3 secretos sobre el corte de metales que nadie te contará

El corte de metales es un método de remoción y formación de material en el proceso de formación de metales, y todavía ocupa una gran proporción en la fabricación mecánica actual.El Corte de metales El proceso es un proceso en el que la pieza de trabajo y la herramienta interactúan.La herramienta corta el exceso de metal de la pieza de trabajo que se va a procesar y, bajo la premisa de controlar la productividad y el costo, la pieza de trabajo puede obtener la precisión geométrica, la precisión dimensional y la calidad superficial que cumplen con los requisitos de diseño y proceso.Para lograr este proceso, debe haber un movimiento relativo entre la pieza y la herramienta, es decir, el movimiento de corte, que es proporcionado por la máquina herramienta para corte de metales.Las máquinas herramienta, los accesorios, las herramientas y las piezas de trabajo constituyen un sistema de proceso de mecanizado.Se estudiarán varios fenómenos y leyes del proceso de corte de metales en el estado de movimiento de este sistema.

●Introducción al corte de metales

El corte de metales es un proceso en el que se utilizan herramientas de corte para eliminar el exceso de material de una pieza de trabajo, para obtener piezas que cumplan con requisitos como la forma, la precisión dimensional y la calidad de la superficie.Se deben cumplir tres condiciones para realizar este proceso de corte: debe haber un movimiento relativo entre la pieza y la herramienta, es decir, movimiento de corte;el material de la herramienta debe tener un cierto rendimiento de corte;la herramienta debe tener parámetros geométricos apropiados, es decir, el ángulo de corte.El proceso de corte de metales se realiza mediante máquinas herramienta o herramientas manuales.Los métodos principales incluyen torneado, fresado, cepillado, esmerilado, taladrado, mandrinado, procesamiento de engranajes, grabado, aserrado, limado, raspado, esmerilado, escariado, rosca de grifo, rosca de manguito, etc. Aunque existen varias formas, tienen fenómenos comunes y leyes en muchos aspectos.Estos fenómenos y leyes son la base común para aprender varios métodos de corte.

●Contenido del tema

Descripción general

Los contenidos principales incluyen la formación y deformación de virutas en el corte de metales, la fuerza de corte y el trabajo de corte, el calor y la temperatura de corte, el mecanismo de desgaste de la herramienta y la vida útil de la herramienta, la vibración de corte y la calidad de la superficie de mecanizado.

Mecanismo de formación de virutas

Desde un punto de vista mecánico, según el modelo simplificado, el proceso de formación de virutas de metal es similar al de empujar una pila de cartas a otras posiciones con una herramienta.El deslizamiento mutuo entre las tarjetas significa que la deformación por cizallamiento del área de corte del metal pasa a través de este.Después de este tipo de deformación, cuando las virutas fluyen desde el frente de la herramienta, se produce una mayor deformación por fricción en la interfaz entre la herramienta y la viruta.Generalmente, el grosor de la viruta es mayor que el grosor del corte y la longitud de la viruta es más corta que la longitud del corte.Este fenómeno se denomina deformación del chip.La deformación por cizallamiento provocada por la compresión del metal por la parte delantera de la herramienta es una característica del proceso de corte de metales.Debido a los diferentes materiales de la pieza de trabajo, herramientas y condiciones de corte, el grado de deformación de la viruta también es diferente, por lo que se pueden obtener varios tipos de viruta.

Tumor acumulado

Al cortar acero en general u otros materiales plásticos a velocidades bajas y medias, existe fricción entre la viruta y el frente de la herramienta.Si la capa delgada en el chip inmediatamente en frente de la herramienta se separa de la matriz del chip bajo la acción de una presión y temperatura más altas, pero se une en el frente de la herramienta, y luego se une capa por capa, y una cuña- El material de virutas con forma que ha sufrido una deformación severa tiende a acumularse cerca de la punta de la herramienta, lo que se denomina filo de acumulación.La dureza del borde acumulado es más del doble que la del material base y puede reemplazar el borde de corte.La parte inferior del borde construido es relativamente estable.No hay una línea divisoria obvia entre la parte superior y la pieza de trabajo y las virutas.Es fácil de romper y caer.Algunos de ellos se quitan con las virutas y otros permanecen en la superficie de procesamiento, lo que hace que la pieza de trabajo sea áspera.Por lo tanto, debemos tratar de evitar o inhibir la formación del borde de acumulación durante el acabado.La generación, el crecimiento y el desprendimiento del filo acumulado es un proceso dinámico cíclico, que hace que el ángulo de inclinación real y la profundidad de corte de la herramienta cambien en consecuencia, provocando fluctuaciones en la fuerza de corte y afectando la estabilidad del procesamiento.En general, cuando la velocidad de corte es muy baja o muy alta porque no hay una condición necesaria para producir un borde de acumulación, no se genera ningún borde de acumulación.

