MXPA04007487A - Aparato y metodo para el maquinado de metales duros con efecto de detrimento de la capa blanca reducido. - Google Patents

Abstract

Se describen un aparato y metodo para reducir el espesor de una capa afectada temomecanicamente en una superficie maquinada de una superficie de una pieza de trabajo metal duro que se esta maquinando por una herramienta de corte dura que ejerce una carga termomecanica sobre una superficie de la pieza de trabajo. El metodo involucra la reduccion de la carga termomecanica sobre la superficie de la pieza de trabajo, y el aparato incluye medios para reducir la carga termomecanica sobre la superficie de la pieza de trabajo.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA EL MAQUINADO DE METALES DUROS CON EFECTO DE DETRIMENTO DE LA CAPA BLANCA REDUCIDO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere al campo de maquinación de materiales metálicos duros mediante corte (por ejemplo, partes afiladas al remover el material en exceso en forma de virutas) con herramientas de corte duras, y más particularmente a métodos de maquinación que reducen el espesor y una capa termomecánicamente afectada (por ejemplo, capa blanca) sobre superficies asi maquinadas de piezas de trabajo de metal duro y/o mitigar los efectos detrimentales en las superficies maquinadas de las piezas de trabajo de metal duro debido a la carga termomecánica de una herramienta de corte dura que maquina la pieza de trabajo. Específicamente, la invención tiene que ver con la maquinación de partes metálicas duras, caracterizadas por la dureza de la superficie que excede 42 Rockwell en la Escala C, con herramientas de corte duras, caracterizadas por la dureza de los filos que exceden 1500 Vickers. La maquinación de partes metálicas duras o endurecidas trae consigo significantes ahorros de costos a las industrias de fabricación a través de la reducción de las etapas de maquinación y tratamiento por calor en el ciclo de producción y la disminución del grado de operaciones lentas de esmerilado de acabado. Con la llegada de herramientas de corte de cerámica dura y revestimientos de herramientas, los cuales incluyen alúmina (A.I2O3) , nitruro de boro cúbico (CBN) y muchos otros materiales desarrollados, la maquinación de metales duros se ha vuelto viable e incluye rotación de diámetro exterior (OD) , rotación de diámetro interior (perforación), ranurado, separación, revestimiento, fresado, barrenado, y otras numerosas operaciones de corte. Una limitación importante del uso bien difundido de la maquinación de metales duros es el efecto asi llamado de "capa blanca" una alteración microscópica de la superficie asi maquinada de una pieza de trabajo, cuyo efecto se produce en respuesta a una carga termomecánica extremadamente elevada ejercida en la superficie asi maquinada por la herramienta de corte. Aunque no se entiende completamente, no se desea la superficie de pieza de trabajo termomecánicamente afectada que comprende una capa blanca resistente a ataque químico debido a los esfuerzos de tracción asociados, por ejemplo, resistencia a la fatiga reducida, tenacidad más baja a la fractura, y/o resistencia al desgaste reducida de las partes producidas. Véase, B.J. Griffins, White Layer Formation at Machined Surfaces and Their Relationship to White Layer Formations at Worn Surfaces, J. of Tribology, abril de 1995, Vol. 107/165. Se ha informado que un filo más afilado y/o no desgastado, así como el inundamiento convencional de una herramienta de corte con un refrigerante de aceite emulsificado, a base de agua, contribuyen a la reducción en los esfuerzos de tracción detrimental y la capa blanca. W. Koning, M. Klinger, y R. Link, Machining Hard Materials with Geometrically Defined Cutting Edges - Field of Applications and Limitations , Annals of CIRP, 1990, Vol . 57, pp . 61-64. La maquinación dura con inundamiento convencional de refrigerante será reexaminado, pero se ha encontrado que es inefectiva. H.K. Tonshoff and H.G. obker, Potential and Limitations of Hard Turning, Ist Int. Machining and Grinding Conf. Sept. 12-14, 1995, Dearborn, MI, SME Technical Paper MR95-215. Además, los filos con acabado afilado fácilmente se fracturan en el caso de herramientas a base de A1203 económicas, que dejan a las herramientas de CBN costosas en la única opción actual. Se ha observado que el uso de ref igerantes en maquinación dura debe evitarse puesto que el refrigerante acelera el desgaste de los filos y acorta la vida útil de las herramientas de CBN utilizadas para la rotación dura de acabado. T.J. Broskea, PCBN Tool Failure Mode Analysis, Intertech 2000, Vancouver B.C., Canadá, 17-21 de julio de 2000. Otras numerosas publicaciones y libros de texto de maquinación han indicado que el uso de refrigerantes con herramientas de I2O3 económicas lleva a una rápida fractura. Al utilizar herramientas de CBN no enfriadas (rotación seca) , el efecto de la velocidad de corte sobre el espesor de capa blanca durante la rotación dura de un acero 52100 de soporte endurecido popular se ha examinado. Y.K. Chou y C.J. Evans, Process Effects on White Layer Formation in Hard Turning, Trans . of NAMRI/SME, Vol . XXVI, 1998, pp . 117-122. Los resultados mostraron que solo las velocidades de corte relativamente bajas, que se traduce en velocidades productivamente reducidas, asegura una capa blanca aceptablemente delgada. De este modo la tecnología de maquinación de hoy en día no ofrece ninguna solución para hacer partes libres de capa blanca duras rápidamente y costos reducidos . Se desea tener un aparato y un método que disminuya la alteración de las superficies de las piezas de trabajo durante la maquinación dura, y más específicamente, que elimine o disminuya los esfuerzos de tracción y/o de superficie de fluctuación y la capa blanca resistente al ataque químico (es decir, los efectos detrimentales de "capa blanca") . Se desea adicionalmente tener un aparato y método que produzca mejores partes que tengan menos efectos detrimentales de una capa termomecánicamente afectada (por ejemplo "capa blanca") y que se haga más rápido, a costos más bajos, y con menos herramientas costosas. La invención es un aparato y un método para reducir un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de una pieza de trabajo de metal duro, y un aparato y un método para mitigar un efecto detrimental de una carga termomecánica en una superficie maquinada de una pieza de trabajo de metal duro. Otro aspecto de la invención es un aparato y un método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro utilizando los aparatos y métodos antes mencionados. Otros aspectos de la invención son las piezas de trabajo maquinadas por el aparato y método para maquinació . Una primera modalidad del método para reducir el espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de una pieza de trabajo de metal duro que es maquinada por una herramienta de corte dura que ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo que incluye reducir la carga termomecánica. Existen muchas variaciones de la primera modalidad de ese método. En una variación, la pieza de trabajo de metal duro incluye una aleación que contiene hierro. En otra variación, la herramienta de corte dura se hace por lo menos en parte de un material seleccionado de un grupo que contiene un compuesto cerámico, un compuesto cerámico-cerámico; un compuesto cerámico-metal ; un material libre de metal, tipo diamante; una cerámica a base de alúmina; un material cerámico a base de nitruro de boro cúbico; un material a base de carburo de tungsteno; y un material tipo cermet .

