Mecanica de corte - J Sebas Barrero

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MECANICA DE CORTE 
Isabella Villamizar Ángel 
María José Castro Collantes 
María Lucía Jaime Vergel 
Karen Juliana Cobos León 
Universidad Francisco de paula Santander 
Facultad de ingeniería 
Ingeniería mecánica 
Ocaña 2022
MECANICA DE CORTE 
Isabella Villamizar Ángel 181905
María José Castro Collantes 181888
María Lucía Jaime Vergel 181895
Karen Juliana Cobos León 181838
Docente, José Humberto Arévalo Ruedas
Universidad Francisco de paula Santander 
Facultad de ingeniería 
Ingeniería mecánica 
Ocaña 2022
Contenido
Introducción:	3
MECANICA DE CORTE	5
Teoría del corte:	5
Mecánica de corte	5
Tipos de herramientas de corte	6
Partes de la herramienta de corte	8
Características y materiales de las herramientas de corte	8
El número de Filos	9
Sistemas de referencia de la herramienta	10
Criterios para la selección de la herramienta de corte:	11
Formas de la herramienta de corte:	11
Superficies y aristas de la herramienta	12
Fuerzas que actúan en una herramienta de corte	14
Estudio de la viruta generada en el corte	19
Velocidad de corte	21
Maquinado	26
FLUIDOS DE CORTE	27
Conclusiones	30
Referencias	31
Introducción:
En esta investigación se hizo un estudio sobre la mecánica de corte, métodos, materiales, herramientas y características de esta.
Se destaca que la mecánica de corte es sumamente importante en el área de los procesos de manufactura, pues la función que cumple en los maquinados de taladrado, torneado, fresado, entre otros, es de dar un acabado mas exacto y que la pieza que se está trabajando funcione con la mayor eficiencia posible. Para esto se deben tener en cuenta diferentes factores, como las herramientas con sus respectivas características, materiales, velocidad de corte, etc. Teniendo en cuenta la forma de la viruta se puede comprobar la calidad del proceso de corte que se está realizando y utilizar fluidos de corte que aseguren que el maquinado termine y, tanto la herramienta como la pieza estén en buen estado. 
Todos estos conceptos se encuentran especificados y profundizados en el documento a continuación. 
MECANICA DE CORTE
Teoría del corte: 
La investigación en el área del corte de metales empezó aproximadamente 70 años después de la aparición de la primera máquina herramienta. Las investigaciones primarias en este campo se iniciaron en el año 1851 y estuvo principalmente dirigida hacia la medición de la cantidad de trabajo requerida para remover un volumen dado de material en la operación de taladrado.
Es un proceso de manufacturado en el que una herramienta de corte se utiliza para remover el exceso del material de una pieza de forma que el material que quede tenga la forma deseada. La acción principal de corte consiste en deformación en corte para formar la viruta y exponer la nueva superficie.
La producción de herramientas de corte se halla en constante evolución, y esta se puede apreciar por el análisis de las velocidades de corte alcanzadas por un material en el transcurso del tiempo.
Mecánica de corte
Los procesos de corte se emplean a través de la interacción mecánica de una herramienta con una pieza. Esto provoca la separación del material en las partes de contacto, eliminando material a modo de viruta. Las tecnologías de corte deben asegurar que la herramienta sea más dura que la pieza y que no sufra daños térmicos en el proceso de corte de la herramienta sobre la pieza. Los procesos más habituales son el torneado, el fresado, el taladrado o el pulido de superficies. El corte ofrece la posibilidad de que las herramientas en estos procesos entren en contacto con la pieza, dándose una marcada interrelación geométrica entre las trayectorias de la herramienta y el material mecanizado. El mayor problema de los procesos de corte son las limitaciones en cuanto fuerza, velocidad, tamaño, que son factores que pueden deformar la pieza o la herramienta si no son respetados bajo unas tolerancias y unas fórmulas estrictas.
Tipos de herramientas de corte: se conoce como herramienta de corte a todas aquellas herramientas que funcionan a través de arranque de viruta.
