Post on 16-Feb-2016
MECÁNICA DEL CORTE DE METALES
Virutas.- Cepilladuras o limaduras removidas durante el corte de un metal
El proceso de cortebásicamente consisteen el cizallamiento del material de trabajo para formar la viruta
Es erroneo suponer que la fractura ocurre frente a la herramienta asemejandose al rajado de la madera
La herramienta posee forma de cuña, tiene un filo recto y su movimiento está restringido con respecto a la pieza
Superficie de desprendimiento o cara.- Superficie sobre la cual fluye la viruta en la herramienta
Superficie de incidencia o flanco.- Superficie apoyada posteriormente para dejar libre la superficie generada
Espesor de la viruta no deformada.- Profundidad de la capa removida por la herramienta (se supone constante)
Ángulo mormal efectivo o Ángulo de incidencia o de holgura.-Ángulo entre el flanco y la superficie generada.
Ángulo de incidencia + Ángulo del filo + Ángulo de inclinación= 90
Ángulo de inclinaciónnormal efectiva o Ángulode ataque efectivo oÁngulo dedesprendimiento.-Ángulo entre la cara dela herramienta y unalínea perpendicular a lanueva superficie.
ENERGÍA ESPECÍFICA DE CORTE
Espesor de la viruta no deformada
FUERZA DE PENETRACIÓN Y EFECTO DE TAMAÑO
Fuerza de penetración
Fuerza requerida para remover la viruta
RESISTENCIA MEDIA APARENTE A LA CIZALLADURADEL MATERIAL DE LA PIEZA
a0
)cos(0
ne
c asenals
senaa
nec
)cos(0
sensensenaa
nenec
)]()(cos[cos0
)(coscos)(00
nec
nec
aasensen
aasen
)(coscoscos)(
coscos 00ne
cne
c
aasensen
aasen
)(cos)(tantan00
nec
nec
aasen
aa
)(1
)(costan
0
0
nec
nec
senaaaa
)(1)(costanne
ne
senrr
c
c
(2.4)
(2.5)
rc = ac/a0 a0
ls
ne
ne
rc.- razón de corte
ne , ac se conocen en la práctica
90
ne
wc
c
alma 0
sss AF /
senAsenFF
c
tcs /
)cos(
(2.6)
Fs = Fc cos Φ – Ft sen Φ (2.7)
As = Ac / sen Φ (2.8)
(2.9) c
tcs A
sensenFF
)cos(
Para un trozo de viruta de longitud lc ,
ancho aw ,densidad y masa cm
Se puede encontrar el ángulo de cizalladura para un caso real
s es la resistencia aparente de cizalladura del material
F’r = Fr - Fp (2.10)
(2.11) c
tcs A
sensenFF
)'cos'('
F’r fuerza requerida para remover la viruta
Fr - Fp Fuerza de corte resultante – fuerza de penetración (constante)
Pero s aumenta con una disminución del avance o del espesor de la viruta no deformada (para avances pequeños)Si se usa:
Esta resistencia permanece constante e independiente de la velocidad de corte y del ángulo de inclinación normal
TEORÍA DE ERNST Y MERCHANT
90 = α + (90 – β) + γne
α= 90 - 90 + β - γne
α = β - γne
Fs = Fr cos(Φ + α) Fs = Fr cos(Φ + β – γne) (2.12)Fr = Fs / cos(Φ + β – γne)
senAAF cs
sss (2.13)
αα
90 –
β
90 – β
)cos(1
ne
csrsenAF
(2.14)
Fc = Fr cos α = Fr cos (β – γne) (2.15)
(2.16) )cos(
)cos(
ne
necs
c
sen
AF
0ddFc
)(cos
cos)cos()()[cos(022
ne
nenenecsc
sen
sensenAddF
α
“El ángulo de cizalladura toma el valor que minimiza el trabajo requerido en el corte”
, s, ac se suponen independientes de