En otra variación, la herramienta de corte inicialmente tiene una primera temperatura antes de poner en contacto la superficie de la pieza de trabajo, y la carga termomecánica se reduce al enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura más baja que la primera temperatura antes de que la herramienta de corte haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada. En una variante de esa variación, la herramienta de corte se enfria por un medio de enfriamiento externo. En una variante de esa variante, el medio de enfriamiento incluye por lo menos un fluido criogénico. En otra variante, el medio de enfriamiento incluye por lo menos un refrigerante inerte libre de agua. En aún otra variante, la herramienta de corte tiene una dureza y una resistencia a la fractura, y un enfriamiento de la herramienta de corte con el medio de enfriamiento resulta en un incremento en la dureza o un incremento en la resistencia a la fractura. En otra variación del método, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo y la carga termomecánica se reduce al reducir el componente de la fuerza de corte. Existen muchas variantes de esta variación. En una variante, la herramienta de corte tiene un ángulo de inclinación, y el componente de la fuerza de corte se reduce al hacer el ángulo de inclinación más positivo. (La frase "hacer al ángulo de inclinación más positivo" se define y se discute en la Descripción Detallada de la Invención siguiente sección) . En otra variante, la herramienta de corte tiene un ángulo de incidencia, y el componente de la fuerza de corte se reduce al hacer al ángulo de incidencia más positivo. Una segunda modalidad del método para reducir un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de una pieza de trabajo de metal duro que se maquina por una herramienta de corte dura incluyen múltiples etapas. En esta modalidad, la herramienta de corte inicialmente tiene una primera temperatura antes de poner en contacto la superficie de la pieza de trabajo y ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, por lo menos una porción de la carga termomecánica que es un componente de una fuerza de corte, para el componente que se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo. La primera etapa del método es enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura menor a la primera temperatura antes de que la herramienta de corte haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada. La segunda etapa es recudir el componente de la fuerza de corte.

Una primera modalidad del método para mitigar un efecto detrimental de una carga termomecánica en una superficie maquinada de una pieza de trabajo de metal duro, la carga termomecánica que se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que maquina la pieza de trabajo, forma por consiguiente la superficie maquinada, incluye enfriar la superficie maquinada mediante un medio de enfriamiento que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C. Existen muchas variaciones de la primera modalidad de ese método. En una variación, el medio de enfriamiento incluye por lo menos un refrigerante inerte libre de agua. En otra variación, el medio de refrigeración incluye por lo menos una corriente que contiene un fluido criogénico o por lo menos una partícula de hielo que tiene una temperatura menor a aproximadamente -75°C. En otra variación, la pieza de trabajo de metal duro incluye una aleación que contiene hierro. En otra variación, la herramienta de corte dura se hace por lo menos en parte de un material seleccionado de un grupo que contiene un compuesto cerámico; un compuesto cerámico-cerámico ; un compuesto cerámico-metal ; un material libre de metal tipo diamante; una cerámica a base de alúmina; un material cerámico a base de nitruro de boro cúbico; un material a base de carburo de tungsteno, y un material tipo cermet . Una segunda modalidad del método para mitigar el efecto detrimental es similar a la primera modalidad, pero también incluye enfriar la herramienta de corte simultáneamente por el medio de enfriamiento. En una tercera modalidad del método para mitigar el efecto detrimental, el cual es similar a la primera modalidad, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo. El método en esta tercera modalidad incluye reducir el componente de la fuerza de corte. En una variación de esta modalidad, donde la herramienta de corte tiene un ángulo de inclinación, el componente de la fuerza de corte se reduce al hacer el ángulo de inclinación más positivo y el medio de enfriamiento incluye por lo menos una corriente que tienen un fluido criogénico o por lo menos una partícula de hielo que tiene una temperatura menor a aproximadamente -75°C. Una cuarta modalidad del método para mitigar el efecto detrimental es similar a la tercera modalidad, pero incluye enfriar la herramienta de corte simultáneamente por el medio de enfriamiento. En una variación de la cuarta modalidad, en donde la herramienta de corte tiene un ángulo de inclinación, el componente de la fuerza de corte se reduce al hacer el ángulo de inclinación más positivo y el medio de enfriamiento incluye por lo menos una corriente que contiene un fluido criogénico con por lo menos una partícula de hielo que tiene una temperatura menor a aproximadamente -75°C. Otro aspecto de la invención es un método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro. Existen muchas modalidades de este método. Una primera modalidad del método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie así maquinada de la pieza de trabajo se reduce, la pieza de trabajo que se maquina con una herramienta de corte dura inicialmente tiene una primera temperatura antes de poner en contacto la superficie de la pieza de trabajo, la herramienta de corte dura ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, incluye enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura menor a la primera temperatura antes de que la herramienta de corte haga el contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada. Una segunda modalidad del método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro con lo que un efecto detrimental de una carga termomecánica se mitiga en una superficie maquinada de la pieza de trabajo, la carga termomecánica que se ejerce en una superficie de la pieza de trabajo por una herramienta de corte dura que forma la superficie maquinada de la pieza de trabajo, incluye enfriar la superficie maquinada por un medio de enfriamiento que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C. Una tercera modalidad del método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de la pieza de trabajo se reduce, la pieza de trabajo que se maquina con una herramienta de corte dura, la herramienta de corte dura ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, incluye reducir el componente de la fuerza de corte. En una cuarta modalidad del método para maquinar, el cual es similar a la primera modalidad, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo. La cuarta modalidad incluye reducir el componente de la fuerza de corte . Una quinta modalidad del método para maquinar es similar a la segunda modalidad, pero incluye enfriar la herramienta de corte simultáneamente por el medio de enfriamiento . En una sexta modalidad del método para maquinar, la cual es similar a la segunda modalidad, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de la fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo. La sexta modalidad incluye reducir el componente de la fuerza de corte . Una séptima modalidad del método para maquinar es similar a la sexta modalidad, pero incluye enfriar la herramienta de corte simultáneamente por el medio de enfriamiento . Otro aspecto de la invención es una pieza de trabajo maquinada por un método para maquinar como en cualquiera de las modalidades antes mencionadas y caracterizado por la superficie mejorada o una propiedad mej orada . Una primera modalidad del aparato para reducir un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de una pieza de trabajo de metal duro que es maquinada por una herramienta de corte dura que ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, incluye un medio para reducir la carga termomecánica . Existen muchas variaciones de la primera modalidad de ese aparato. En una variación, la pieza de trabajo de metal duro incluye una aleación que contiene hierro. En otra variación, la herramienta de corte dura se hace por lo menos en parte de un material seleccionado del grupo que contiene un compuesto cerámico; un compuesto cerámico-cerámico; un compuesto cerámico-metal , un material libre de metal, tipo diamante; una cerámica a base de alúmina; un material cerámico a base de nitruro de boro cúbico; un material a base de carburo de tungsteno; y un material tipo cermet. Una segunda modalidad del aparato para reducir un espesor de la capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de una pieza de trabajo de metal duro que se maquina por una herramienta de corte dura inicialmente tiene una primera temperatura antes de poner en contacto la superficie de la pieza de trabajo, la herramienta de corte dura ejerce una fuerza termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dicción normal a la superficie de la pieza de trabajo, incluye: un medio para enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura menor a la primera temperatura antes de que la herramienta de corte haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada; y un medio para reducir el componente de la fuerza de corte.