· -Herramienta de torneado
· -Herramienta de fresado
· -Herramienta de taladrado
Las herramientas de corte pueden ser de uso MANUAL o MECANICO
a. Herramientas de accionamiento manual: son todas aquellas accionadas directamente por el operario, ejerce la fuerza de corte a través de las mismas. Como consecuencia de ello el mecanizado y su terminación dependerá de la mayor o menor habilidad del operador. Su campo de aplicación está limitado a trabajos bastos de poca precisión. Se las agrupa en a) herramientas de sujeción (morsa, tenazas, pinzas, etc.,) y b) herramienta de corte (limas, corta frio o corta hierro, brocas, etc.,)
 b. Herramientas de accionamiento mecánico: se considera de esta manera a todo elemento, que utilizado en una máquina herramienta, es capaz de transformar un material en bruto en una pieza de forma y dimensiones pre-establecidas. Como el operario es reemplazado por la máquina, no solo se logra mayor terminación y precisión del mecanizado, sino también economía, porque se puede trabajar a mayor velocidad, aumentando la producción y por lo tanto reduciendo costo de fabricación.
Herramientas de torneado
 
Herramientas de fresado
Herramientas de taladrado 
Partes de la herramienta de corte:
· Cara
· Flanco (principal y secundario)
· Filo (principal y secundario)
· Punta 
· Vástago
· Base
Características y materiales de las herramientas de corte: la forma de la herramienta de corte y el número de filos cortantes varía con la operación de mecanizado a realizar. Así por ejemplo en el torneado se utiliza una herramienta monocorte (de un filo); en cambio en el fresado se utiliza una policortante (varis filos). Como la misma debe cumplir su función de corte al menor costo posible, el material utilizado en su construcción debe estar relacionado con el tipo de material a trabajar, el número de piezas a obtener; la tolerancia de fabricación y el grado de terminación de superficie que se desea obtener.
El número de Filos: De un filo, doble filo o en Hélice, filos múltiples.
Tipos de cuchillas:
-Cuchillas de torno rectas y curvas.
· Cuchillas de torno puntiaguda y la ancha.
· Cuchillas de torno de corte lateral y curvada de corte para arista.
Los materiales que se utilizan para su construcción son: 
a. Acero al carbono: (0.6 a 1.6 % de carbono), que, si bien son de bajo costo, necesitan un tratamiento térmico una vez construida, para darle resistencia y duración del filo de corte. Se utilizan normalmente para el sistema de fabricación por unidades. 
b. Aceros rápidos: son aleaciones que se obtienen agregando a un acero de bajo contenido de carbono (0.7 a 0.9) wolframio o tungsteno (13 a 19%); cromo (3.5 a 4.5%) y vanadio (0.8 a 3.2%).
 c. Aceros súper-rápidos: que tienen los mismos componentes que los aceros rápidos más el agregado de cobalto (4 a 12%). 
d. Plaquitas de metal duro: que son aleaciones de carbono y tungsteno que se construyen en distintas formas y dimensiones y se adosan a trozos de acero al carbono (soporte). Actualmente se construyen también de zirconio. Sus ventajas es que se puede trabajar con altas velocidades de corte con gran duración del filo.
Sistemas de referencia de la herramienta:
Plano de referencia: paralelo a la base de la herramienta y pasa por la punta de la misma.
Plano de filo: tangente al filo de la herramienta y perpendicular al plano de referencia.
Plano de definición: perpendicular al plano de filo. En él se definen los ángulos principales.
Criterios para la selección de la herramienta de corte:
- Operación de corte a realizar
- Material de la pieza a maquinar
- Propiedades de la máquina
- Acabado superficial deseado
Formas de la herramienta de corte:
La geometría de la herramienta de corte tiene una gran influencia en el mecanizado. Incidiendo en los siguientes factores:
- Desgaste
- Vida útil de la herramienta
- Potencia de mecanizado
- Calidad superficial y geométrica
Superficies y aristas de la herramienta:
Ángulos principalesde la herramienta:
Ángulos secundarios de la herramienta:
Fuerzas que actúan en una herramienta de corte: 
De manera simplificada, se puede decir que actúan en una herramienta tres fuerzas:
- Fuerza radial 
- Fuerza longitudinal 
- Fuerza tangencial 
 El proceso de corte ortogonal:
El corte ortogonal, o corte recto, es un modelo simplificado de analizar el proceso de mecanizado por arranque de viruta que permite calcular los parámetros característicos del corte sin alejarse mucho de la realidad.
