Introducción a los fundamentos del proceso y el desarrollo

La técnica de acabado es una operación de mecanizado de alta productividad que elimina el material en un solo paso utilizando una herramienta multitootencia: el broche. A diferencia de la fresado o el giro, el broche combina parámetros de trabajo duro, semi-acabado y acabado en un solo golpe, lo que lo hace ideal para producir perfiles internos o externos como las teclas, líneas de rendimiento y agujeros de precisión.

El proceso de brochado se describe a menudo como una variación lineal de la forma o la planificación, donde cada diente sucesivo en el broche corta una capa ligeramente más profunda de material. El efecto acumulativo del aumento de los dientes por diente (RPT) determina la tasa de alimentación efectiva. Debido a que la herramienta se mueve en una línea recta (o a lo largo de un camino helicoidal para el brocado rotatorio), los kinematics difieren de la velocidad de rotación y la influencia única

Definir la velocidad de corte y la tasa de alimentación en el broche

Velocidad de corte

] Velocidad de corte en brocheo se refiere a la relativa velocidad de superficie entre los bordes de corte del broche y la pieza de trabajo. Se expresa generalmente en metros por minuto (m/min) o pies de superficie por minuto (SFM). Para la mayoría de las máquinas de broche, la velocidad de corte es la velocidad de la broche típica a través de la pieza de trabajo.

Tasa de alimentación

La tasa de alimentación en brocha no es un alimento continuo como en el giro; más bien se determina por el ríse por diente (RPT), la profundidad incremental de corte de cada diente toma. RPT se mide en milímetros (o pulgadas) por diente. El alimento total por paso es la suma de todos los valores de aumento de diente

Aunque el término “tipo de alimentación” también se puede utilizar para describir la velocidad lineal del broche, en la industria es más preciso distinguir entre la velocidad de corte (velocidad) y el aumento de dientes (alimentación por diente). La tasa de eliminación de material neto (RM) es el producto de la zona transversal del broche de corte, velocidad de corte y número de dientes comprometidos, pero los resultados de calidad dependen en gran medida de la distribución RPT.

El efecto de la velocidad de corte en la calidad de brocha

Acabado superficial e integridad

La velocidad de corte ejerce una influencia directa en el acabado superficial de la pieza de trabajo descubierta. A velocidades de corte bajas (abajo 5 m/min para aceros), el proceso de formación de chips tiende a ser menos estable, a menudo resulta en la formación de bordes desmontados (BUE).

Sin embargo, las velocidades de corte muy altas pueden degradar la integridad superficial a través de la generación excesiva de calor. La carga térmica intensa puede causar endurecimiento superficial, micro-cracking, o incluso una capa blanca en acero endurecido. En broche de aluminio o latón, las altas velocidades pueden conducir a la colocación o la galación. Por lo tanto, la velocidad de corte óptima es un equilibrio: suficiente para evitar la pulir

Herramienta de uso y la vida de la herramienta

La velocidad de corte es un conductor primario de desgaste de las herramientas en el broche. Debido a que el broche es una herramienta compleja y costosa (a menudo hecha a medida), maximizar la vida útil de las herramientas es económicamente vital. A bajas velocidades, el desgaste abrasivo domina, especialmente cuando el mecanizado de materiales con inclusiones duras.

El uso de materiales de herramientas avanzados como acero de alta velocidad de metal pólvora (PM-HSS)], nitruro de hierro cúbico (CBN) permite mayores velocidades de corte sin sacrificar la vida útil de la herramienta. Por ejemplo, los broches de metal grieta CBN pueden funcionar a velocidades de corte hasta 60 m/min cuando se requiere broche de acero endurecido (55–62).

Precisión Dimensional y Geometría de Perfil

La velocidad de corte también afecta a la precisión de la característica despreocupada. Cuando la velocidad es demasiado baja, las fuerzas de corte incrementadas pueden causar desviación del broche o la pieza de trabajo, especialmente para piezas largas y esbeltas. Esta deflexión conduce a la manipulación o la boca de campana del agujero.

El efecto de la tasa de alimentación (Rise per Tooth) en la calidad de la brocha

Formación de la viruta y la arruga superficial

La tasa de alimentación, expresada como ríse por diente (RPT), controla directamente el espesor del chip. Un RPT más grande produce más gruesos chips, que requieren más fuerza de corte y generan mayor estrés en el flanco dental. Los dientes gruesos tienden a desgarrar de una manera discontinua, dejando una superficie más gruesa.

Sin embargo, el uso de un RPT extremadamente pequeño en todo el broche puede ser contraproducente. Si los dientes de acabado tienen muy poco aumento, pueden simplemente quemar en lugar de cortar, causando el endurecimiento del trabajo y la mala integridad de la superficie. Un broche bien diseñado utiliza una progresión RPT disminuyente: dientes rugientes con aumentos moderados (0.05–0.12 mm), semi-acabado con aumentos reducidos, y dientes de acabado con los más bajos con los niveles de calidad de los de los de los de la tasa de acabados.

Fuerzas de corte y vibración

La tasa de alimentación es el factor dominante en la determinación de la fuerza de corte por diente. El RPT más alto resulta en fuerzas superiores, que pueden inducir vibración (captura) en el sistema de brochado. La cadena no sólo empeora la superficie de acabado, sino que también acelera el desgaste de la herramienta y puede dañar el broche o la máquina.