Una primera modalidad del aparato para mitigar un efecto detrimental de una carga termomecánica en una superficie maguinada de una pieza de trabajo de metal duro, la carga termomecánica gue se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo por una herramienta de corte dura gue maguina la pieza de trabajo por lo gue forma la superficie maguinada, incluye un medio para enfriar la superficie maguinada por lo menos por una corriente de un refrigerante gue tiene una temperatura inicial en ün margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C. En una variación de esta modalidad, la corriente contiene por lo menos un refrigerante inerte libre de agua. En otra variación, por lo menos una corriente contiene un fluido criogénico o por lo menos una partícula de hielo gue tiene una temperatura menor de aproximadamente -75°C. Una segunda modalidad del aparato para mitigar un efecto detrimental de una carga termomecánica en la superficie maguinada de una pieza de trabajo de metal duro, la carga termomecánica gue se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo por una herramienta de corte dura gue maguina la pieza de trabajo, por la cual forma la superficie maguinada, en donde por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de la fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, incluye: un medio para enfriar la superficie maquinada por al menos una corriente que contiene por lo menos un refrigerante inerte libre de agua, que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°; un medio para enfriar la herramienta de corte simultáneamente por al menos otra corriente que contiene por lo menos un refrigerante inerte libre de agua; y un medio para reducir el componente de la fuerza de corte. Otro aspecto de la invención es un aparato para maquinar una pieza de trabajo de metal duro. Existen muchas modalidades del aparato para maquinar. Una primera modalidad del aparato para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por el cual un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de la pieza de trabajo se reduce, la pieza de trabajo se maquina por una herramienta de corte dura que tiene inicialmente una primera temperatura antes de poner en contacto la superficie de la pieza de trabajo, la herramienta de corte dura ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, incluye un medio para enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura menor que la primera temperatura antes de que la herramienta de corte haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada. Una segunda modalidad del aparato para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por la cual un efecto detrimental de una carga termomecánica se mitiga en una superficie maquinada de la pieza de trabajo, la carga termomecánica que se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que forma la superficie maquinada de la pieza de trabajo, incluye un medio para enfriar la superficie maquinada mediante una corriente de un fluido que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C. Una tercera modalidad del aparato para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por el cual un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de la pieza de trabajo se reduce, la pieza de trabajo se maquina por una herramienta de corte dura que ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de la fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, incluye un medio para reducir el componente de la fuerza de corte. En una cuarta modalidad, la cual es similar a la primera modalidad, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de la fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo. La cuarta modalidad incluye un medio para reducir el componente de la fuerza de corte. La quinta modalidad del aparato para maquinar es similar a la segunda modalidad, pero incluye un medio para enfriar simultáneamente la herramienta de corte con por lo menos otra corriente del fluido, el medio para enfriar es un medio para propagar las corrientes del fluido. Una sexta modalidad del aparato para maquinar es similar a la tercera modalidad, pero incluye un medio para propagar la superficie maquinada con por lo menos una corriente de fluido que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C. La séptima modalidad del aparato para maquinar es similar a la sexta modalidad, pero incluye un medio para propagar por lo menos otra corriente del fluido simultáneamente sobre la herramienta de corte. Otro aspecto de la invención es una pieza de trabajo maquinada por un aparato para maquinar como en cualquiera de las modalidades antes mencionadas y caracterizado por una superficie mejorada o una propiedad mej orada . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se describirá a modo de ejemplo con referencia a los dibujos anexos, en los cuales: La Figura 1A es un diagrama esquemático que ilustra una operación de rotación dura de OD que utiliza una barra sólida y una herramienta de corte redonda, más una representación esquemática de un detalle que ilustra una vista en corte transversal de una microestructura subsuperficial típica de una pieza de trabajo así maquinada; la Figura IB es un diagrama esquemático que ilustra una modalidad de la presente invención utilizada con una operación de rotación dura de OD similar a la mostrada en la E'igura 1A; la Figura 2 es una gráfica que muestra la medida del espesor de capa blanca para ocho condiciones de prueba utilizando diferentes velocidades de corte, materiales de herramienta de corte y condiciones de enfriamiento; la Figura 3A es una gráfica que muestra el cambio de la dureza sub-superficial como resultado de la rotación dura con diferentes materiales de herramienta de corte y condiciones de enfriamiento a una velocidad de corte de 213.36 metros por minuto (700 pies por minuto); la Figura 3B es una gráfica que muestra los resultados de las medidas de tracción residuales en cuatro tipos de muestras como se muestra en la Figura 3A; la Figura 4A es un diagrama esquemático que ilustra un método convencional de rotación dura en donde el ángulo de inclinación A-O-B es negativo; La Figura 4B es un diagrama esquemático que ilustra una modalidad de la presente invención donde el ángulo de inclinación se incrementa del valor negativo mostrado en la Figura 4A a un valor positivo B-O-C mostrado en la Figura 4B; y la Figura 4C es un diagrama esquemático que ilustra otra modalidad de la presente invención. La presente invención implica maquinar piezas de trabajo metálicas duras con herramientas de corte duras utilizando un método que reduce el espesor de, o elimina, las capas termomecánicamente afectadas, que incluyen pero no se limitan a capa blanca, y permite el corte a velocidades más altas sin una capa blanca excesiva utilizando materiales de herramienta de CBN, asi como materiales de herramientas duras, de AI2O3, de carburo, de cermet, u otros menos costosos. Como se utiliza en la presente, el término "capa blanca" se refiere a todos · los tipos de "capas termomecánicamente afectadas", que incluyen pero no se limita a aquellas asociadas con las fuerzas de tracción superficiales (por ejemplo resistencia a la fatiga reducida, tenacidad a la fractura más baja y/o resistencia al desgaste reducida) . De acuerdo con la presente invención, la carga termomecánica ejercida por la herramienta de corte en la superficie maquinada se reduce utilizando una o una combinación de tres técnicas (A, B, C) discutidas en lo s iguiente .