En el corte ortogonal, el filo de la herramienta de corte es perpendicular a la dirección de desplazamiento entre herramienta y pieza durante el proceso de corte, mientras que en el corte oblicuo existe un cierto ángulo (i) de inclinación.
Por tanto, en el caso del corte ortogonal las fuerzas actuantes durante el corte se pueden descomponer según dos componentes, en lugar de tres como ocurre con el modelo de corte oblicuo. Esto va a suponer que el uso del modelo de corte ortogonal simplifique mucho el estudio de los procesos de mecanizado.
Elementos característicos de una herramienta de corte:
• El filo o arista cortante, que como su nombre indica es la arista o filo de la herramienta que corta el material.
• La superficie de desprendimiento, que es la cara de la herramienta sobre la que desliza el material desprendido.
• La superficie de incidencia, que es la cara de la herramienta que queda frente a la superficie ya mecanizada de la pieza.
Ángulo de desprendimiento (γ):
Es el ángulo formado por la superficie de desprendimiento de la herramienta y la dirección perpendicular a la superficie mecanizada de la pieza.
Este ángulo puede tener un sentido positivo (en sentido horario), o bien sentido negativo, si es en el sentido contrario (sentido antihorario). Así, en función del valor del ángulo de desprendimiento, si éste es mayor que cero las herramientas de corte se clasifican con geometría positiva, y si es menor que cero, las herramientas se clasifican en herramientas con geometría negativa. 
Si en un proceso de corte el ángulo de desprendimiento es grande, entonces significaría que la herramienta de corte penetra y corta bien a la pieza, dando lugar a un mejor acabado superficial, pero a costa de ir debilitando mucho el filo de corte.
Por el contrario, si durante el corte el ángulo de desprendimiento es pequeño, entonces se favorecería la resistencia de la herramienta, pero la energía consumida y el calentamiento de la propia herramienta aumentarán.
Para obtener el ángulo de desprendimiento correcto habrá que tener en cuenta la resistencia del material de la herramienta, el tipo de material a mecanizar y el avance. En cualquier caso, el ángulo de desprendimiento adecuado será el mayor que pueda soportar la herramienta sin romperse.
Ángulo de incidencia (α):
Es el ángulo formado por la superficie de incidencia de la herramienta de corte y la superficie de la pieza ya mecanizada.
Si el valor del ángulo de incidencia es muy pequeño, aumentará el contacto entre la herramienta y la pieza, produciéndose un roce excesivo y como consecuencia, un aumento de la temperatura que producirá un desgaste más rápido de la herramienta y, por tanto, disminuirá su vida útil.
Por el contrario, si el valor del ángulo de incidencia es demasiado grande, se debilitaría el filo de la herramienta que afectaría negativamente a su durabilidad. Para conseguir un ángulo de incidencia correcto, habrá que tener en cuenta el material de la pieza y la herramienta.
 Ángulo de filo o ángulo de herramienta (β):
Es el ángulo formado por las superficies de incidencia y desprendimiento de la herramienta de corte.
Ángulo de deslizamiento o cizalladura (φ):
Es el ángulo formado por la superficie de la pieza y el plano de deslizamiento, que es un plano teórico en el que se produce la deformación del material de la pieza. El ángulo de cizalladura es el ángulo según el cual se corta el material para formar la viruta.
Este ángulo determina la posición del plano de cizallado con respecto el plano que contiene al filo y a la velocidad de corte. Su importancia radica en que por debajo de este plano la pieza de trabajo permanece sin deformaciones, y por encima de él la viruta sale recién formada fluyendo sobre la superficie de desprendimiento.