ne
0)cos()()cos()cos( nene sen
0)](cos[ ne 2Φ + β – γne = cos-1(0)
2Φ + β – γne = π/2 o 3π/2 (2.17)
(2.18) sss k 0
ks ss 0
Fns = Fr sen (Φ + β - γne) (2.19)
Fns = σs As = σs Ac / sen Φ (2.20)
De acuerdo experimentalmente a corte de plásticos sintéticos, pero no corresponde a aceros maquinados con herramientas de carburo sinterizado
Si el esfuerzo de cizalladura aumenta con el esfuerzo normal: α
= β - γneα
)( nerc
s senFAsen (2.21)
)cos(
)(
ne
necs
cs
sen
senA
Asen
)tan( ness
)(cotan ness (2.22)
)(cotan0ne
sss
k
)(cotan)1( 0 ness k
k
ness
1
)(cotan0
)tan(10
ne
ss
k
(2.23)
)cos(
)cos()tan(1
0
ne
necne
s
c
sen
AkF
(2.24) )tan(1)cos(
)cos(0
nene
necs
c
ksen
AF
)(1
)cos(0
ne
necs
c
sensenk
AF
)(1
)]}(cos)cos([1){cos(0
222
0
ne
nenenecsc
sensenk
sensenkA
ddF
0)(cos)cos( nene sensen
0)( nesen
)0(2 1 senne
one 02 (2.25)
neS0 y k son constantes para el material
y Ac son constantes para la operación de corte
TEORÍA DE LEE Y SHAFFER
Aplicación de la teoría de plasticidad al corte ortogonal de metales
Suposiciones:1.- El material es rigido-plástico2.- El comportamiento del material es independiente de la deformación por unidad de tiempo3.- Se desprecian los efectos de temperatura4.- Se desprecian los efectos de inercia resultantes de la aceleración del material durante la deformación
Campo de líneas de deslizamiento.- Campo de líneas ortogonales que indican en cada punto las dos direcciones de esfuerzo máximo de cizalladura
24 ne
4 ne
AC se puede considerar como superficie libre ya que no actúan fuerzas sobre la viruta cuando ésta pasa ese límite.Las direcciones de esfuerzos cortantes máximos siempre intersecan una superficie libre formando un ángulo de 45 grados Suponiendo que los esfuerzos
de contacto que actúan en BC se distribuyen uniformemente(se verá que no es cierto)
β
2444
ne
Cne 2
FRICCIÓN EN EL CORTE DE METALES
y
nr
FA
(2.28)rff AF (2.29)
y
f
n
f
FF
(2.30)
xyf q (2.31)
l yff qmax
lly
ffy
f
fq maxmax (2.32)
xl yy
fff
max
f
y
fflx
max (2.33)
Deslizamiento desde X = 0 a X = lf – lst μ es constante
f
ffflx y
maxstf llX 0 (2.34)
Adhesión desde X = lf - lst hasta x = lf …
max stf
Para la fuerza normal sobre la herramientaf
f
l
ff
y
fwl
f
y
fwy
llxa
dxlxaFn
0
1
max
0
max1
1
max
y
laFn
ffw(2.36)
stff
stf
ll
f
y
f
l
ll
stwf dxlxdxaF
0
max
La fuerza de fricción sobre la cara de la herramienta
1
1
max
yl
llalaF
fy
stfy
wfststwf (2.37)
en X = lf - lst
f
stfy
fst
flll
max
f
stfy
fstlll
max (2.38)
1
max
y
llalfll
laFstfw
stfy
f
ststwf
1
y
llalaF
stfwstststwf (2.39)
.-Coeficiente medio de fricción
1
1tanmax
y
la
ylla
la
FF
ffw
stfwstststw
n
f
ffw
stfwstststwststw
la
llalayla
max
tan
ffw
stwstfwstststwststw
la
lalalayla
max
tan
f
fst
f
st
llly
max
tan
f
st
f
st
lly1tan
max (2.40)
11maxmax
yylala
laF f
fw
ffw
fw
navf
1max yavff (2.41)
1
11
1tan
ylly
lly
yf
st
avf
st
f
st
avf
st
(2.42)
1
11tan
yllyf
st
stavf
1
1
ylly
K f
st
st
constanteKavf
K tan (2.43)