A. Enfriar la herramienta de corte con un chorro precisamente dirigido o aspesor de refrigerante inerte libre de agua, de manera que el calor transferido desde la interconexión de la herramienta caliente a la pieza de trabajo se reduzca , de mayor preferencia , la herramienta se vuelva un disipador térmico para las superficies de la pieza de trabajo. La temperatura del chorro de enfriamiento de herramienta puede variar entre +25°C y -250°C, con las temperaturas de chorro criogénico más bajas preferidas. La herramienta enfriada con el chorro hacia la superficie de una parte maquinada más fría. Además, como se observa durante las pruebas de maquinación dura, en contraste con las enseñanzas de tecnología de maquinación convencionales, el uso de chorros de enfriamiento inerte y libres de agua mejora la vida de herramientas de corte duras de A1203, CBN y otras y, consecuentemente, permite el uso de filos más afilados que generen fuerzas de corte más bajas y capas blancas más delgadas . B. Enfriar la superficie de la pieza de trabajo así formada o asi maquinada con el mismo tipo de chorro de enfriamiento o aspersión de impulsión directa como en la técnica A. Basándose en las observaciones, parece que el enfriamiento de la superficie de la pieza de trabajo así maquinada produce la profundidad de penetración de calor dentro del material maquinado y, consecuentemente, el grado de transformaciones materiales indeseadas. El chorro de enfriamiento de superficie de la técnica B puede separarse del chorro de enfriamiento de herramienta de la técnica A; o solo un chorro sencillo puede diriqirse de tal forma que enfrie la herramienta y la superficie simultáneamente. Aquellas personas con experiencia en la técnica reconocerán que múltiples chorros o aspersiones de enfriamiento de la técnica A y la técnica B pueden utilizarse de acuerdo con la presente invención. C. Reducir el componente de fuerza de corte en la dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo asi maquinada . Como se observa durante las pruebas el componente de fuerza de corte normal a la superficie de la pieza de trabajo asi maquinada parece que es una fuente importante de flujo de calor que entra a la superficie y genera la capa blanca. En el caso de operaciones de rotación dura de OD más frecuentemente practicadas, donde la fuerza normal es la fuerza radial, un ángulo de inclinación de herramienta más positivo resulta en una carga termomecánica reducida que entra a la superficie. En el caso de corte ortogonal, donde la fuerza normal es la fuerza de alimentación, un ángulo de incidencia más positivo será más importante. En el caso de corte más genérico, el ángulo de inclinación y el ángulo de incidencia se hacen más positivos que los valores negativos convencionales que se utilizan en operaciones de maquinación dura actuales. Puesto que la vida de las herramientas de corte duras sube inversamente con la inclinación positiva y el ángulo de incidencia, el incremento en el valor de estos ángulos es más ventajoso si se practica en combinación con la técnica A, la cual también mejora la vida de la herramienta durante la maquinación dura. La Figura 1A es un diagrama esquemático de una operación de rotación dura de OD que implica una barra sólida como la pieza de trabajo 12 y la herramienta 14 de corte redonda (con una inserción de corte marcada como CT) vista desde el lado superior de la superficie de incidencia de la herramienta. Esta vista se refiere como la vista en plano X-Z. La proyección X-Z de las fuerzas de corte principales que se han aplicado a la pieza de trabajo mediante la herramienta de corte se denota como alimentación Fxz o fuerza de alimentación, y radial Fxz o fuerza radial, donde la fuerza de alimentación es menor que la fuerza radial. La ubicación de las capas 16 termomecánicamente afectadas sobre la superficie asi maquinada de la pieza de trabajo se ilustra en la Figura 1A. El detalle a la derecha de la figura muestra una vista en corte transversal de la microestructura sub-super ficial típica de la pieza de trabajo así maquinada que puede observarse bajo un microscopio de electrones de exploración (SEM) que utiliza amplificaciones que varían de 3,000 a 12,000 veces. Las designaciones siguientes se utilizan: OS -superficie exterior que estaba en contacto directo con la herramienta de corte durante la rotación dura, WL - capa blanca, DL - capa oscura y BM - metal base que representa la estructura original o no afectada de la barra. Basándose en los exámenes de SEM llevados a cabo en un acero de grado de soporte popular, AISI 52100 (1% en peso de C y 1.5% en peso de Cr), endurecido a 61 Rockwell en la escala C y maquinado duro, la capa blanca (WL) es una banda delgada de material de ataque químico deficiente con carburos esféricos ampliamente dispersados. La capa oscura subyacente (DL) es más gruesa que la capa blanca, y contiene más y más grandes partículas de carburo, así como micro características que sugieren agujas y ganchos martensíticos . La capa termomecánicamente afectada incluye la capa blanca (WL) y la capa oscura (DL) pero también se extiende aún más profundo en el metal base y no puede medirse utilizando métodos microscópicos simples. Consecuentemente, la evaluación del espesor de la capa termomecánicamente afectada normalmente se basa en (1) una medida microscópica de la capa blanca de buen contraste (WL) , combinada con (2) medidas adicionales de las propiedades mecánicas del material bajo la superficie así maquinada, por ejemplo, esfuerzo residual y medidas de microdure za . La Figura IB muestra la misma vista X-Z de la herramienta 14 de corte y la pieza de trabajo 12 (Barras), pero no incluye los detalles en corte transversal de la microestructura sub-superficial como la Figura 1A. Los puntos CJXZ1 y CJXZ2 son las proyecciones del plano X-Z de los lugares preferidos de los orificios de descarga de chorro de enfriamiento (no mostrado) que dirigen los chorros de enfriamiento (18, 20) a la incidencia de la herramienta de corte, en la superficie asi maquinada de la pieza de trabajo y, opcionalmente dentro del espacio despejado entre la herramienta de corte y la superficie de la pieza de trabajo, justo abajo de la superficie de incidencia y el área de contacto de la pieza de trabajo de la herramienta de corte. De este modo, el impacto del chorro de enfriamiento se limita a la herramienta de corte y el área de superficie de la pieza de trabajo asi maquinada. Es importante no enfriar la barra corriente arriba de la herramienta de corte, puesto que el enfriamiento incrementa la energía mecánica requerida para cortar, es decir, cancela el efecto de enfriamiento y acorta simultáneamente la vida de la herramienta de corte. Como se muestra en la Figura IB, el chorro CJX21 puede colocarse más arriba o más abajo de la incidencia a lo largo del eje Y, y puede impactar solo la superficie de incidencia a lo largo de la longitud de contacto. Esto representa la técnica ?, discutida previamente. Alternativamente, el chorro CJXZ1 puede rociar la incidencia y la superficie asi maquinada corriente abajo de la herramienta de corte. Este procedimiento alternativo combina las técnicas A y B. El chorro CJXZ2 puede colocarse detrás o debajo de la herramienta de corte, a lo largo de los ejes Y y Z, para que funcione de acuerdo con la técnica B. El chorro CJXZ2 puede eliminarse también si la aspersión 18 del chorro CJXZ1 es suficientemente efectiva para enfriar la superficie maquinada. Los resultados de las pruebas comparativas llevada a cabo para evaluar la efectividad de las técnicas A, B y C se resuelven en la Tabla 1, que detalla las condiciones de las pruebas.

