Durante el mecanizado CNC, al cortar acero, aluminio u otros metales dúctiles a velocidades bajas o medias, puede formarse una pequeña masa de metal adherida a la cara de ataque de la herramienta de corte. Este metal adherido se conoce como rebaba de metal. Pero, ¿sabe cómo se forma una rebaba de metal? ¿Y qué efectos tiene en el proceso de mecanizado?
Causas del borde urbanizado (BUE, por sus siglas en inglés)
Cuando Mecanizado CNC de materiales dúctiles En el caso del acero, bajo condiciones de velocidad de corte relativamente baja, donde se forman virutas continuas, una masa metálica triangular en forma de cuña suele adherirse a la cara de ataque cerca del filo de corte. Esta masa metálica adherida se conoce como filo acumulado (BUE, por sus siglas en inglés), como se ilustra en la figura. La dureza del BUE es extremadamente alta, típicamente 2 a 3 veces mayor que la del material de la pieza de trabajo. Cuando el BUE alcanza un estado estable, puede reemplazar temporalmente el filo de corte durante la acción de corte. El tamaño del BUE se representa comúnmente por su altura, denotada como (H_b).
Durante el corte, se produce una fuerte fricción entre la parte inferior de la viruta y la cara de ataque de la herramienta. Cuando la interfaz de contacto alcanza una temperatura determinada bajo alta presión, el material de la pieza se adhiere a la cara de ataque mediante adhesión, también conocida como "soldadura en frío". A medida que la viruta fluye continuamente sobre la capa de metal adherido, si la temperatura y la presión se mantienen adecuadas, el material en la parte inferior de la viruta también se ve obstaculizado. Este se adhiere a la capa previamente soldada en frío en la cara de ataque. Como resultado, la capa adherida crece gradualmente y finalmente forma un filo recrecido.
La formación y el crecimiento de BUE están estrechamente relacionados con las propiedades del material de la pieza, así como con la distribución de temperatura y presión en la zona de corte. Los materiales con mayor tendencia al endurecimiento por deformación son más propensos a generar BUE. Cuando la temperatura y la presión en la zona de corte son demasiado bajas, no se forma BUE. Por el contrario, cuando la temperatura es excesivamente alta, el material se ablanda y la formación de BUE también se suprime. En el acero al carbono, la altura de BUE alcanza su máximo cuando la temperatura en la zona de corte es de aproximadamente 300–350 °C, mientras que BUE desaparece automáticamente una vez que la temperatura supera los 500 °C.
Cuando la profundidad de corte (a_p) y la velocidad de avance (f) permanecen constantes, la altura BUE (H_b) está estrechamente relacionada con la velocidad de corte (v_c), porque el calor generado durante el corte aumenta con el aumento de la velocidad de corte. Como se muestra en la figura:
- Región I: Zona de baja velocidad donde no se forman BUE
- Región II: La altura de BUE aumenta a medida que (v_c) aumenta.
- Región III: La altura de BUE disminuye a medida que (v_c) aumenta.
- Región IV: No se admiten formularios BUE
Influencias del borde construido
(1) Aumento del ángulo de inclinación efectivo
El BUE adherido a la cara de ataque aumenta eficazmente el ángulo de ataque real de la herramienta (véase la figura), reduciendo así las fuerzas de corte.
(2) Variación en el espesor de corte
La parte frontal del BUE se extiende más allá del filo de corte, aumentando el espesor de corte real en un incremento de ( Δ h_D ). A medida que crece el BUE, ( Δ h_D ) aumenta gradualmente. Una vez que el BUE se rompe o se desprende de la cara de ataque, ( Δ h_D) disminuye rápidamente. Dado que la formación, el crecimiento y el desprendimiento de BUE ocurren cíclicamente, las fluctuaciones en el espesor de corte conducen inevitablemente a variaciones en la fuerza de corte.
(3) Aumento de la rugosidad superficial
La porción de material remanente que sobresale del filo de corte presenta una forma y altura irregulares, lo que aumenta la rugosidad de la superficie mecanizada. Además, los fragmentos desprendidos del material remanente pueden incrustarse en la superficie mecanizada, degradando aún más su calidad.
(4) Influencia en la vida útil de la herramienta
Una capa de material de desprendimiento estable adherida a la cara de ataque puede reemplazar temporalmente el filo de corte durante el mecanizado, reduciendo así el desgaste directo de la herramienta y prolongando su vida útil. Sin embargo, si la capa de material de desprendimiento se desprende repetidamente de la cara de ataque, puede arrancar partículas de material de la propia cara de ataque —especialmente en herramientas de carburo—, lo que acelera el desgaste y reduce la vida útil de la herramienta.
Medidas para prevenir la acumulación de bordillos
La influencia de la rebaba en el proceso de corte tiene aspectos tanto beneficiosos como perjudiciales. Durante el desbaste, donde la precisión dimensional y los requisitos de acabado superficial son relativamente bajos, la rebaba puede facilitar el proceso de corte actuando como un filo de corte temporal. Sin embargo, durante el acabado, la rebaba debe minimizarse o eliminarse para garantizar la precisión dimensional y la integridad superficial.
Se pueden adoptar las siguientes medidas para suprimir la formación de BUE:
- Seleccione correctamente la velocidad de corte para evitar el rango de velocidad media, donde es más probable que se forme BUE (recorte excesivo).
- Utilice fluidos de corte con excelentes propiedades lubricantes para reducir la fricción entre la parte inferior de la viruta y la cara de ataque de la herramienta.
- Aumente el ángulo de ataque de la herramienta para reducir la presión entre la cara de ataque y la viruta.
- Aumentar adecuadamente la dureza del material de la pieza de trabajo para reducir su tendencia al endurecimiento por deformación.