● Puntos técnicos

Fuerza de corte

Al cortar, la parte delantera y trasera de la herramienta están sujetas a la fuerza normal y a la fuerza de fricción.Estas fuerzas forman una fuerza resultante F. En el torneado exterior, la fuerza de corte resultante F generalmente se descompone en tres componentes de fuerzas perpendiculares entre sí: Fuerza tangencial F── Es perpendicular a la superficie base de la herramienta en la dirección de la velocidad de corte, a menudo llamada fuerza fuerza de corte principal;fuerza radial F──en un plano paralelo a la superficie base, perpendicular a la dirección de avance, también llamado empuje;fuerza axial F──in En un plano paralelo al plano base y paralelo a la dirección de avance, también se denomina fuerza de avance.En general, F es el más grande y F y F son pequeños.Debido a las diferentes calidades de rectificado y condiciones de desgaste de los parámetros geométricos de la herramienta y el cambio de las condiciones de corte, la relación de F y F a F varía en un amplio rango.

La fuerza de corte real en el proceso de corte se puede medir con un dinamómetro de fuerza.Hay muchos tipos de dinamómetros, los dinamómetros de alambre de resistencia y de cristal piezoeléctrico son los más utilizados.Después de calibrar el dinamómetro, se puede medir el tamaño de cada componente del proceso de corte.

Calor de corte

Al cortar metal, el trabajo realizado por la deformación cortante de las virutas y el trabajo realizado por la fricción entre la parte delantera y trasera de la herramienta se convierten en calor.Este calor se llama calor de corte.Cuando se utiliza fluido de corte, el calor de corte en la herramienta, la pieza de trabajo y las virutas se lleva principalmente por el fluido de corte;cuando no se usa el fluido de corte, el calor de corte es principalmente transportado o transmitido por las virutas, la pieza de trabajo y la herramienta, de los cuales el calor transportado por las virutas es el mayor, y el calor se transfiere.Aunque el calor de la herramienta es pequeño, la temperatura en la parte delantera y trasera afecta el proceso de corte y el desgaste de la herramienta, por lo que es muy necesario comprender la ley de los cambios de temperatura de corte.

Temperatura de corte

Durante el proceso de corte, las temperaturas en la zona de corte son diferentes, formando un campo de temperatura para la distribución de temperatura de las virutas y la pieza de trabajo.Este campo de temperatura afecta la deformación de las virutas, el tamaño del filo acumulado, la calidad de la superficie maquinada, la precisión del maquinado y el desgaste de la herramienta.Afecta el aumento de la velocidad de corte.En términos generales, el metal en la zona de corte se convierte en virutas después de ser cortado y deformado, y luego se frota con más violencia contra la parte delantera de la herramienta.Por lo tanto, el punto más alto de distribución de temperatura en el campo de temperatura no está en el borde con la mayor presión positiva, sino en el frente. La parte superior está a cierta distancia del borde de corte.La distribución de temperatura en el área de corte debe medirse mediante el método de termopar manual o el método de medición de temperatura por infrarrojos.La temperatura medida por el método del termopar natural es solo la temperatura promedio de la zona de corte.

Desgaste de la herramienta

El desgaste de la herramienta durante el corte es un resultado integral de los efectos físicos y químicos del calor de corte y la fricción mecánica.El desgaste de la herramienta se manifiesta como bandas de desgaste, muescas y virutas en la parte posterior de la herramienta, desgaste en forma de media luna que a menudo aparece en la parte delantera y, a veces, picaduras de oxidación y desgaste en forma de ranura en la parte posterior auxiliar.Cuando estos desgastes se extienden hasta cierto punto, la herramienta fallará y no podrá utilizarse.Los factores para el desgaste gradual de las herramientas generalmente incluyen el desgaste abrasivo, el desgaste adhesivo, el desgaste por difusión, el desgaste por oxidación, el desgaste por agrietamiento térmico y la deformación plástica.Bajo diferentes condiciones de corte, especialmente a diferentes velocidades de corte, la herramienta se ve afectada por uno o más de los mecanismos de desgaste mencionados anteriormente.Por ejemplo, a velocidades de corte más bajas, las herramientas generalmente se dañan debido al desgaste abrasivo o adhesivo;a velocidades más altas, es probable que ocurra desgaste por difusión, desgaste por oxidación y deformación plástica.