TABLA 1 Sistema de Inserción de corte: CBN, un tipo de "PCBN de Tipo cerámica basado en herramienta de bajo contenido" Al203, composición de corte AI203-TiCN Designación de BNC80, 4NC-CN A432, KY4400, CNGA432, 4 inserción y cuatro filos, PVD-TiN filos, revestido con PVD- descripción: revestido TiN Abastecedor/ Sumitomo Kennametal fabricante: Ángulo de biselado de 25°+/-3° 25°+/-3° corte, medido: Ancho de biselado 825.5 cm (0.00325 1.079 cm (0.00425 medido: pulgadas) pulgadas) Portaherramienta para la MCLNL-164C, CLNL-164C, inserción de corte: Kennametal Kennametal Ángulos del Ángulo de incidencia -5° Ángulo de incidencia -5° portaherramienta: y ángulo de inclinación - y ángulo de inclinación - 5°C 5°C Parámetros de Velocidad de corte en 121.92 y 213.35 (400 y 121.92 y 213.36 (400 y corte metros/minuto 700) 700) (pie/minuto): Velocidad de 10.16 (0.004) 10.16 (0.004) alimentación en centímetros/revoluciones (pulgadas/revoluciones), véase: comentario (1 ) siguiente Profundidad de corte en 38.1 (0.015) 38.1 (0.015) centímetros (pulgadas): Dirección de corte Radial de frente (a lo Radial de frente (a lo (alimentación) largo del eje X) largo del eje X) Condiciones de Dos métodos de (1 ) Seco (sin (1 ) Seco (sin enfriamiento enfriamiento: enfriamiento), y enfriamiento), y (2) Chorro CJXZ1 dirigido a (2) Chorro CJXZ1 dirigido la incidencia de la a la incidencia de la Medio de enfriamiento Chorro de nitrógeno Chorro de nitrógeno para el caso (2); líquido criogénico que liquido criogénico que anterior: impacta la incidencia y la impacta la incidencia y superficie así maquinada la superficie así en forma de un fluido de 2 maquinada en forma de fases que hervirá a un fluido de 2 fases que -197°C. hervirá a -197°C. Material de la Acero de soporte AISI Enfriado bruscamente con Enfriado bruscamente pieza de trabajo 52100, 1.0% en peso de aceite y templado a baja con aceite y templado a carbono, 1.5% en peso temperatura a 61 HRC +/- baja temperatura a 61 de cromo. 1 HRC HRC +/- 1 HRC Condiciones de Volumen del material de 17.37 cm3 (1.06 pulgadas 17.37 cm3 (1.06 examen de la la pieza de trabajo cúbicas) pulgadas cúbicas) capa blanca removido por un nuevo filo antes de tomar las muestras de la superficie de la pieza de trabajo así maquinada durante el examen de la capa blanca, véase comentario (2) siguiente Número de 8 8 interrupciones durante el corte del material de la pieza de trabajo antes del examen de la capa blanca: Margen de tenacidad de Ra=15-20 micropulgadas/ Ra=15-20 superficie de las pulgadas micropulgadas/ muestras de superficie pulgadas de la pieza de trabajo asi maquinada transferidas para las evaluaciones de la capa blanca. Método de medición de Barrenado del orificio en Barrenado del orificio en tracción residual incremento con barrenado incremento con de 1 mm de diámetro, barrenado de 1 mm de extensómetro terminal diámetro, extensómetro terminal Dirección del corte Perpendicular a la Perpendicular a la metalográfico para la superficie de la pieza de superficie de la pieza de evaluación de imágenes trabajo asi maquinada y trabajo así maquinada y y las medidas de en la dirección radial (a lo en la dirección radial (a microdureza: largo del eje X) lo largo del eje X) Método de medición de Perfil de la dureza como Perfil de la dureza como microdureza-Knoop, función de la profundidad función de la carga de 100 G aplicada bajo la superficie de la profundidad bajo la durante 15 segundos pieza de trabajo así superficie de la pieza de maquinada con probador trabajo así maquinada de dureza por indentación con probador de dureza en forma de pala por indentación en forma de pala Ataque químico utilizado Nital -5%HN03 en etanol Nital -5%HN03 en para desarrollar el aplicada a la superficie de etanol aplicada a la contraste de la capa la muestra durante 10 superficie de la muestra blanca sobre las segundos durante 10 segundos muestras metalográficas en corte transversal de la superficie de la pieza de trabajo asi maquinada: Comentarios (1 ) Puesto que la velocidad de alimentación fue más grande que el ancho del bisel de las herramientas de CBN utilizada, el ángulo de incidencia efectivo de la herramienta de CBN fue más grande, es decir, más positivo o más agudo, que el ángulo de incidencia efectivo de la herramienta de Al203. Consecuentemente, la inserción de CBN utilizada generó fuerza normal más baja durante el corte de cara que la inserción de Al203 que, de acuerdo a la técnica C resulta en una carga termomecánicamente más baja en la superficie de trabajo asi maquinada, es decir, una superficie termomecánicamente afectada más delgada incluyendo la capa blanca. El segundo factor que influencia la capa blanca es la temperatura en el área de contacto de la herramienta de trabajo. La conductividad térmica de la herramienta de bajo contenido de PCBN de alguna forma es más alta que la de la herramienta de AI203-TiCN lo cual quiere decir que el área de contacto es más fría en el primer caso. (2) El procedimiento para remover el volumen de material inicial con el filo antes de tomar las muestras de superficie de la pieza de trabajo así maquinada duplica las condiciones de maquinación dura industriales típicas donde la mayor parte se produce utilizando filos de alguna forma desgastados.

