Fuerza de corte proceso de torneado

1. OBJETIVOS GENERALESOBJETIVOS GENERALES
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Realizar un estudio comparativo de los diferentes modelos de la teoría de corte,
con ensayos experimentales de manera de variar y/o determinar rangos de
aplicación de los modelos teóricos.
1. Utilizar el equipamiento del área de Procesos (Dinamómetro
Piezoelectrico)
2. Estudiar la influencia de profundidad de corte , avance y velocidad de
corte de las fuerzas de mecanizado del torno.
3. Estudiar la influencia del espesor de viruta en Ks.

2. ESTUDIO DE LAS FUERZAS DE CORTE EN EL TORNEADOESTUDIO DE LAS FUERZAS DE CORTE EN EL TORNEADO
DEFINICION DE LAS FUERZAS DE
CORTE PRESENTES EN EL
TORNEADO
• Fuerza de corte: La fuerza de corte Fc ( también conocida como fuerza
principal de corte) es la proyección de la fuerza de mecanizado Fu sobre la
dirección de corte.
• Fuerza de avance: La fuerza de avance Fa es la proyección de la fuerza de
mecanizado Fu sobre la dirección del avance.
• Fuerza de rechazo: La fuerza de rechazo Fp es una proyección de la fuerza de
mecanizado Fu sobre la perpendicular al plano de trabajo.

3. DETERMINACION DE LA IMPORTANCIA DE LA FUERZA PRINCIPAL DE CORDETERMINACION DE LA IMPORTANCIA DE LA FUERZA PRINCIPAL DE CORTETE
RESPECTO A LAS OTRASRESPECTO A LAS OTRAS
Potencia de Mecanizado:
Potencia de corte: La potencia de corte Nc es el producto de la fuerza de corte Fc con
la velocidad de corte Vc . Para Fc en Kg y Vc en m/min, tenemos:
( )
60 75
Fc Vc
Nc CV
⋅
=
⋅
Potencia de avance: La potencia de avance Na es el producto de la fuerza de avance Pa
con una velocidad de avance Va. Para Pa en Kg y Va en mm/min tenemos que:
( )
1000 60 75
Fa Va
Na CV
⋅
=
⋅ ⋅

4. A travA travéés de estas 2 ecuaciones se tiene que:s de estas 2 ecuaciones se tiene que:
1000Nc Fc Vc
Na Fa Va
⋅ ⋅
=
⋅
En el torneado se cumple la siguiente relación:
Nc Fc d n
Na Fa a n
π ⋅ ⋅
= ⋅
⋅
Donde :
d = diámetro de la pieza en mm
a= avance en mm/vuelta
n= rotación en rpm
Simplificando los valores “n” nos queda comparar el término “ π • d ”
contra el término “ a ” . Evidentemente el primer término es mucho mayor
que el segundo , agregando a ello de que Fc > Fa . Se tiene que la potencia Nc
>>> Na y por lo tanto Nc ≈ Ne ( Ne = Nc + Na ) . Por este motivo Fc pasa a
llamarse “Fuerza Principal de Corte”.
Motivo suficiente para que nos detengamos un poco en analizar esta fuerza

5. FUERZA PRINCIPAL DE CORTEFUERZA PRINCIPAL DE CORTE PcPc
Se define a la Fuerza Principal de Corte como:
Fc = Ks · s
Donde:
Ks : presión especifica de corte, esto es, una
fuerza de corte por una unidad de área de la
sección de corte.
s : área de sección de corte
hbaps ⋅=⋅=
Factores que influyen en el valor de Ks:
• material de la pieza
• sección de corte
• geometría de la herramienta
• ángulos de ataque
• desgaste de la herramienta
• velocidad de corte
• fluido de corte
• rigidez de la herramienta

6. MODELOS DE CORTE PARA DETERMINAR EL VALOR DEMODELOS DE CORTE PARA DETERMINAR EL VALOR DE PcPc
SE POSTULAN LOS SIGUIENTES MODELOS DE CORTE
• ASME : La sociedad norteamericana de ingenieros mecánicos determinó una formula sencilla
para la determinacion del valor Ks , en donde el avance es el parámetro mas importante:
Donde :
Ca : constante del material
a : avance en mm
n : 0,2 para aceros
0,3 para fierro fundido
n
a
a
C
Ks =
• AWF : La asociacion de producción económica de Alemania presenta una fórmula tan
simple como la anterior basado tambien en la importancia de la accion del avance en el valor
de Ks.
447,0
a
C
Ks W
=
Donde: CW = constante del material
a = avance