Herramienta de vida

El tiempo de corte transcurrido antes de que la herramienta comience a cortar y alcance el criterio de vida útil de la herramienta se denomina vida útil de la herramienta.El criterio de vida útil de la herramienta generalmente utiliza un valor predeterminado de desgaste de la herramienta.La aparición de un determinado fenómeno también se puede utilizar como criterio, como la intensificación de la vibración. La rugosidad de la superficie mecanizada se deteriora, la rotura de virutas y el astillado no son buenos.Después de alcanzar la vida útil de la herramienta, la herramienta se debe volver a rectificar, indexar o desechar.La suma de la vida útil de la herramienta antes de desecharla se denomina vida útil total de la herramienta.

En la producción, la vida útil de la herramienta y la cuota de horas de trabajo propuestas a menudo se determinan de acuerdo con las condiciones de procesamiento según el principio del costo de producción más bajo o la productividad más alta.

maquinabilidad

Esto se refiere a lo fácil que es cortar una pieza en productos calificados.De acuerdo con los requisitos y objetos de procesamiento específicos, se puede utilizar como criterios tales como la duración de la vida útil de la herramienta, la calidad de la superficie procesada, el nivel de tasa de eliminación de metal, el tamaño de la potencia de corte y la dificultad de la viruta. rotura.En producción e investigación experimental, a menudo se utiliza como indicador de la maquinabilidad de un determinado material.Su significado es: cuando la vida útil de la herramienta es de minutos, la velocidad de corte permitió cortar el material.Cuanto mayor sea, mejor será la procesabilidad y, por lo general, demora 60, 30, 20 o 10 minutos.

Superficie de procesamiento Calidad

Por lo general, incluyen rugosidad de la superficie, endurecimiento por trabajo, tensión residual, grietas en la superficie y cambios en la microestructura metalográfica.Hay muchos factores que afectan la calidad de la superficie mecanizada en el corte.Por ejemplo, el radio del filo de corte de la herramienta y el filo de acumulación son los principales factores que afectan la rugosidad de la superficie;el radio de filo romo de la herramienta y el desgaste y las condiciones de corte son los factores que afectan la rugosidad de la superficie.Los principales factores de endurecimiento por trabajo y estrés residual.Por lo tanto, en producción, la calidad de la superficie mecanizada a menudo se mejora cambiando la geometría de la herramienta y seleccionando condiciones de corte razonables.

Vibración de corte

Durante el proceso de corte, a menudo se generan entre la herramienta y la pieza de trabajo vibraciones mecánicas tales como vibración libre, vibración forzada o vibración autoexcitada.La vibración libre es causada por algunos golpes repentinos en las partes de la máquina herramienta y se atenuará gradualmente.La vibración forzada es causada por la fuerza de interferencia alterna continua dentro o fuera de la máquina herramienta, y su influencia en el corte depende del tamaño y la frecuencia de la fuerza de interferencia.La vibración autoexcitada es la vibración inicial causada por la fuerza de interferencia repentina entre la herramienta y la pieza de trabajo, que cambia el ángulo de ataque, el ángulo de incidencia y la velocidad de corte de la herramienta, así como el acoplamiento de vibración, etc., y obtiene el período de la energía en estado estacionario.La energía de la acción sexual promueve y mantiene la vibración.En general, se pueden generar varias vibraciones autoexcitadas primitivas de acuerdo con las condiciones de corte, y las marcas de vibración que quedan en la superficie maquinada producirán vibraciones autoexcitadas regenerativas más comunes.Las diversas vibraciones mencionadas anteriormente suelen afectar a la calidad de la superficie de la herramienta añadida, reducen la vida útil de la máquina herramienta y de la herramienta, reducen la productividad y provocan ruido, que es extremadamente perjudicial y debe eliminarse o reducirse.

Control de virutas

Se refiere al control de la forma y la longitud de las fichas.Al controlar el radio de curvatura y la dirección de descarga de las virutas, las virutas chocan con la pieza de trabajo o la herramienta, y el radio de curvatura de las virutas se ve obligado a aumentar, y la tensión en las virutas aumenta gradualmente hasta que el radio de curvatura de la rota las virutas se pueden cambiar cambiando el radio de curvatura de la viruta.El grosor, los canales de viruta o los rompevirutas se rectifican en la parte delantera de la herramienta para controlar, y su dirección de descarga se controla principalmente mediante la selección de un ángulo de entrada y una inclinación de la hoja razonables.La gente moderna ha sido capaz de usar códigos de dos o tres dígitos para representar la forma de varios chips, y en general se cree que los chips de curvas cortas tienen formas razonables para romper chips.

Fluido de corte

También llamado fluido lubricante refrigerante, se utiliza para reducir la fricción durante el proceso de corte y disminuir la temperatura de corte para mejorar la vida útil de la herramienta, la calidad del procesamiento y la eficiencia de la producción.Los fluidos de corte comúnmente utilizados incluyen aceite de corte, emulsión y fluido de corte químico.