 la broca y requiere que se retire un gran volumen de material de la broca antes de poder corregirlo.

• Redondeo de bordes : el redondeo de bordes se refiere al aumento del radio del filo de corte de la herramienta debido a la eliminación de material. El redondeo de bordes combina la contribución del desgaste tanto de la cara del flanco como de la cara de desprendimiento. El redondeo de bordes se encuentra principalmente en el mecanizado de materiales compuestos, es decir, plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP), materiales compuestos híbridos, pilas de metal-CFRP como pilas de CFRP-Ti. El redondeo de bordes se informa tanto para herramientas de corte recubiertas de cerámica dura como para herramientas de corte sin recubrimiento. ^{[1] [2]}

Algunos efectos generales del desgaste de las herramientas incluyen:

• Mayores fuerzas de corte
• aumento de las temperaturas de corte
• Mal 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.

Se puede reducir el desgaste de las herramientas mediante el uso de lubricantes y refrigerantes durante el mecanizado. Estos reducen la fricción y la temperatura, lo que reduce el desgaste de las herramientas.

Una forma más general de la ecuación es

${\displaystyle V_{c}T^{n}\times D^{x}S^{y}=C}$

dónde

• $Estilo de visualización Vc$=velocidad de corte
• T = vida útil de la herramienta
• D = profundidad de corte
• S = velocidad de alimentación
• x e y se determinan experimentalmente
• n y C son constantes encontradas mediante experimentación o datos publicados; son propiedades del material de la herramienta, la pieza de trabajo y la velocidad de avance.

En las zonas de alta temperatura se produce un desgaste por 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...

La energía proviene de la fricción de la herramienta en forma de calor . Es razonable suponer que el 80% de la energía del corte se elimina en 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 absorben aproximadamente el 10% de la energía cada una. El porcentaje de energía que se elimina en la viruta aumenta a medida que aumenta la velocidad de la operación de corte. Esto compensa en cierta medida el desgaste de la herramienta debido al aumento de las velocidades de corte. De hecho, si no fuera por el aumento de la energía que se elimina en la viruta a medida que aumenta la velocidad de corte, la herramienta se desgastaría más rápidamente de lo que se encuentra.

Malakooti y Deviprasad (1989) introdujeron el problema de corte de metales con múltiples criterios, en el que 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) propusieron un método para clasificar los materiales en términos de maquinabilidad. Malakooti (2013) presenta un análisis exhaustivo sobre la vida útil de la herramienta y su problema con múltiples criterios. 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 la calidad del corte.

• Taladro de columna
• Afinando
• corte

• Malakooti, ​​B; Deviprasad, J (1989). "Un enfoque interactivo de criterios múltiples para la selección de parámetros en el corte de metales". Investigación operativa 37 (5): 805-818.
• S. Kalpakjian y SR Schmidt. Ingeniería y tecnología de fabricación . 2000, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
• S. Kalpakjian y SR Schmidt. Procesos de fabricación para materiales de ingeniería . 2002, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
• K. Kadirgama et al. 2011, "Vida útil de la herramienta y mecanismo de desgaste" "http://umpir.ump.edu.my/2230/"
• Malakooti, ​​B. (2013). Sistemas de producción y operaciones con objetivos múltiples. John Wiley & Sons
• Malakooti, ​​B., Wang, J. y Tandler, EC (1990). "Un enfoque acelerado basado en sensores para la evaluación de la maquinabilidad y la vida útil de herramientas de múltiples atributos". The International Journal of Production Research, 28(12), 2373-2392.

• Predicción y verificación del desgaste de herramientas en corte ortogonal
• Sitio web educativo sobre el proceso de fabricación
• Página de información sobre el desgaste de las herramientas de perforación
• Estudio del desgaste de la herramienta y de la rugosidad superficial en el mecanizado de materiales compuestos de matriz de aluminio reforzado con SiC-p homogeneizado