• Espesor de viruta no deformada (ac):
Es el espesor del material que va a ser eliminado de la pieza antes de sufrir deformación alguna. O dicho de otra manera, este parámetro también representa a la profundidad de corte.
• Espesor de viruta deformada (ad):
Es el espesor del material eliminado después de haber sufrido la deformación.
• Factor de recalcado (z):
Es el cociente entre los espesores de viruta deformada y sin deformar. Es siempre mayor o igual que la unidad.
z = ad / ac ≥ 1
Definido este factor, el ángulo de cizalladura (φ) también se puede expresar en función del factor de recalcado (z) y del ángulo de desprendimiento (γ), mediante la siguiente expresión:
Estudio de la viruta generada en el corte
La viruta es todo aquel fragmento de material residual, que típicamente suele adoptar una forma de lámina curvada o espiral, y que se desprende del material de la pieza durante el proceso de mecanizado.
Cabe decir que toda viruta generada se separa del material base de la pieza por la combinación de tres procesos sucesivos:
1) Cortadura o recalcado: el material es desplazado por el filo de la herramienta de corte, que va penetrando en él.
2) Corte: una parte de la viruta se corta debido a que el esfuerzo cortante es mayor que la resistencia al corte del material que forma la viruta.
3) Fluencia o salida de viruta: dependiendo de cómo sea el material y de otros factores que se verán más adelante, se produce el desprendimiento de la viruta que puede ser en forma segmentada, discontinua, o bien formando una viruta toda continua.
Entre los parámetros de corte que definen los procesos de mecanizado, ya vistos en apartados anteriores, también habrá que incluir otro más: la sección de la viruta. La sección de viruta (S) se calcula como el producto del avance (a) por la profundidad en el corte (p):
S = a · p
donde,
S    es la sección de viruta, expresado en milímetros cuadrados (mm2)
a    es el avance, expresado en milímetros (mm.)
p    es la profundidad de corte, expresado en milímetros (mm.)
La viruta, como parte de material que se arranca de la pieza, tiene dos superficies: la que ha estado en contacto con la cara de ataque de la herramienta y que posee una apariencia brillante y pulida, debido al continuo rozamiento al desplazarse sobre la superficie de la herramienta; y la otra cara de la viruta que proviene de la superficie de la pieza, siendo su apariencia rugosa y mellada debida al propio proceso de corte.
La forma geométrica que adopte la viruta generada durante el corte depende de la forma de la herramienta y de las condiciones de corte, y es una característica muy relevante que permite deducir si las operaciones de mecanizado se están llevando de una manera óptima.
Una rotura corta de la viruta, con discontinuidad o segmentación de la misma es una solución óptima en el proceso de corte, ya que no afectará a la superficie mecanizada ni a los elementos que la rodean.
Velocidad de corte: 
Es evidente que cuanto mayor es la velocidad de corte del material, menor será el tiempo de mecanizado, y por lo tanto menor el costo de mecanizado. Sin embargo, su valor está limitado por el tipo de material a mecanizar y el material de la herramienta de corte. Es decir, por ejemplo, una herramienta de acero rápido podrá trabajar a una velocidad de corte mayor que una de acero al carbono, porque la resistencia del filo y por lo tanto su duración será mayor. La determinación de cuál es la velocidad de corte más conveniente fue y es objetos de continuas investigaciones, sobre todo debido a que el adelanto tecnológico ha permitido la construcción de materiales para la construcción de herramientas de corte de gran rendimiento.
La velocidad de corte depende principalmente de los siguientes factores: 
Materialque se trabaja. Material de la herramienta de corte. Sección de viruta que se corta. Valores de los ángulos de corte. Forma del filo de corte. Presión de la viruta sobre el filo de corte. Duración del filo de corte sin reafilar. Lubricación y/o refrigeración durante el corte. Potencia necesaria para el corte. Velocidades de rotación y de avance de la máquina herramienta. Composición química y tratamiento del material de la herramienta de corte.
