Características funcionales de las herramientas de corte

Las características funcionales de las herramientas de corte son el avance, profundidad de pasada y la velocidad de corte. De estas, la única que queda a criterio del operario es la velocidad de corte (aunque se limita por las características del material, la potencia de la máquina y el material de la herramienta), ya que el avance se determina por el grado de acabado que queremos obtener en la pieza y la profundidad por el espesor del material que debe cortarse.

Velocidad de corte

Es la velocidad con la que la herramienta corta la viruta (m/min). Si la herramienta o pieza llevan un movimiento rectilíneo y uniforme, dividiendo la distancia entre el tiempo que tenemos, la velocidad de corte. Ahora bien, cuando el corte se produce por giro de la herramienta o de la pieza, la velocidad de corte se determina con su diámetro y la velocidad en rpm: V = PI * D * n / 1000 despejando la velocidad de giro.

Determinación de las velocidades de corte por la duración del afilado

Teylor determinó las velocidades de corte de las cuchillas para que la duración de su filo durara 20 min. Experimentando determinó que variando las características funcionales de la herramienta, avance, profundidad de pasada demostró:

1. El aumento de la profundidad tiene que ir acompañado de una reducción de la velocidad para que la duración del afilado siga constante (no es proporcional). Un 50% de profundidad se compensa con un 10% de reducción de velocidad.

Determinación de la velocidad de corte por la mayor producción de viruta entre afilados (Denis). El comandante Denis llegó a la máxima producción según:

1. Que partiendo de valores bajos e aumentando la velocidad, aumentada la duración de la cuchilla debido al alejamiento respecto al filo de la zona de incidencia de la viruta con la superficie de desprendimiento.
2. Al sobrepasar una velocidad denominada crítica, la duración del afilado disminuye rápidamente (por elevarse la temperatura y reblandecer el filo).
3. La velocidad máxima de producción coincide con la mayor duración del filo de la herramienta.

Fuerza de corte

El arranque de material en el mecanizado exige aplicar cuchillas con una fuerza suficiente, que se denomina fuerza de corte. Esta fuerza de corte, debido a los muchos factores que pueden intervenir en su valoración, solo es posible calcularla aproximadamente, pero aún así es interesante conocer su valor aproximado para poder dimensionar las cuchillas y soportes y los órganos de accionamiento de la máquina y poder calcular la potencia necesaria para el movimiento de todos estos elementos.

La fuerza de corte es un poco mayor y de sentido contrario a la reacción del material. Esta reacción F es el resultado de tres fuerzas componentes que se originan al oponerse el material a la herramienta:

• Componente T (dirección tangencial): resistencia que opone el material a ser cortado. El vencer esta resistencia es lo que consume más potencia.
• Componente A (dirección axial): es la reacción del material al avance de la herramienta. Absorbe poca potencia, ya que el avance es muy pequeño en comparación con la velocidad.
• Componente R (dirección radial): es la reacción que se opone a la penetración en profundidad. Apenas interviene en el cálculo de potencia, pero es importante para el cálculo del portaherramientas.

Entorno: T:A:R = 5:1:2. Con los datos experimentales se sabe que la fuerza total de corte: F = K * S. S = sección de la viruta cortada (en torno S = P * A, P = paso, A = avance, K = fuerza específica de corte.

Fuerza específica de corte

La velocidad de corte también influye en la fuerza específica, pero muy poco. Hasta el presente no se ha podido encontrar ninguna relación.

1. Del material cortado, crece con la resistencia del material, siendo la relación sensiblemente constante e igual a 4,5.
2. De la sección de la viruta, cuando la sección aumenta la fuerza disminuye.
3. De los ángulos y afilados de corte de la herramienta, estos influyen mucho en la fuerza específica de corte, pero los ángulos tienen un valor preciso para cada material y tipo de herramienta, por esto no tendremos gran interés en su estudio. Solo con los ángulos de desprendimiento y oblicuidad que admiten cierta variación entre determinados límites. Cuando menor es el ángulo de desprendimiento, mayor es la fuerza de corte necesaria (por eso en máquinas antiguas con poca potencia se utilizan ángulos de desprendimiento mayores y a la inversa en las máquinas modernas). La variación del ángulo de oblicuidad del filo afecta desigual a los tres componentes de la fuerza específica. En general, cuando aumenta, la componente de penetración R disminuye, la componente tangencial disminuye y la componente de avance A aumenta.