Efecto del redondeo de la arista de corte en procesos de mecanizado de la aleación Ti6Al4V
Barra lateral del artículo
Contenido principal del artículo
Resumen
La microgeometría del filo de las herramientas de corte tiene un efecto determinante tanto en su duración como en la calidad del acabado de la pieza. Actualmente se están logrando avances significativos en la implementación de técnicas que permiten obtener con elevada precisión redondeos de arista de corte tanto simétricos como asimétricos. Para aprovechar el potencial de estas tecnologías es necesario determinar el efecto de los distintos tipos de redondeo de filo sobre el rendimiento de la herramienta en función de los parámetros de corte y material mecanizado.
En este trabajo se han desarrollado modelos numéricos bidimensionales de procesos de mecanizado de la aleación Ti6Al4V considerando distintas preparaciones de filo y parámetros de corte. Estos modelos han sido validados a partir de resultados experimentales obtenidos de referencias científicas internacionales.
Los resultados obtenidos confirman la necesidad de emplear elevadas densidades de mallado para poder reproducir el efecto de las distintas preparaciones de filo y la relevancia de establecer redondeos de filo adecuados a cada proceso de mecanizado. El incremento del radio de la arista de corte incrementa la robustez de la herramienta frente a determinados tipos de desgaste como el astillado, pero provoca mayores esfuerzos de corte y temperaturas que aceleran otros mecanismos de desgaste como la abrasión o la difusión. Este efecto es especialmente relevante en los procesos de mecanizado de titanio debido a que este material se vuelve extremadamente reactivo por encima de aproximadamente 600ºC.
Detalles del artículo
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
CC BY-NC-SA 4.0)
El lector puede compartir, copiar y redistribuir el material en cualquier medio o formato, siempre y cuando cumpla con las siguientes condiciones:
-
Atribución (BY): Debe dar crédito adecuado al autor original, proporcionando un enlace a la licencia y señalando si se han realizado cambios.
-
No Comercial (NC): No puede utilizar el material con fines comerciales. Esto significa que no puede venderlo ni obtener ganancias directas de su uso.
-
Compartir Igual (SA): Si adapta, transforma o construye sobre el material, debe distribuir sus contribuciones bajo la misma licencia que el original.
Recuerda que esta licencia no afecta los derechos legales del autor, como el derecho moral o las excepciones de uso justo.
Citas
C. F. Wyen y K. Wegener, “Influence of Cutting Edge Radius on Cutting Forces in Machining Titanium”, CIRP Annals – Manufacturing Technology, 59, 93-96, (2010)
Denkena, D. Biermann. Cutting edge geometries. CIRP Annals, Volume 63, Issue 2, 2014, Pages 631-653, ISSN 0007-8506. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2014.05.009.
K. Zhuang, C. Fu, J. Weng, and C. Hu, “Cutting edge microgeometries in metal cutting: A review,” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 116, no. 7, pp. 2045–2092, Oct. 2021. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-021-07558-6.
K. Bouzakis et al., “Effect of cutting edge preparation of coated tools on their performance in milling various materials,” CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, vol. 7, no. 3, pp. 264–273, 2014. doi: https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2014.05.
E. Bassett, J. K¨ohler, and B. Denkena, “On the honed cutting edge and its side effects during orthogonal turning operations of aisi1045 with coated wc-co inserts,” CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, vol. 5, no. 2, pp. 108–126, 2012. doi: https:/ / doi . org / 10 . 1016 / j . cirpj . 2012 . 03 . 004.
B. Bergmann, T. Grove, Basic principles for the design of cutting edge roundings, CIRP Annals, Volume 67, Issue 1, 2018, Pages 73-78, ISSN 0007-8506, https://doi.org/10.1016/j.cirp.2018.04.019.
P. Mativenga et al, Engineered design of cutting tool material, geometry, and coating for optimal performance and customized applications: A review, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, Volume 52, 2024, Pages 212-228, ISSN 1755-5817, https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2024.06.001.
Ozel T, Zeren E. Finite element analysis of the influence of edge roundness on the stress and temperature fields induced by high speed machining. Int J Adv Manuf Technol 35:255–267, 2007
Tiffe M, Aßmuth R, Saelzer J, Biermann D. Investigation on cutting edge preparation and FEM assisted optimization of the cutting edge micro shape for machining of nickel-base alloy. 04/11 Prod Eng 2019;vol. 13. https://doi.org/ 10.1007/s11740-019-00900-8.
Biermann D, Amuth R, Hess S, Tiffe M. Simulation based analysis and optimisation of the cutting edge micro shape for machining of nickel-base alloys. /01/01/ 2018 Procedia CIRP 2018;vol. 67:284–9. https://doi.org/10.1016/j. procir.2017.12.214.
B. Li, S. Zhang, J. Du, and Y. Sun, “State-of-the-art in cutting performance and surface integrity considering tool edge micro-geometry in metal cutting process,” Journal of Manufacturing Processes, vol. 77, pp. 380–411, 2022. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2022.03.037.