En el corte ortogonal intervienen tres velocidades características del proceso de mecanizado: la velocidad de corte (Vc), la velocidad de deformación o velocidad de cizallamiento (Vs) y la velocidad de salida de la viruta (Vv)
•  Velocidad de corte (Vc) : Ya vista en apartados anteriores, es la velocidad lineal relativa de la herramienta respecto de la pieza en la dirección y sentido del movimiento de corte. En los procesos de torneado o fresado esta velocidad se define como:
donde,
Vc    es la velocidad de corte, expresada en metros por minuto (m/min)
d    es el diámetro de la pieza, en torneado, o el diámetro de la herramienta, si se trata de fresado, expresado en mm.
n    es la velocidad de giro de la pieza, en torneado, o de la herramienta, en fresado, en revoluciones por minuto (r.p.m.)
•  Velocidad de deformación o cizallamiento (Vs): Es la velocidad de rotura de la viruta, y también se puede definir como la velocidad de deslizamiento de la viruta respecto a la pieza. Esta velocidad se define a partir del valor de la velocidad de corte, mediante la siguiente fórmula:
 
donde,
Vs    es la velocidad de deformación, expresada en metros por minuto (m/min)
Vc    es la velocidad de corte, expresada en metros por minuto (m/min)
γ    es al ángulo de desprendimiento
φ    es al ángulo de deslizamiento o cizalladura
•  Velocidad de salida de la viruta (Vv): Es la velocidad de salida de la viruta respecto a la herramienta. Esta velocidad también se calcula a partir del valor de la velocidad de corte, mediante la siguiente fórmula:
 
donde,
Vv    es la velocidad de salida de la viruta, expresada en metros por minuto (m/min)
Vc    es la velocidad de corte, expresada en metros por minuto (m/min)
γ    es al ángulo de desprendimiento
φ    es al ángulo de deslizamiento o cizalladura
Formación de viruta: el material que se desprende de una pieza cuando esta se somete a un proceso de maquinado se le conoce como viruta.
Tipos: 
Virutas continuas con bordes lisos
Con caras irregulares
Partidas o discontinuas.
Viruta de elementos 
Viruta escalonada.
-Tipo de viruta que genera: viruta continua, viruta discontinua, segmentada (parcialmente), ondulada, continua con filo de aportación.
 
Factores que influyen en la formación de viruta:
-Avance 
-Velocidad
-profundidad de pasada
-Ángulos de la cuchilla 
-Angulo de posición
-Angulo de ataque
-Material de la cuchilla 
-Material a trabajar
Maquinado
se refiere al uso de máquinas para procesar materiales según especificaciones basadas en los dibujos de diseño, se utiliza para remover el exceso de material de una pieza de forma que el material que quede tenga la forma deseada. La acción principal de corte consiste en aplicar la deformación en corte para formar la viruta y exponer la nueva superficie. 
La maquinabilidad (propiedad que permite comparar la facilidad con que pueden ser mecanizados por arranque de viruta) de un material, se define en función de:
1. Acabado e integridad superficial de la parte maquinada
2. Máxima velocidad de arranque de material
3. Duración de la herramienta
4. Requerimiento de fuerza y potencia
5. Control y forma de la viruta
FLUIDOS DE CORTE  
¿QUÉ SON?
Los fluidos de corte se utilizan en la mayoría de las operaciones de mecanizado por arranque de viruta. Estos fluidos, generalmente en forma líquida, se aplican sobre la zona de formación de la viruta, para lo que se utilizan aceites, emulsiones y soluciones. La mayoría de ellos se encuentran formulados en base a un aceite de base mineral, vegetal o sintético, siendo el primero el más utilizado, pudiendo llevar varios aditivos (antiespumantes, aditivos extrema presión, antioxidantes, biocidas, solubilizadores, inhibidores de corrosión...).
Tipos de fluidos 
Los principales tipos de fluidos de corte mecanizado son
· Los aceites íntegros. 
· Las emulsiones oleosas. 
· Las "soluciones" semi‐sintéticas. 
· Las soluciones sintéticas. 
