Eliminación de material en operaciones de mecanizado: explicado
Los métodos tradicionales de eliminación de material en operaciones de mecanizado siempre han sido la columna vertebral de la industria manufacturera. Esto se debe a varias razones, como proporcionar buenas tolerancias dimensionales, rentabilidad y alta productividad.
Durante una operación de mecanizado ortogonal, el material se elimina de la pieza de trabajo mediante fuerzas de corte. Además, se induce una fuerza de empuje perpendicular a la dirección de corte. Esta fuerza de empuje puede ser hacia arriba o hacia abajo.
Un examen minucioso de la operación de corte revela que el material se elimina de la pieza de trabajo mediante una acción de corte. En este proceso, diferentes capas de átomos se deslizan unas sobre otras, lo que da como resultado un cambio de espesor del material sin cortar al material cortado. Este fenómeno ocurre en una región llamada zona de cizalla.
Para los propósitos de esta discusión, supongamos que el corte ocurre en un solo plano, conocido como teoría del plano de corte. Según esta teoría, el material de la región no cortada sufre una transformación repentina a lo largo de este plano. Delgadas capas de material se deslizan a través de este plano, lo que produce un cambio de espesor.
Determinar la orientación de este plano de corte, o ángulo de corte, es crucial en el análisis de mecanizado. El ángulo de corte puede variar durante una operación de mecanizado, como se muestra en las figuras. A medida que disminuye el ángulo de corte, aumenta el espesor de la viruta.
Una forma de predecir el ángulo de corte es suponiendo que el plano de corte se ajusta para minimizar la energía requerida para la operación de corte. El corte se realizará en un plano donde se produzca el máximo esfuerzo cortante, asegurando que se minimicen la fuerza y el trabajo necesarios para el corte.
El esfuerzo cortante se puede calcular utilizando la ecuación proporcionada, que tiene en cuenta el ángulo de fricción entre la herramienta y la interfaz de la pieza de trabajo. Al diferenciar esta ecuación con respecto a Phi y establecerla en cero, se puede determinar el plano en el que el esfuerzo cortante es máximo. Este método se conoce como análisis de comerciantes.
Si bien es posible que los resultados obtenidos del análisis de comerciantes no siempre se alineen perfectamente con los resultados experimentales, sigue siendo una suposición confiable. También están disponibles varios otros modelos para analizar las fuerzas de corte en operaciones de mecanizado.
Vale la pena señalar que la suposición del flujo de material antes y después de la operación de corte sigue siendo válida siempre que el ancho del material no aumente significativamente durante el mecanizado.
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