Como punto de partida para establecer las condiciones de corte, es muy útil utilizar los catálogos de los principales fabricantes de herramientas de corte y comparar las distintas opciones y condiciones de corte, según la operación, material a mecanizar y herramienta de corte seleccionada (Kobelco 2002). En general las condiciones de corte limitadas en las operaciones de fresado son el avance por diente,
fz[mm/diente], la velocidad de corte, Vc [m/min] y las profundidades de corte axial y radial, ap [mm]
y ae [mm] respectivamente. A partir de estos datos iniciales se extraen las condiciones de corte para la programación de la máquina, la velocidad de giro, S [min-1] (Ec. 1.3) y la velocidad de avance lineal
de la herramienta, F [mm/min] (Ec. 1.4).
D
Vc
S
·
1000
Ec. 1.3Donde D [mm] es el diámetro de herramienta de corte, del elemento en rotación.
S
fz
z
F
·
·
Ec. 1.4Donde z es el número de labios o aristas de corte de la herramienta, fz [mm/diente] es el avance por diente, por arista de corte. El avance por revolución f [mm/rev] en las operaciones de fresado se calcula al multiplicar estas dos variables, z y fz.
Es importante adaptar las condiciones de corte a la geometría de la pieza a mecanizar y cumplir con la calidad superficial exigida. Por otra parte la máquina-herramienta debe disponer de las suficientes prestaciones, en cuanto a velocidades máximas de giro y de avance lineal. Las condiciones de corte se limitarán en función del tipo concreto de herramienta, su diámetro de corte, operación de
46 mecanizado o del material de trabajo. Por ejemplo, se muestra a continuación la selección de las condiciones de corte a establecer para el fresado de acero endurecido (con dureza 45-55 HRC), en la operación de contorneado de superficies planas, al utilizar las siguientes herramientas integrales de metal duro, con recubrimiento, con diámetro de corte D = 6 mm, según el catálogo del fabricante (Mitsubishi 2014):
VF-SD D6 (Herramienta de punta plana y con 6 aristas de corte): ap ≤ 1,5 · D, ae = 0,3 mm;
S = 16.000 min-1, F = 5.800 mm/min.
VF-2SB R3 (Herramienta de punta esférica y con 2 aristas de corte): ap < 0,25 mm, ae ≤ 0,2 · R; S = 21.000 min-1, F = 8.400 mm/min (si
< 15º); ó S = 13.000 min-1, F = 2.600 mm/min(si
> 15º). Donde
es el ángulo de inclinación de la superficie respecto el eje horizontal.Las condiciones de corte más elevadas para la herramienta de punta esférica VF-2SB, en superficies con un ángulo
< 15º, son debidas a la consideración de la velocidad de corte efectiva, en función del diámetro efectivo de corte real.Para herramientas de punta esférica, en operaciones de mecanizado de superficies planas, se utiliza la Ec. 1.5 para obtener el diámetro efectivo de corte de la herramienta, De [mm], función de la profundidad de corte axial, ap [mm] y del diámetro de corte de la herramienta de punta esférica,
D[mm].
)
·(
·
2
ap
D
ap
De
Ec. 1.5Donde ap es la profundidad de corte axial y D el diámetro de la herramienta de punta esférica. La Ec. 1.5 es útil cuando se plantean las condiciones de corte para una operación de mecanizado en concreto, pues las condiciones de trabajo deben hallarse dentro de unos límites, en función de las características del proceso de mecanizado, en especial, en función del tipo y dureza del material de la pieza a mecanizar y de la herramienta de corte. Para unas condiciones de mecanizado concretas, al considerar el diámetro efectivo, para una velocidad de corte limitada por el proceso, se puede calcular una velocidad de giro mayor y por lo tanto un avance lineal mayor.
Para este tipo de operaciones de mecanizado, y en especial en la fase de acabado, la profundidad de corte axial ap, siempre será inferior al radio de la herramienta y el diámetro efectivo De, inferior al diámetro de la herramienta, D, tal como puede apreciarse en la Figura 1.17 (Sartorius 2008). En el
47 caso de la herramienta de punta plana, el diámetro de la herramienta, siempre es igual al diámetro efectivo, para cualquier profundidad de corte axial.
Figura 1.17. Diámetro efectivo De, función de ap. Fte.: (Sartorius 2008)
Al establecer los valores de las profundidades de corte, por ejemplo, al definir el excedente de material para la fase de acabado, deben vigilarse los valores mínimos de estas profundidades de corte. En función de la geometría de la herramienta y el desgaste que se irá produciendo en el proceso de mecanizado, con unos valores muy pequeños de las profundidades de corte axial y radial, la herramienta no podrá cortar de forma óptima el material y simplemente se deslizará y friccionará sobre la pieza de trabajo. Este hecho elevará la temperatura del proceso y provocará esfuerzos residuales que influirá en el acabado y en la integridad superficial de la pieza (Kalpakjian 2008).
Por otra parte, en herramientas de punta esférica, para fresado en alta velocidad en la fase de acabado, Sandvik recomienda no superar unas profundidades de corte de 0,2 mm, para evitar excesiva flexión en la herramienta y mantener una elevada precisión geométrica a nivel de tolerancias, al mecanizar moldes y matrices (Sandvik 1999). También indica que en muchos casos, es favorable seleccionar una profundidad de corte radial igual al avance por diente, para obtener un acabado superficial más suave y uniforme en todas las direcciones y una textura superficial simétrica que permitirá un pulido posterior más fácil.
Por este motivo, en operaciones de fresado, en la fase de acabado, es interesante calcular el espesor medio de viruta, hm. Una expresión aproximada utilizada, para las operaciones de fresado periférico (contorneado), tal como se muestra en la Ec. 1.6 (Sandvik 1994). Esta ecuación relaciona el avance por diente, fz y la profundidad de corte radial, ae, cuyos valores cuantitativos, en mecanizado en alta velocidad, suelen ser muy pequeños, por lo que dará unos resultados de espesor medio de viruta
48 también muy pequeño. Sandvik recomienda para fresado periférico valores de hm entre 0,04 – 0,20 mm, aunque este valor se debería concretar para un determinado diámetro de herramienta, a las características y dureza del material a mecanizar (Marín 1997).
D
ae
fz
hm
·
Ec. 1.6Donde ae, es la profundidad de corte radial y D el diámetro de la herramienta de corte.