7. • KRONENBERG : Este autor basa su modelo en la incorporacion de nuevos parametros , tales
como la resistencia a la ruptura del material σr , la posición del ángulo γ y la introdución de la
profundidad de corte. Se define como :
1 2C KSF C F F= ⋅ ⋅
Donde :
Fc : Fuerza principal de Corte en Kg
Cks : Coeficiente obtenido a partir del valor
de la resistencia a la ruptura del material y
del angulo γ , para un indice de esbeltez G
igual a 5 y una seccion de corte s de 1mm2
F1 : Factor de corrección para una
sección de corte diferente a 1mm2
F2 : Factor de corrección para diferentes
índices de esbeltez G .
a
p
G =
p : profundidad de corte en mm
a : avance en mm / rev

8. • KIENZLE : Es una formula obtenida a partir del valor Ks y el espesor de material h . Luego de un
procedimiento de curvas, se obtiene que para unas condiciones especificas de trabajo se postula que:
Z
S
h
K
Ks 1
=
Donde :
Ks1 : constante específica del metal para una sección de corte de 1 mm de
espesor por 1 mm de ancho .
z : coeficiente angular de la recta.
h : espesor de la viruta.
Entonces:
1
1
z
SFc Ks h b K h b−
= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ b : ancho de la viruta
La tabla de valores para 1-z y KS1 se puede ver a continuación para unas
condiciones bien particulares de trabajo:

9. FUERZA DE AVANCE Y DE RECHAZOFUERZA DE AVANCE Y DE RECHAZO
La aparición de estas 2 fuerzas son como consecuencia de la acción de la arista principal de corte de
una herramienta sobre el material a mecanizar . Es simplemente la descomposición de 2 fuerzas
ortogonales de la fuerza normal que se produce como reacción por la acción de la herramienta sobre la
probeta. La Fuerza de Avance es paralela al Plano de Corte y la Fuerza de Rechazo es perpendicular a
este mismo plano . Sus valores dependen de la inclinación del ángulo χ y de la cuantificación del radio
de punta de la herramienta.
En General
χ
Fa
Ft
Fr1
Fr2 Tenemos que:
Fa = Ft sen χ ; Fr = Fr1 cos χ + Fr2
Para radio de punta distinto de 0.
En el caso particular en que radio de punta
igual a 0. Tenemos :
Fr = Ft cos χ ; Fa = Ft sen χ
Ft : Fuerza total recibida en el filo de la
herramienta (normal al filo de la
herramienta).
Fa : Fuerza de Avance.
Fr1 : Fuerza de Rechazo recibida en el filo de la
herramienta.
Fr2 : Fuerza de Rechazo recibida en el radio de
punta de la herramienta.
χ
Donde:

10. CCÓÓMO CALCULAR EL VALOR DE LA FUERZA DE AVANCE Y DE RECHAZO?MO CALCULAR EL VALOR DE LA FUERZA DE AVANCE Y DE RECHAZO?
Pa’
p
a
Va’ a
Va
Cv
Cγ
γ
Vc
Va’
Cχ
Cλ
λ
Cr
p
χ
'Fa Pa Cr C C C Cvχ λ γ= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
Para la fuerza de avance Pa :
Donde:
Pa’: Fuerza de avance nominal
Cr : Coeficiente de corrección según el
radio de curvatura de la herramienta
Cχ : Coeficiente de corrección según la
posición del ángulo χ
Cλ : Coeficiente de corrección según la
posición del ángulo λ
Cγ : Coeficiente de corrección según la
posición del ángulo γ
Cv : Coeficiente de corrección según la
velocidad de corte.

11. Para la fuerza de rechazo Pr :
Fr = Pr’ • Cγ’ •Cv’ (Cp) + Pr2 +Pr3
Donde:
Pr’ : es el valor de la fuerza de rechazo
nominal.
Cγ’: es el coeficiente de corrección
según el ángulo γ
Cv’ : es el coeficiente de corrección según
la velocidad de corte.
Cp : es el coeficiente de corrección
según la profundidad de corte.
Pr2 : es la componente de la fuerza de
rechazo según la influencia del ángulo χ
Pr3 : es la componente de la fuerza de
rechazo según la influencia del ángulo λ.
p
Cp Cγ’
Cv’
λχ
γ
Pp3
Pp2
a
a
Pp’
Rp
Vc

12. DESARROLLO EXPERIMENTAL :DESARROLLO EXPERIMENTAL :
La experiencia realizada consiste en hacer un desbaste de una probeta en un torno , con
una herramienta de corte que va montada en un portaherramienta , la cual está situada
encima del dinamómetro . Este dinamómetro esta conectado a una unidad de control y
por éste mismo a un PC , el cual registra toda la actividad , en unidad de voltaje , de lo
que sucede en este desbaste.
Esto tiene como objetivo medir las 3 componentes de Fuerza de Mecanizado que se
producen en el torneado y proceder a compararlas con los valores teóricos de Fuerzas de
Mecanizado para valores de parámetros de corte bien específicos.