La Figura 2 muestra los resultados de las medidas de SEM del espesor de capa blanca para ocho ( 8 ) condiciones de prueba. Los resultados muestran que la herramienta de CBN más afilada y más conductiva tiende a producir una capa blanca más delgada que la producida por la herramienta de AI2O3. La reducción del componente normal de la fuerza de corte que viene con las herramientas más afiladas y la reducción de la temperatura de herramienta con materiales de herramienta más conductivos, son consistentes con las técnicas A y C . Sin embargo, el factor más importante para reducir el espesor de la capa blanca fue el chorro de enfriamiento aplicado de acuerdo a las técnicas A y B , que fue capaz de reducir la capa blanca por aproximadamente 40% independiente de la herramienta y la velocidad de corte utilizadas. El hallazgo más importante y sorprendente es que la capa blanca producida con la herramienta AI2O3 enfriada por chorro es significativamente más delgada que la capa blanca producida por la herramienta de CBN operada en la forma convencional (es decir seca) . Además, la capa blanca producida con la herramienta de A1203 a 213.36 metros/minutos (700 pies/minutos) es más delgada que la capa blanca producida con la herramienta de CBN seca a 121.92 metros /minutos (400 pies /minutos ) . De este modo, la presente invención permite que operadores de maquinación dura produzcan mejores partes más rápidas y a un costo de herramientas más bajo. La Figura 3A muestra el cambio de la dureza de las sub-superficie como resultado de la rotación dura con las herramientas de CBN y I2O3 a la velocidad de corte de 213.36 metros/minuto (700 pies /minutos ) . El ablandamiento indeseado del material de la pieza de trabajo observado dentro de los primeros 15 micrómetros bajo la superficie asi maquinada después de la rotación dura seca convencional es evitado cuando el chorro de enfriamiento criogénico se utiliza de acuerdo con las técnicas A y B de la invención. La Figura 3B esquematiza los resultados de las medidas de tracción residual sobre los mismos cuatro tipos de muestras que en la Figura 3A. En el caso de AI2O3, el enfriamiento de chorro criogénico elimina un esfuerzo de tracción por etapas que resulta de la rotación dura seca convencional. En el caso de CBN, el chorro criogénico hace a la tracción sub-superficial ligeramente más compresiva y, solo como en el caso AI2O3, aminora la fluctuación de tracción con profundidad. Ambas Figuras 3A y 3B muestran que las técnicas A y B de la invención traen una mejora inesperada en las propiedades mecánicas de una superficie maquinada dura. Ya que la Figura IB presentó la vista del plano Z-X de la rotación dura de OD, las Figuras 4A, 4B y 4C presentan la misma operación pero en el plano X-Y que muestra una sección de la cara de la barra o pieza de trabajo 12 y el lado de la inserción de corte (CT) . La Figura 4A muestra el método convencional de rotación dura donde el ángulo de inclinación A-O-B es negativo. La proyección X-Y de la fuerza de reacción del material de trabajo que resisten la operación de maquinación, partida Rxy puede presentarse con cierto grado de simplificación como una suma de dos fuerzas proyectadas sobre el mismo plano X-Y: Fuerza de corte de reacción tangencial, Rxytan, y fuerza de reacción radial, Rxyrad. La fuerza de reacción radial es más grande que cero, normalmente mayor que la fuerza tangencial o de alimentación (que se extiende a lo largo del eje Z), y en algunos casos de rotación dura más grande que las fuerzas tangenciales y de alimentación combinadas. Para equilibrar la fuerza de reacción radial, la fuerza radial aplicada mediante la herramienta de corte a la superficie de la pieza de trabajo, Fxzrad debe ser igualmente grande, lo cual lleva a una carga termomecánica elevada que es aplicada por la herramienta de corte a la superficie de pieza de trabajo y contribuye a la formación de capas blancas gruesas. La Figura 4B presenta una modificación de la geometría de corte convencional (en la Figura 4?) cuando el ángulo de inclinación B-O-C, se incrementa desde el valor negativo inicial (representado por A-O-B) en la Figura 4A a un nuevo valor positivo, el cual resulta en la inversión de la dirección de la fuerza de reacción radial, Rxyrad. En efecto, el ángulo de inclinación incrementado o más positivo reduce la fuerza radial requerida de la herramienta de corte en cero o menos de cero, que resulta en una reducción de la capa termomecánicamente afectada en la superficie de la pieza de trabajo. Esta modificación de la geometría del corte representa la técnica C de la presente invención. Esta técnica puede extenderse a operaciones de corte frontal duro y ortogonal duro donde, si los ángulos de incidencia efectivos se hacen más positivos que los ángulos negativos convencionalmente utilizados, entonces la carga termomecánica en la superficie de la pieza de trabajo se reduce, y la capa termomecánicamente afectada es más delgada . Los ángulos de inclinación y/o incidencia incrementados pueden producir esfuerzos de tracción alrededor de los filos de las herramientas típicamente quebradizas utilizadas en maquinación dura. Tales esfuerzos de tracción pueden llevar a fallas prematuras de herramientas en caso de la tecnología convencional que enseña condiciones de corte en seco. Como se observa, las fallas son menos frecuentes y la vida de la herramienta se prolonga cuando por lo menos un chorro o aspersión de enfriamiento se dirige a la incidencia de la herramienta de corte durante la maquinación dura, y el fluido de enfriamiento utilizado es inerte, libre de agua y de preferencia criogénico. (El término "inerte" quiere decir que el fluido de enfriamiento no reacciona con el metal duro y no degrada las propiedades mecánicas del metal duro o la herramienta de corte dura) . La Figura 4C muestra la proyección del plano X-Y de los dos chorros de enfriamiento, CJxyl y CJxy2 que corresponden a los chorros mostrados en la Figura IB en la vista del plano X-Z. La aplicación de la técnica C es más ventajosa a partir del punto de vista de producción y costo, cuando CJ1 o, alternativamente, CJ1 y CJ2 están rociando refrigerante durante el corte duro, como se muestra en la Figura 4C. La presente invención disminuye la capa blanca detrimental y otras capas termomecánicamente afectadas en una superficie de la pieza de trabajo así maquinada al reducir la carga termomecánica ejercida por la herramienta de corte sobre la superficie de material de la pieza de trabajo durante la maquinación dura. Como se discute en lo anterior, la presente invención incluye tres técnicas (A, B, C) que pueden utilizarse separadamente o en combinación (AB, AC, BC, ABC) . Aunque se ilustra y describe en la presente con referencia a ciertas modalidades especificas, la presente invención no se pretende por lo tanto para ser limitada a los detalles mostrados. De hecho, varias modificaciones pueden hacerse en los detalles dentro del alcance y margen de equivalentes de las reivindicaciones y sin apartarse del espíritu de la invención.

Claims (50)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para reducir un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de una pieza de trabajo de metal duro que es maquinada por una herramienta de corte dura que ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende reducir la carga termomecánica .
2. 2. El método de conformidad con la rei indicación 1, caracterizado porque la herramienta de corte inicialmente tiene una primera temperatura antes de poner en contacto la superficie de la pieza de trabajo, y en donde la carga termomecánica se reduce al enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura menor a la primera temperatura antes de que la herramienta de trabajo haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada.
3. 3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la herramienta de corte se enfria por un medio de enfriamiento externo.
4. 4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el medio de enfriamiento comprende por lo menos un refrigerante inerte, libre de agua.
5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el medio de enfriamiento comprende por lo menos un fluido criogénico.
