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MAQUINADO

PROCESOS DE

MANUFACTURA 1

Ing. José Carlos López Arenales

Material de Trabajo

Maquinabilidad

Propiedad de los materiales que permiten fabricar

piezas satisfactorias a bajo costo y mínima

dificultad.

Maquinabilidad

Índice de maquinabilidad:

– Velocidad de corte para tornear para una vidad

de la herramienta de 60 minutos. Varía según

los procesos.

Falla total por desportillado o agrietamiento

bajo condiciones específicas. (veloc. De

corte o volumen removido para un criterio

dado de vida de herramienta.

Materiales maquinables

Baja ductibilidad. Que la separación de la

viruta ocurra después de un corte mínimo y

se rompa fácilmente. Opuesto a la

deformación plástica.

La resistencia TS y la dureza deben ser

bajas.

La adhesión o unión metalúrgica fuerte entre

herramienta y material es indeseable.

Materiales maquinables

Los compuestos duros como algunos óxidos, todos los carburos, muchos compuestos intermetálicos y elementos como el silicio.

Partículas suaves o que se suavizan a temperaturas altas, son benéficas ya que promueven el corte localizado y contribuyen al rompimiento de la viruta.

La alta conductividad térmica es útil para mantener temperaturas bajas durante el corte.

Un bajo punto de fusión del material significa que las temperaturas de corte permanecerán bajas. Menores a las temperaturas en donde la herramienta se suaviza.

Material de Trabajo

Materiales ferrosos:

– Aceros al carbono

Condición recocida, varia la cantidad de carbono (más

carbono + resistencia – ductilidad.

Tratados térmicamente (acero esferoidal) – baja resistencia y

alta conductivilidad.

Trabajados en frío (estirados), la resistencia es mayor y la

ductilidad disminuye.

– Bajos contenidos de carbono (0.2%) el material es

demasiado dúctil y el material trabajado en frío ofrece la

mejor maquinabilidad.

Material de Trabajo

Materiales ferrosos:

– Aceros al maquinado libre

Aceros al plomo

Aceros resulfurados

Indeseables: ductibilidad y resistencia a la fatiga

disminuida.

– Aceros aleados

La dureza incrementa el desgaste de la herramienta

La porosidad incrementa problemas de corte.

Material de trabajo

– Aceros inoxidables

Resistencia elevada

Baja conductividad

– Hierros fundidos

Muy difíciles de maquinar

Presencia de cementita primaria

Hierro fundido nodular es más dúctil y resistente.(puede

dar mayor vida a la herramienta.

Material de trabajo

Materiales no ferrosos:

– Bajo punto de fusión:

Aleaciones de zinc

Baja resistencia

Ductilidad limitada

Altamente maquinables

– Aleaciones de magnesio:

Baja ductilidad

Maquinado libre

Altamente maquinables

Material de trabajo

Materiales no ferrosos:

– Aleaciones de aluminio:

Trabajados en frío

Alta ductilidad

Alta adhesión – acabado superficial pobre.

Alta conductividad térmica.

Bajo punto de fusión – altas velocidades de maquinado.

(70 m/s).

Aleado con el silicio provoca un desgaste rápido en las

herramientas.

Material de trabajo

Materiales no ferrosos:

– Aleaciones con base cobre:

Trabajado en frío

Los latones se maquinan bien.

La disposición de la viruta es difícil.

Aleaciones con plomo , azufre o telurio mejoran las

condiciones de viruta , la fuerza de corte disminuye y el

acabado superficial mejora.

No aplicablesa procesos alimenticios.

Material de trabajo

Materiales no ferrosos:

– Aleaciones con base níquel:

Alta adhesión

Baja conductividad térmica

Alta resistencia

Exige condición recocida o sobreenvejecida

Se debe evitar el asufre en los fluidos de corte.

Materiales de trabajo

– Titanio:

Elevada adhesión

Baja conductividad térmica

Viruta discontinua

Maquinado difícil

Herramientas de corte

El material de la herramienta debe ser más

duro que el material de la pieza de trabajo.

La tenacidad debe ser alta – choques

mecánicos – eliminación de viruta.

La resistencia al impacto térmico. Calor –

frío.

