Además de los parámetros de mecanizado, el material de la pieza de trabajo y el material de la herramienta, la geometría de la herramienta juega un papel importante en la determinación de la vida útil de la misma. Los parámetros geométricos de la herramienta se dividen en estructuras macro y micro.
Parámetros Geométricos Macro
Estos incluyen factores como el ángulo de desprendimiento, el ángulo de alivio, el ángulo de hélice y la longitud de la herramienta, los cuales influyen en el rendimiento de corte:
- Aumentar el ángulo de desprendimiento reduce la temperatura de corte y prolonga la vida útil de la herramienta, pero un ángulo de desprendimiento excesivo puede debilitar la resistencia del filo.
- Disminuir el ángulo de alivio mejora la disipación de calor, lo que aumenta la vida útil de la herramienta.
- Aumentar el ángulo de hélice afila el filo de corte y mejora la durabilidad, pero un ángulo de hélice demasiado grande puede aumentar la fuerza axial.
Parámetros Geométricos Micro
El micro-filo de la herramienta, ubicado en la conexión entre las caras de desprendimiento y de alivio, es fundamental. Esta área contacta directamente con el material de la pieza de trabajo, influyendo en la fuerza de corte, la temperatura, el esfuerzo y la deformación, y afectando así la vida útil de la herramienta. Optimizar la estructura del micro-filo es una estrategia eficaz para prolongar la vida útil de la herramienta.
Medidas para Mejorar la Vida Útil de la Herramienta mediante Preparación del Filo
- Redondeo del Filo: Consiste en eliminar una cantidad mínima de material para crear distintas estructuras de filo y eliminar defectos superficiales.
- Métodos incluyen el redondeo de filo vertical, el granallado y el mecanizado mediante flujo abrasivo magnético.
- Redondeo de Filo Vertical: Aumenta el radio de redondeo a medida que aumentan el tiempo de redondeo y la velocidad de rotación de la herramienta.
- Granallado: Aumenta el radio del micro-filo con una mayor presión de granallado.
- Métodos incluyen el redondeo de filo vertical, el granallado y el mecanizado mediante flujo abrasivo magnético.
Material Abrasivo: Nuevos abrasivos a base de resina epóxica reducen eficazmente la rugosidad superficial del filo de corte.
Antes del desbarby del redondel del borde
Después de desbarby redonde del borde
Después de optimizar la estructura del micro-filo, la vida útil de la herramienta muestra una mejora significativa en comparación con herramientas no optimizadas. El astillado y la progresión del desgaste se reducen notablemente. Cuando el tiempo de corte se controla en menos de 120 minutos, la herramienta optimizada R-1 presenta principalmente desgaste en forma de ranuras, debido a las capas de endurecimiento de la pieza de trabajo y a los grandes gradientes de tensión y temperatura que causan ranuras en la superficie de alivio. En cambio, la herramienta no optimizada R-10 y la herramienta subóptima R-6 también muestran desgaste en ranuras, pero presentan astillado considerable y una banda de desgaste en forma de sierra, lo que indica una progresión de desgaste más rápida.
Resumen:
- Mejora de la Calidad Superficial del Micro-Filo: Después del redondeo del filo, la morfología superficial del micro-filo mejora significativamente. Se eliminan las texturas de rectificado y las cavidades en el micro-filo, eliminando las irregularidades y transformando el filo de afilado a redondeado.
- Incremento Lineal en los Valores de Redondeo del Filo: Los valores de redondeo en las caras de desprendimiento y alivio aumentan de forma casi lineal. Debido a la estructura helicoidal de la fresa, la cara de alivio presenta un valor de redondeo más alto que la cara de desprendimiento. Al inicio del proceso de redondeo, las tasas de redondeo fluctúan pero luego se estabilizan y disminuyen. La diferencia en la tasa de redondeo entre las caras de desprendimiento y alivio influye en la geometría del micro-filo, donde una tasa de redondeo más rápida en la cara de alivio (K < 1) resulta en una estructura de micro-filo tipo “cascada”. El radio del filo redondeado también sigue una relación casi lineal con el tiempo de redondeo, con una desaceleración en la tasa de crecimiento en las etapas finales.
- Desgaste en Forma de Ranura como Tipo Principal de Desgaste: En las herramientas con estructuras de micro-filo no optimizadas o subóptimas, se observa astillado en la cara de alivio en diversos grados. Las herramientas optimizadas suprimen eficazmente el astillado, ralentizan la progresión del desgaste y aumentan la vida útil de la herramienta.
- Aumento Significativo en la Vida Útil de la Herramienta con la Optimización: Entre las seis estrategias de optimización, cada una produjo un aumento notable en la vida útil de la herramienta, con una mejora superior al 15%. La estructura óptima del micro-filo (K = 0.5, R = 11 μm) logró la mejora más significativa, incrementando la vida útil de la herramienta en hasta un 25%.
Esta artículo destaca el papel de la optimización de la estructura del micro-filo en la mejora del rendimiento y la durabilidad de la herramienta.