Patrón de herramientas y formación de birras

El precio de la alimentación influye en la ubicación y la gravedad del desgaste en los dientes de broche. En el alto RPT, el desgaste abrasivo se concentra en el borde de corte y el borde de la diente, causando a menudo redondeo rápido. Este redondeo aumenta la fuerza normal, que puede empeorar el acabado superficial. En el lado de salida de la pieza de trabajo, la alta RPT promueve mayores burrs, que pueden requerir una operación de de de de deseguimiento secundario.

Interplay Entre la velocidad de corte y la tasa de alimentación en el broche

La velocidad de corte y la velocidad de alimentación no son variables independientes; su efecto combinado determina la morfología de chip , la generación de calor y el consumo de energía. Para un material dado, la combinación óptima puede ser identificada mediante el concepto de ] grosor de chips equivalentes o mediante el análisis de la energía de corte específica.

Cuando la velocidad de corte aumenta, la temperatura de corte aumenta, que puede suavizar el material de la pieza y permitir un RPT ligeramente superior sin un aumento proporcional de la fuerza. A la inversa, a bajas velocidades, el material es más difícil, y un RPT inferior debe ser utilizado para evitar el exceso de fuerza y la rotura de la herramienta.

Efectos materiales-específicos en la selección de parámetros

Aceros y aleaciones

Para aceros de carbono y mediano carbono, velocidades moderadas (6–12 m/min) con trabajo medio RPT bien. Los aceros endurecidos (HRC 45–60) requieren velocidades más bajas (2–5 m/min) si usan broches HSS, pero las herramientas de carburo o CBN pueden manejar velocidades más altas. Los aceros inoxidables, especialmente los grados austríticos, son propensos a endurecer el trabajo; por lo tanto, como los RPT8

Materiales no ferrosos

El aluminio y latón se pueden brotar a velocidades superiores (15–30 m/min) con RPT moderado. Sin embargo, el aluminio tiende a formar un borde integrado a velocidades inferiores, por lo que se recomienda una velocidad superior a 20 m/min. Para el hierro fundido, las velocidades de 5–10 m/min con fin RPT son típicas; las velocidades altas pueden causar desgaste abrasivo debido a la superación de grafito.

Estrategias de optimización para la calidad de la brocha

Diseño de dientes progresivo

Los broches modernos suelen tener una progresión RPT variable] que enrolla unos dientes y finos acabados en otros. Este diseño permite tasas de eliminación de materiales más altas sin sacrificar la calidad de superficie final. Algunas herramientas incorporan dientes curvados o cortados en espiral] para reducir la carga de choque y mejorar la evacuación de chips, permitiendo un 15–20 % aceptable.

Refrigerante y Lubricación

La elección de tipo refrigerante, viscosidad y método de entrega puede afectar significativamente la combinación óptima de alimentación rápida. Refrigerador de alta presión (40–100 bar) dirigido a la zona de corte ayuda a reducir la temperatura y los chips de flujo, permitiendo mayores velocidades de corte. Para el broche, los aceites de alta resistencia son preferidos a través de fluidos hidro-miscibles debido a su lubricidad superior y resistencia a la película.

Control de Procesos y Adaptación

El control de las fuerzas de corte, vibración o temperatura puede permitir control adecutivo] de los parámetros de brochado. Si la fuerza supera un umbral, el sistema de control puede reducir la velocidad de alimentación o en tiempo real. Algunas máquinas de brochado de alta gama incorporan ahora células de carga y acelerómetros para ajustar dinámicamente la velocidad transversal.

Directrices prácticas para la selección de parámetros

  • Iniciar con las recomendaciones del fabricante para el material de herramientas de broche y el material de pieza. La mayoría de los proveedores de broche proporcionan velocidades de inicio y RPT para materiales comunes.
  • Conducir un barrido de parámetro en piezas de prueba: variar velocidad ±20 % y RPT ±30 % de acabado nominal, superficie de medición (Ra, Rz) y el uso de herramientas de examen después de cada prueba.
  • ] Forma de chip de Monitor: las fichas deseables son cortas, enredadas y consistentes. Las virutas largas indican que es demasiado alto un alimento o espacio de engullet insuficiente; las virutas en polvo sugieren una velocidad demasiado baja.
  • Verificar la estabilidad dimensional después de una ejecución de producción: medir múltiples partes para el cinturador, ovalidad y tamaño. Si la variación excede la tolerancia, reducir el flujo de refrigerante o ajustar.
  • Track tool life: registra el número de piezas por broche regrind. Una gota repentina puede indicar que la velocidad o el pienso se ha derivado fuera de la ventana óptima.

Conclusión

La calidad de un componente desgarrado está profundamente influenciada por la selección de velocidad de corte y ] tasa de alimentación (rise por diente). Mientras que las relaciones fundamentales – mayor velocidad reduce el borde de empuje incorporado, menor alimento mejora el acabado – mantenerlo real, el óptimo depende del material de la pieza, el material de la monitorización de la máquina, los parámetros de base y la rigidez progresiva, la máquina.

Al comprender los mecanismos físicos detrás de la formación de chips, la generación de calor y el desgaste de herramientas, los ingenieros de fabricación pueden ajustar estos dos parámetros para lograr acabado superficial superior (Ra below 0.8 μm for finish), tight dimensional tolerances] (±0,005 mm for precision holes), y [Fended tool:4 meet

Para más lectura sobre la optimización del parámetro de brocha, consulte el ] [FLT] [página web] [página web] [Lc] [LT] [páginas: [p] [p]]