Baja adhesión al material de la pieza

La solubilidad de la herramienta en el

material debe ser bajo.

Herramientas de corte

Aceros al carbono: normalmente para

madera y a tasas bajas de producción

Aceros de alta velocidad HSS: aleaciones

con C 0.8%, Cr 4%, Mo 5- 8 %, V 1-2% y

tugsteno.

Recubrimientos superficiales, revenido con

vapor (pavoneado). Incrementa la vida de

la herramienta.

Herramientas de corte

Carburos fundidos:

– Aleaciones con cobalto

Carburos cementados:

– Cobalto 3-5% mayor dureza

– Cobalto de 6-15% alta tenacidad

– Carburo de titanio 10-40% para maquinado de

acero.

Herramientas de corte

Carburos revestidos:

– Recubrimiento de cerámicos 5 micras.

– Carburo de titanio reduce el desgaste

– Nitruro de titanio reduce la fricción y adhesión.

– Ver gráfico de la página 680 del texto.

Clasificación

Dentro de las formas de eliminar material por

medio de formación de viruta existen dos

clasificaciones:

– Formado

– Generación

Basado en el número de bordes de corte.

Formado

Es cuando la herramienta de corte posee la

forma específica del contorno terminado de

la pieza de trabajo.

Existe el movimiento relativo (primario) de la

pieza que genera la viruta.

Se debe introducir o alimentar la herramienta

a la profundidad requerida.

Formado

La exactitud del perfil superficial depende

principalmente de la herramienta del

formado.

Puede ser cualquiera de los movimientos

primarios:

– Torneado – la pieza de trabajo gira

– Cepillado – ambas se mueven respecto a la otra

– Fresado – la herramienta gira

Formado

Generación

Existe el movimiento de formación de viruta (primario).

Existe también un accionamiento a lo largo de la superficie de la pieza de trabajo, denominado movimiento de avance continuo.

Además la herramienta experimenta un movimiento de variación con respecto al eje de la pieza de trabajo.

Generación

Movimientos de corte

Maquinado de un solo punto

Se usa una herramienta de un punto único

de corte.

– Herramienta

– Torneado

– Perforado

– Careado

– Trozado

Operaciones de torneado

Maquinado de un solo punto

Maquinado de un solo punto

– Formado

– Torno automático

– Torno revolver

– Maquinas para fabricación de tornillos

– Maquina automática de husillos múltiples

– Cepillado

Torno

Torno

Torno

Torno automático

Torno revolver

Cepillo

Maquinado de puntos múltiples

Taladrado

Maquinado de puntos múltiples

Fresado

– Fresadoras horizontales

– Fresadoras verticales

Fresadora

Maquinado de puntos múltiples

Máquinas fresadoras

– De copiado

– CNC

– Centros de maquinado

– Aserrado y limado

– Escariado y corte de roscas

– Producción de engranes

Fresadoras

Aserrado

Limado

Centro de maquinado

Escariadores

Tipos de corte

Corte de desbaste

La profundidad y el avance del corte son grandes

La producción se acelera

Corte de acabado

La profundidad y el avance de corte son pequeños

Mayor exigencia para las herramientas cuando hay

superficies duras.

Ver Velocidades de corte

vrs. Dureza del material.

Página 711 y 712.

Control numérico y automatización

Remoción de materiales más rápido.

Mejores tolerancias.

Estandarización.

Control numérico y automatización

Rigidez

Control de vibraciones

Husillo impulsor

Estabilidad térmica

Movimiento de alimentación

Manejo de viruta

Control numérico y automatización

Manejo de herramientas

Programación

Maquinado sin atención

Medición automática

Programación dinámica

Maquinado abrasivo

Proceso en el cual se elimina material por

medio de la aplicación de una multitud de

partículas o granos angulares y abrasivos.

Las partículas pueden o no estar aglutinadas

para formar una herramienta con una forma

definida.

Maquinado abrasivo

Superficies muy bien controladas

Tolerancias estrechas

Acabado de alta calidad

Maquinado abrasivo

Aglutinado

Suelto

Por impacto

Maquinado abrasivo

Aglutinado

– Esmerilado

Superficial

Cilíndrico

Sin centros

Interno

Avance lento

– Rectificado

– Abrasivos recubiertos

Maquinado abrasivo

Abrasivos – características:

– Dureza alta a temperatura ambiente y a

temperaturas altas.

