The influence of mechanical properties of workpiece material on the main cutting force in face milling

Influencia de las propiedades mecánicas del material de la pieza en la fuerza de corte principal en el fresado frontal

El artículo presenta la investigación de las fuerzas de corte en el fresado frontal de tres materiales diferentes: acero Č 4732 (EN42CrMo4), fundición nodular NL500 (EN-GJS-500-7) y silumina AlSi10Mg (EN AC-AlSi10Mg). Los resultados obtenidos muestran que los valores de dureza y resistencia a la tracción del material de la pieza tienen una influencia significativa en la fuerza de corte principal y, por tanto, en la energía de corte en el mecanizado.

INTRODUCCIÓN

Existen varios criterios para evaluar la maquinabilidad de los materiales, y los más utilizados son: la vida útil de la herramienta (que influye en el tiempo de mecanizado y en los costes de producción), las fuerzas de corte (que influyen en el consumo de energía), las temperaturas de corte (que influyen en el desgaste de la herramienta), la calidad de la superficie mecanizada y la forma de la viruta. Según estos criterios, una mejor mecanizabilidad del material se debe a: una mayor vida útil de la herramienta de corte, una mayor productividad (la cantidad de viruta eliminada), una mejor calidad de la superficie mecanizada, menores fuerzas de corte, menores temperaturas de corte y formas de viruta más favorables, siempre que se hayan conseguido en las mismas condiciones. En el mecanizado de diversos materiales, en condiciones de mecanizado constantes, las diversas fuerzas de corte deben su origen a las diferentes propiedades físicas y químicas del material de la pieza. La resistencia a la tracción y la dureza son propiedades típicas del material que influyen en la fuerza de corte principal. Existe, por supuesto, un conjunto de otras propiedades del material, como la microestructura, el tamaño y la forma de los granos de cristal, el tipo y la cantidad de impurezas y similares, que también ejercen influencia sobre la fuerza de corte principal.

El artículo presenta las investigaciones sobre las fuerzas de corte en el fresado frontal de piezas de trabajo de tres materiales diferentes (acero para perfeccionamiento, fundición nodular y silumina). Para calcular las fuerzas de corte, se determinan las constantes de la ecuación de Kienzle mediante la aplicación del modelo que permite un uso racional de los recursos de tiempo del laboratorio y un consumo reducido de material de la pieza [1]. A partir de las constantes calculadas, se puede calcular la fuerza de corte principal para unas condiciones de corte adecuadas y comparar así la maquinabilidad de los materiales por separado.

MODELO DE FUERZAS DE CORTE

En el fresado frontal, las fuerzas de corte ejercidas por el diente de la fresa sobre la pieza son variables en el tiempo y en el espacio. La figura 1 presenta el esquema de fuerzas de corte en el fresado frontal de un diente (un área sombreada es una viruta eliminada por un diente por revolución).