Evaluación de la fuerza de corte, rugosidad y desgaste, como criterio de maquinabilidad en procesos de torneado del acero endurecido aisi 4340 utilizando insertos de carburos recubiertos
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Date
2019-06
Authors
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
Se investigo cómo influyen los parámetros de corte sobre las fuerzas de corte, acabado
superficial y desgaste de la herramienta, en barras de acero endurecido AISI 4340 (45HR), sometidas a torneado duro en seco, utilizando insertos de carburos recubiertos. A partir de barras de 38 Ø mm de diámetro previamente endurecidas a 45 HRC (bonificado) se confeccionaron probetas de 36 mm Ø y 200 mm de longitud, las que fueron marcadas para un tiempo de maquinado. El torneado se realizó en un torno paralelo, siguiendo el modelo de corte ortogonal, utilizando insertos de carburo
recubiertos. Se utilizaron 4 parámetros de corte: velocidad, avance, profundidad y tiempo de maquinado en 4 niveles distintos. Para la medición de las fuerzas de corte se utilizo un dinamómetro del tipo octogonal que incorpora dos galgas extensiométricas que se conectan en ½ puente de Wheatstone los que a su vez están conectados a un registrador de deformaciones que proporciona la lectura de la fuerza de corte. Para la medición de rugosidad se utilizo un rugosímetro digital Mitutoyo con un palpador de diamante con un radio en la nariz de 2.5 a 10 μm, La medición del desgaste se hizo de manera indirecta, empleando un micrómetro digital y en cada parada de tiempo se midio la reducción del diámetro (μm) de la pieza, asumiendo que esta variación de medida debe coincidir con el desgaste de la herramienta en gran parte atribuida al desgaste en el flanco. Se encontró que la fuerza de corte aumenta con la velocidad de avance para un valor dado de profundidad de corte y con un aumento adicional en la profundidad de corte, la fuerza de corte también aumenta. La combinación de baja velocidad de avance, baja
profundidad de corte y bajo tiempo de maquinado con alta velocidad de corte es
beneficiosa para minimizar el valor de la fuerza de corte. La rugosidad de la superficie es sensible a las variaciones en la velocidad de avance a valores más bajos de velocidad
de corte en comparación con valores de velocidad de corte más altos. Se observa una mejor calidad superficial con una mayor velocidad de corte y con una menor velocidad
de avance. El desgaste de la herramienta de corte aumenta con el aumento de la velocidad
de corte para todos los valores de velocidades de avance y es sensible a las variaciones de la velocidad de avance para todos los valores de velocidad de corte especificados. Se concluye que el incremento de la velocidad de corte minimiza la fuerza de corte y rugosidad superficial, cuando los otros parámetros sean mínimos y el empleo de la
velocidad de corte y velocidad de avance más bajas pueden reducir el desgaste de la herramienta.
Description
The influence of the cutting parameters on the cutting forces, surface finish and tool wear in hardened steel bars AISI 4340 (45HR), subjected to hard turning in dry, using coated carbide inserts was investigated.
From 38 mm diameter bars previously hardened to 45 HRC, specimens of 36 mm (Ø) and 200 mm in length were made, which were marked for a machining time. The turning was carried out in a lathe, following the orthogonal cutting model, using coated carbide inserts. Four cutting parameters were used: speed, advance, depth and machining time in 4 different levels. For the measurement of the cutting forces, an octagonal type dynamometer was used, which incorporates two strain gauges that are connected in ½ Wheatstone bridge, which in turn are connected to a deformation recorder that provides the reading of the cutting force. For the measurement of roughness, a digital Mitutoyo rugosimeter with a diamond probe with a nose radius of 2.5 to 10 μm was used. The wear measurement was done indirectly, using a digital micrometer and at each time stop was measured the reduction of the diameter (μm) of the piece, assuming that this variation of measurement must coincide with the tool wear, largely attributed to wear on the flank.
It was found that the cutting force increases with the speed of advance for a given value of depth of cut and with an additional increase in the depth of cut, the cutting force also increases. The combination of low feed speed, low cutting depth and low machining time with high cutting speed is beneficial to minimize the value of the cutting force. The roughness of the surface is sensitive to the variations in the speed of advance to lower values of cutting speed compared to values of higher cutting speed. A better surface quality is observed with a higher cutting speed and with a lower speed of advance. The wear of the cutting tool increases with the increase of the cutting speed for all values of feed rates and is sensitive to the variations of the feed rate for all specified cutting speed values. It is concluded, that the increase of the cutting speed minimizes the cutting force and surface roughness when the other parameters are minimal, and the use of the lower cutting speed and advance speed can reduce the tool wear.
Keywords
Fuerzas de corte