– Rugosidad controlada (facilidad de fractura) –

generación de nuevos filos de corte de un grano

desgastado.

– Baja adhesión al material de la pieza de trabajo.

Maquinado abrasivo

– Estabilidad química aumenta con la resistencia al

desgaste.

– Resistencia a la corrosión por presencia de

oxígeno y fluidos de corte.

– La velocidad de avance baja requiere que el

tamaño del grano sea varias veces mayor que la

profundidad de contacto.

– Se debe especificar el tamaño de grano.

Maquinado abrasivo

Superabrasivos:

Nitruro Cúbico de Boro (CBN).

– También conocido como CBN, es después del diamante el más duro, posee además una elevada dureza en caliente hasta 2000 C, tiene también una excelente estabilidad química durante el mecanizado, es un material de corte relativamente frágil, pero es más tenaz que las cerámicas.

Maquinado abrasivo

Su mayor aplicación es en el torneado de piezas

duras

Se fabrica a gran presión y temperatura con el fin

de unir los cristales de boro cúbico con un

aglutinante cerámico o metálico.

Maquinado abrasivo

Esmerilado:

– Es uno de los procesos más utilizados.

– Los abrasivos se aglutinan con un agente

adecuado.

– Procesos estrictamente controlados.

–

Maquinado abrasivo

Aglutinantes:

– Vitrificados: arcillas cocidas y cerámicos

– Silicato de sodio

– Hule

– Laca

– Metálicos

Maquinado abrasivo

Objetivos:

– Esmerilado de precisión: muy utilizado.

– Esmerilado burdo: remoción de material, rebarbado.

– Esmerilado profundo: la profundidad completa se elimina de una sola pasada, tasa baja de alimentación.

– Esmerilado profundo de alta eficiencia: usa ruedas de CBN, velocidad 100 – 150 m/s, avances de 700 a 2,500mm/min.

Maquinado abrasivo

Abrasivos recubiertos

– Usan un respaldo flexible como papel o tela

Rectificado

– Piedra plana o barra

Procesos con abrasivos sueltos

Lapeado – Desgaste abrasivo de tres cuerpos, la pieza, el

abrasivo y la superficie conformadora.

Maquinado Ultrasónico– Se utiliza un transductor piezoeléctrico para

generar vibraciones (20,000 Hz) de pequeña amplitud (0.04 a 0.08 mm), el gránulo se aplica en una lechada.

Procesos con abrasivos sueltos

Cardado de potencia

– Pieza hecha de alambres flexibles girando a alta

velocidad (15 a 30 m/s).

– El objetivo es crear una superficie de acabado

específico.

– Se usa también en el desbarbado.

Procesos con abrasivos sueltos

Abrillantado, pulido y bruñido

Se utiliza una rueda con fieltro o tela

– Abrillantado: el abrasivo se encuentra en un

aglutinante suave.

– Pulido: el abrasivo se utiliza seco o en aceite.

Se busca tener superficies altamente reflejantes.

Procesos con abrasivos sueltos

Procesos de impacto

– Chorro de perdigones

– Hidrorectificado

– Maquinado por fluido abrasivo

Resumen

La maquinabilidad de los materiales es muy

variable.

El maquinado implica la competencia entre

la pieza y la herramienta.

Un objetivo principal es el de producir formas

y superficies dentro de tolerancias

específicas, libres de daño con rugosidad y

texturas adecuadas.

Resumen

El maquinado es un sistema en donde

interactúan: características de la pieza, los

materiales de la herramienta, el líquido de

corte, geometría del proceso, propiedades

de la máquina herramienta.

La productividad aumenta cuando el tiempo

perdido por carga, descarga, verificación y

cambio de herramienta se minimiza.

Resumen

Se pueden producir grandes cantidades de

viruta, que es recomendable que se recicle.

Se debe tener siempre presente la seguridad

de las personas, algunas máquinas son

cerradas otras no, usando EPP y ropas

adecuadas.