En la mayoría de los casos contienen aditivos azufrados de extrema presión, en un 70% de los casos parafinas clorados y cada vez más aceites sintéticos (poliglicoles y ésteres). Es frecuente la adición de lubricantes sólidos como grafito, MoS2 o ZnS2.
FUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE CORTE 
· LUBRICACIÓN: Reducir el coeficiente de fricción entre la herramienta y la pieza y entre la herramienta y la viruta que está siendo eliminada.   
· REFRIGERACIÓN: El fluido debe eliminar el elevado calor que se produce en la operación de mecanizado.   
· ELIMINACIÓN DE VIRUTA: El fluido debe retirar eficientemente la viruta lejos de la zona de operación para no interferir en el proceso y permitir la calidad superficial requerida.   
· PROTECCIÓN FRENTE A LA CORROSIÓN: El fluido acuoso podría oxidar y corroer la pieza, la herramienta o la máquina, para evitarlo las formulaciones incorporan protectores frente a la corrosión.  
DAÑOS PARA EL MEDIO AMBIENTE Y LA SALUD HUMANA 
· Inconvenientes del uso de fluidos de corte 
· Pueden tener efectos muy negativos sobre el medio ambiente, por ser contaminantes. 
· Pueden ser causa de riesgos para la salud del operario. 
· Pueden ocasionar bajo ciertas condiciones efectos negativos sobre la secuencia de producción. 
· Son el motivo de costos considerables gastos de adquisición, almacenamiento, mantenimiento y eliminación de residuos. 
Hay cuatro componentes en los fluidos de corte que se consideran peligrosos para la salud humana y el medio ambiente. Estos componentes han sido considerados como peligrosos por entidades o programas como National Toxicology Program en USA, la Convención de Oslo y un proyecto de Directiva de la Unión Europea.
· Dietamina y derivados:
· Nitríto sódico, alquilfenoles y ácido cresílico
· Parafinas cloradas  
· Biocidas
Conclusiones 
· Los procesos de mecánica de corte son indispensables en las aplicaciones de los procesos de maquinado, pues dan como resultado una pieza bien trabajada y detallada que a su vez permiten que esta dé la mayor eficiencia en el trabajo que vaya a realizar. Es importante tener en cuenta que las herramientas, características, velocidades de corte varían según el proceso o el maquinado que se trabaje. 
Referencias
Aldama, D. (14 de 06 de 2016). YOUTUBE. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=Ki7S7e43les
FLUIDOS DE CORTE . (s.f.). Obtenido de http://istas.net/descargas/Doc%20de%20FITTEMA%20-%20FLUIDOS%20DE%20CORTE.pdf
FORMACION, L. (15 de 09 de 2015). LACOR FORMACION. Obtenido de https://www.lacorformacion.com/procesos-de-corte-y-soldadura
Galbarro, H. R. (s.f.). ingemecanica. Obtenido de https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn38.html
INSPT-UTN. (13 de 04 de 2014). SLIDESHARE. Obtenido de https://es.slideshare.net/edfaletti/mecniica-del-corte-33468365
MÉXICO, M. M. (22 de 06 de 2022). MODERN MACHINE SHOP MÉXICO. Obtenido de https://www.mms-mexico.com/articulos/que-son-los-centros-de-mecanizado
PRINCIPIO DE CORTE DE LOS METALES. (s.f.). Obtenido de https://frrq.cvg.utn.edu.ar/pluginfile.php/8712/mod_resource/content/1/UT%20N%C2%B0%204-Principio%20de%20corte%20de%20los%20metales.pdf
Reyes, A. (12 de 10 de 2016). PREZI. Obtenido de https://prezi.com/uonm88eakdl5/mecanica-del-corte/ 
Schafer, J. A. (s.f.). MECANICA DE CORTE. Obtenido de http://biblio3.url.edu.gt/Libros/2013/pro_ma/14.pdf
TEORÍA DEL CORTE DE METALES. (s.f.). Obtenido de http://www3.fi.mdp.edu.ar/tecnologia/archivos/TecFab/17.pdf