6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de la pieza de trabajo, y en donde la carga termomecánica se reduce al reducir el componente de la fuerza de corte .
7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la herramienta de corte tiene un ángulo de inclinación, y en donde el componente de la fuerza de corte se reduce al hacer al ángulo de inclinación más positivo .
8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la herramienta de corte tiene un ángulo de incidencia, y en donde el componente de la fuerza de corte se reduce al hacer al ángulo de incidencia más positivo .
9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la herramienta de corte tiene una dureza y una resistencia a la fractura, y en donde el enfriamiento de la herramienta de corte con el medio de enfriamiento resulta en un incremento en la dureza o un incremento en la resistencia a la fractura.
10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de trabajo de metal duro comprende una aleación que contiene hierro.
11. 11. El método de conformidad con la rei indicación 1, caracterizado porque la herramienta de corte dura se hace por lo menos en parte de material seleccionado de un grupo que contiene un compuesto cerámico; un compuesto cerámico-cerámico; un compuesto cerámico-metal ; un material libre de metal, tipo diamante; una cerámica a base de alúmina; un material cerámico a base de nitruro de boro cúbico; un material a base de carburo de tungsteno; y un material tipo cermet .
12. 12. Un método para reducir un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de una pieza de trabajo de metal duro que es maquinada por una herramienta de corte dura que inicialmente tiene una primera temperatura antes de poner en contacto la superficie de la pieza de trabajo, la herramienta de corte dura ejerce una fuerza termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizada porque comprende las etapas de: enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura menor a la primera temperatura antes de que la herramienta de corte haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada; y reducir el componente de la fuerza de corte.
13. 13. Un método para mitigar un efecto detrimental de una carga termomecánica en una superficie maquinada de una pieza de trabajo de metal duro, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo por una herramienta de corte dura que maquina la pieza de trabajo, por lo cual forma la superficie maquinada, caracterizado porque comprende enfriar la superficie maquinada por un medio de enfriamiento que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C.
14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el medio de enfriamiento comprende por lo menos una corriente que contiene un fluido criogénico o por lo menos una partícula de hielo que tiene una temperatura menor a aproximadamente -75°C.
15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el medio de enfriamiento comprende por lo menos un refrigerante inerte, libre de agua.
16. 16. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la pieza de trabajo de metal duro comprende una aleación que contiene hierro.
17. 17. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la herramienta de corte dura se hace por lo menos en parte de un material seleccionado de un grupo que contiene un compuesto cerámico; un compuesto cerámico-cerámico; un compuesto cerámico-metal ; un material libre de metal, tipo diamante; una cerámica a base de alúmina; un material cerámico a base de nitruro de boro cúbico; un material a base de carburo de tungsteno; y un material tipo cermet .
18. 18. Un método para mitigar un efecto detrimentai de una carga termomecánica en una superficie maquinada de una pieza de trabajo de metal duro, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que maquina la pieza de trabajo, por lo que forma la superficie maquinada, caracterizado porque comprende las etapas de: enfriar la superficie maquinada por un medio de enfriamiento que tiene una temperatura inicial en el margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C; y enfriar la herramienta de corte simultáneamente mediante el medio de enfriamiento.
19. 19. Un método para mitigar un efecto detrimentai de una carga termomecánica en una superficie maquinada de una pieza de trabajo de metal duro, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo por una herramienta de corte dura que maquina la pieza de trabajo, por lo que forma la superficie maquinada, en donde por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado comprende las etapas de: enfriar la superficie maquinada por un medio de enfriamiento que tiene una temperatura inicial en el margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C; y reducir el componente de la fuerza de corte.
20. 20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la herramienta de corte tiene un ángulo de inclinación, y en donde el componente de la fuerza de corte se reduce al hacer al ángulo de inclinación más positivo y el medio de enfriamiento comprende por lo menos una corriente que contiene un fluido criogénico o por lo menos una partícula de hielo que tiene una temperatura menor aproximadamente -75°C.
21. 21. Un método para mitigar un efecto detrimental de una carga termomecánica en una superficie maquinada de una pieza de trabajo de metal duro, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que maquina la pieza de trabajo, por lo que forma la superficie maquinada, en donde por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de la fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende las etapas de: enfriar la superficie maquinada mediante un medio de enfriamiento que tiene una temperatura inicial de un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C; enfriar la herramienta de corte simultáneamente por el medio de enfriamiento; y reducir el componente de la fuerza de corte.
22. 22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la herramienta de corte tiene un ángulo de inclinación, y en donde el componente de la fuerza de corte se reduce al hacer al ángulo de inclinación más positivo y el medio de enfriamiento comprende por lo menos una corriente que contiene un fluido criogénico con por lo menos una partícula de hielo que tiene una temperatura menor a aproximadamente -75°C.
23. 23. Un método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie así maquinada de la pieza de trabajo se reduce, la pieza de trabajo se maquina con una herramienta de corte dura que tiene inicialmente una primera temperatura antes de poner en contacto la superficie de la pieza de trabajo, la herramienta de corte dura ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura menor a la primera temperatura antes de que la herramienta de corte haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada .
24. 24. La pieza de trabajo maquinada por el método de conformidad con la reivindicación 23 y caracterizada por una superficie mejorada o una propiedad mejorada.
25. 25. Un método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un efecto detrimental de una carga termomecánica se mitiga en una superficie maquinada de la pieza de trabajo, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que forma la superficie maquinada de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende enfriar la superficie maquinada mediante un medio de enfriamiento que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C.
26. 26. La pieza de trabajo maquinada por el método de conformidad con la reivindicación 25 y caracterizada por una superficie mejorada o una propiedad mejorada.
27. 27. Un método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de la pieza de trabajo se reduce, la pieza de trabajo se maquina con una herramienta de corte dura, la herramienta de corte dura ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende reducir el componente de la fuerza de corte.
28. 28. La pieza de trabajo maquinada por el método de conformidad con la reivindicación 27 y caracterizada por una superficie mejorada o una propiedad mejorada.
29. 29. Un método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro por lo que un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de la pieza de trabajo se reduce, la pieza de trabajo se maquina con una herramienta de corte dura que inicialmente tiene una primera temperatura antes de poner en contacto la superficie de la pieza de trabajo, la herramienta de corte dura ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende las etapas de: enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura menor a la primera temperatura antes de que la herramienta de corte haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada y reducir el componente de la fuerza de corte.
30. 30. Un método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un efecto detrimental de una carga termomecánica se mitiga en una superficie maquinada de la pieza de trabajo, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que forma la superficie maquinada de la pieza de trabajo, caracter zado porque comprende las etapas de: enfriar la superficie maquinada mediante un medio de enfriamiento que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C; y enfriar la herramienta de corte simultáneamente por el medio de enfriamiento.
31. 31. Un método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un efecto detrimental de una carga termomecánica se mitiga en una superficie maquinada de la pieza de trabajo, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que forma la superficie maquinada de la pieza de trabajo en donde por lo menos una porción de la carqa termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende las etapas de: enfriar la superficie maquinada mediante un medio de enfriamiento que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C; reducir el componente de la fuerza de corte.
32. 32. Un método para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un efecto detrimental de una carga termomecánica se mitiga en una superficie maquinada de la pieza de trabajo, la carga termomecánica se e erce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que forma la superficie maquinada de la pieza de trabajo, en donde por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende las etapas de: enfriar la superficie maquinada mediante un medio de enfriamiento que tiene una temperatura inicial que tiene un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C; enfriar la herramienta de corte simultáneamente por el medio de enfriamiento; y reducir el componente de la fuerza de corte.
33. 33. Un aparato para reducir un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de una pieza de trabajo de metal duro que se maquina por una herramienta de corte dura que ejerce una fuerza termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende un medio para reducir la carga termomecánica.
34. 34. El aparato de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque la pieza de trabajo de metal duro comprende una aleación que contiene hierro.
35. 35. El aparato de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque la herramienta de corte dura se hace por lo menos en parte de un material seleccionado de un grupo que consiste de un compuesto cerámico; un compuesto cerámico-cerámico; un compuesto cerámico-metal ; un material libre de metal, tipo diamante; una cerámica a base de alúmina; un material cerámico a base de nitruro de boro cúbico; un material a base de carburo de tungsteno; y un material tipo cermet .
36. 36. Un aparato para reducir un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de una pieza de trabajo de metal duro que se maquina por una herramienta de corte dura que inicialmente tiene una primera temperatura antes de poner en contacto la pieza de trabajo, la herramienta de corte dura que ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende: un medio para enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura menor a la primera temperatura antes de que la herramienta de corte haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada; una medio para reducir el componente de la fuerza de corte.
37. 37. Un aparato para mitigar un efecto detrimental de una carga termomecánica en una superficie maquinada de una pieza de trabajo de metal duro, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante herramienta de corte dura que maquina la pieza de trabajo, por lo que forma la superficie maquinada, caracterizada porque comprende un medio para enfriar la superficie maquinada por al menos una corriente de un refrigerante que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C.
38. 38. El aparato de conformidad con la rei indicación 37, caracterizado porque por lo menos una corriente contiene un fluido criogénico o por lo menos una partícula de hielo que tiene una temperatura menor aproximadamente -75°C.
39. 39. El aparato de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque la corriente contiene por lo menos un refrigerante inerte, libre de agua.
40. 40. Un aparato para mitigar un efecto detrimental de una carga termomecánica en la superficie maquinada de una pieza de trabajo de metal duro, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que maquina la pieza de trabajo, por lo que forma la superficie maquinada, en donde por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de la fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende: un medio para enfriar la superficie maquinada por lo menos por una corriente que tiene por lo menos un refrigerante inerte libre de agua, que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C; un medio para enfriar la herramienta de corte simultáneamente por al menos otra corriente que contiene por lo menos un refrigerante inerte libre de agua; y un medio para reducir el componente de la fuerza de corte .
41. 41. Un aparato para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de la pieza de trabajo se reduce, la pieza de trabajo se maquina por una herramienta de corte dura que inicialmente tiene una primera temperatura antes de poner en contacto la superficie de la pieza de trabajo, la herramienta de corte dura ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende un medio para enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura menor a la primera temperatura antes de que la herramienta de corte haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada.
42. 42. La pieza de trabajo maquinada por un aparato de conformidad con la reivindicación 41 y caracterizada por una superficie mejorada o una propiedad mejorada.
43. 43. Un aparato para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un efecto detrimental de una carga termomecánica se mitiga en una superficie maquinada de la pieza de trabajo, la carga termomecánica que se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo por una herramienta de corte dura que forma la superficie maquinada de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende un medio para enfriar la superficie maquinada mediante una corriente de un fluido que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C.
44. 44. La pieza de trabajo maquinada por un aparato de conformidad con la reivindicación 43, y caracterizada por una superficie mejorada o una propiedad mejorada.
45. 45. Un aparato para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un espesor de una capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de la pieza de trabajo se reduce, la pieza de trabajo se maquina por una herramienta de corte dura que ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende un medio para reducir el componente de la fuerza de corte.
46. 46. La pieza de trabajo maquinada por un aparato de conformidad con la reivindicación 45, y caracterizada por una superficie mejorada o una propiedad mejorada.
47. 47. Un aparato para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un espesor de la capa termomecánicamente afectada sobre una superficie asi maquinada de la pieza de trabajo se reduce, la pieza de trabajo se maquina por una herramienta de corte dura que inicialmente tiene una primera temperatura antes de poner en contacto la superficie de la pieza de trabajo, la herramienta de corte dura ejerce una carga termomecánica sobre una superficie de la pieza de trabajo, por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende : un medio para enfriar la herramienta de corte a una segunda temperatura menor a la primera temperatura antes de que la herramienta de corte haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo o mientras la pieza de trabajo está siendo maquinada; y un medio para reducir el componente de la fuerza de corte .
48. 48. Un aparato para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un efecto detrimental de una carga termomecánica se mitiga en una superficie maquinada de la pieza de trabajo, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que forma la superficie maquina de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende: un medio para esparcir la superficie maquinada con por lo menos una corriente de fluido que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C; y un medio para esparcir por lo menos otra corriente del fluido simultáneamente sobre la herramienta de corte.
49. 49. Un aparato para maquinar una pieza de traba o de metal duro, por lo que un efecto detrimental de una carga termomecánica se mitiga en una superficie maquinada de la pieza de trabajo, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que forma la superficie maquinada de la pieza de trabajo, en donde por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende: un medio para esparcir la superficie maquinada con por lo menos una corriente de un fluido que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C; y un medio para reducir el componente de la fuerza de corte .
50. 50. Un aparato para maquinar una pieza de trabajo de metal duro, por lo que un efecto detrimental de una carga termomecánica se mitiga en una superficie maquinada de la pieza de trabajo, la carga termomecánica se ejerce sobre una superficie de la pieza de trabajo mediante una herramienta de corte dura que forma la superficie maquinada de la pieza de trabajo, en donde por lo menos una porción de la carga termomecánica es un componente de una fuerza de corte, el componente se aplica en una dirección normal a la superficie de la pieza de trabajo, caracterizado porque comprende: un medio para esparcir la superficie maquinada con por lo menos una corriente de un fluido que tiene una temperatura inicial en un margen de aproximadamente -250°C a aproximadamente +25°C; un medio para esparcir por lo menos otra corriente del fluido simultáneamente sobre la herramienta de corte; y un medio para reducir el componente de la fuerza de corte .