UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y MECNICA CARRERA DE INGENIERA MECNICA TALLER MECNICO INDUSTRIAL II TEMA: Ejercicios de mecanizado CURSO: Tercero B DOCENTE: Ing. Diego Nez FECHA: 20/08/2014 TORNEADO PROBLEMA 1 En una operacin de cilindrado se tienen los siguientes datos: - Energa especfica de corte del material de la pieza, 1500 N/mm2. - Dimetro de la pieza, 100 mm. - Profundidad de pasada, 3 mm. - Velocidad de corte recomendada, 80 m/min. - Radio de punta de la herramienta, 0,4 mm. Se pide: 1. Calcular el avance mximo de modo que se cumplan las siguientes restricciones: - La fuerza de corte mxima, por riesgo de rotura frgil, es de 1500N. - La potencia nominal del torno es de 5 kW y su rendimiento, del 75 %. - La rugosidad media ser como mximo de 20 m. 2. Con el avance calculado, determinar: - El tiempo de mecanizado y el caudal de viruta suponiendo que la longitud a cilindrar es de 100 mm y que la distancia de aproximacin de la herramienta ser de 5mm.

N= 262.52 rpm Sc =

Sc =

Sc= 1 mm2 f = f= 0.333mm Vf= f mm *N rpm Vf= 0.333 * 262.52 Vf= 87.42 mm/min t= t=

t= 1.201min Q= Vc *ap * f Q= 80.*3*0.333 Q= 79.92 cm3/min PROBLEMA 2 Para ciertas operaciones de refrentado en torno, realizadas a velocidad de corte constante, se dispone de los siguientes datos y restricciones: - Gama contina de velocidades del cabezal, de 0 a 3000 rpm. - Herramienta: Plaquitas rmbicas de lado 24 mm y de radio de punta de 0,8 mm. - Porta plaquitas con ngulo de posicin del filo principal de 105. - Distancia de aproximacin de la herramienta: 3 mm (el refrentado se llevar a cabo desde la periferia hacia el centro). - Fuerza de corte mxima por riesgo de vibraciones: 15000 N. - Espesor de corte mximo: 80% del radio de punta de la herramienta. - Anchura de corte mxima: 60% de la longitud del filo. - Energa especfica de corte del material a mecanizar: 2000 N/mm - Velocidad de corte recomendada: 90 m/min. Se pide: 1. Calcular los valores mximos de la profundidad de pasada y del avance. 2. Si se desea realizar un refrentado completo De una pieza de 300 mm de dimetro, con una profundidad de pasada de 10 mm, cul sera el mnimo tiempo de mecanizado?

DATOS: ap=? N:0-3000 rpm f=? Vc= cte 90m/min Fc= 15000N (max) Grosor= 80% del radio =0.64mm Anchura=60*24=0.6*24 =14.4mm Ps:2000N/mm2 b) t(min)=? D=300mm ap=10 mm Solucin:

f=51.47/95.49 Sc=15000/2000 f=0.539009 mm Sc=7.5 mm Sc 7.5 mm

c/ap Sc= ap*f

f= Sc/ap ap=6.099/0.539009 f= 7.5/11.14 ap=11.48 mm f=0.67 f 0.67

ap=7.5mm2/0.539009 mm ap= 13.91 ap 13.91 b)

Sc=

ap= 11.148 mm

N= N= N=95.49rpm tm=

tm=

tm=1.31min PROBLEMA 3 Se desea cilindrar una serie de piezas desde un dimetro inicial 50mm hasta un dimetro final 20mm, segn la Figura 1. La operacin se llevar a cabo en un torno con gama continua de velocidades de rotacin, potencia nominal de 9kW y un rendimiento =0,85. La energa especfica de corte del material de pieza viene dada por la expresin. con ac en mm y Ps en N/mm2. Se pide: 1. Representar esquemticamente el modo de amarre de la pieza en el torno, de manera que se asegure la mxima rigidez a flexin de la pieza durante el mecanizado. Identificar sobre el esquema los elementos que se utilizan para el amarre.

Los puntos se emplean para sujetar los extremos libres de las piezas de longitud considerable; pueden ser fijos en cuyo caso deben mantener su punta constantemente lubricada, o giratorios, los cuales no necesitan lubricacin ya que cuentan en el interior de su cabeza con un juego de dos rulimanes que le permiten clavar y mantener fija su cola, mientras su punta giratoria a la misma velocidad de la pieza con la que est en contacto El plato de garras sirve para sujetar durante el mecanizado. Pueden ser de tres mordazas, para piezas cilndricas, los mismos cierran o abren simultneamente sus mordazas por medio de una llave de ajuste. Pueden tener un juego de mordazas invertidas, para piezas de dimetros grandes, y un juego de mordazas blandas, para materiales blandos o cuando no se quieren lastimar las piezas durante su agarre. De cuatro mordazas, cuando la pieza a sujetar es de geometra variada. En este caso, cada mordaza se ajusta por separado. 2. La operacin de cilindrado se lleva a cabo en 3 pasadas de igual profundidad, manteniendo en todas ellas el mismo avance y una velocidad de corte de 205m/min. La erramienta puede trabajar en un rango de avances entre 0,05 y 0,2mm/rev. Teniendo en cuenta las caractersticas de la mquina y del material de pieza, calcular el avance que ace mnimo el tiempo de mecanizado.

3. De acuerdo con la informacin facilitada por el fabricante de la erramienta,

se sabe que cuando se utiliza una velocidad de corte de 180m/min la vida esperada de la erramienta es de 30min, mientras que a 225m/min la vida es de 10min. Cul ser la vida esperada de la erramienta bajo las condiciones de corte del apartado 2? Razona la respuesta.

4. Utilizando una velocidad de corte de 180m/min, a la que corresponde una vida esperada de

erramienta de 30minutos, y manteniendo el resto de parmetros de operacin en los valores utilizados en el apartado 2, Cuntas piezas podran realizarse antes del cambio de

erramienta? Razona la respuesta.

5. Tras la ltima pasada, la rugosidad resultante en la superficie de la pieza es Ra=5m. Sobre qu variables se podra actuar y en qu sentido (aumentar o disminuir)) si nuestro cliente exi- giese reducir dica rugosidad? Razona la respuesta. Para saber sobre cual variable actan toca tener en cual la ecuacin de rugosidad que es igual R= f^2 / 8 re (re= radio de punta) - Para reducir la velocidad La rugosidad superficial de una pieza consiste en las finas irregularidades de la textura superficial originadas por la accin del proceso de fabricacin. En una operacin de maquinado el radio de punta y el ngulo de desa

ogo junto con el avance son en principios, los parmetros que ms afectan el acabado superficial y la precisin de la medida. La presin erramienta/pieza da lugar a deformacin plstica del material mecanizado, que resulta en tensiones residuales de compresin. La friccin erramienta/pieza y el calor asociado a la deformacin plstica producen calentamiento de la pieza mecanizada. El aumento de temperatura produce una expansin momentnea de la superficie del material que se ve constreida por el resto del material. - Aumentar el radio de punta de la

erramienta Al aumentar el radio de la punta aumenta el rea de contacto disponible para la conduccin/eliminacin de calor, disminuyendo as la temperatura local a lo largo de la zona de corte. Esta disminucin de la temperatura llevara a una disminucin de las tensiones residuales

acia valores menos tractivos. No obstante, el aumento de la zona de contacto con el radio de la punta de la plaquita ace que aumente la friccin entre erramienta y pieza mecanizada, lo que produce un aumento del calor resultante de la friccin. Este aumento de temperatura en la superficie de la pieza como consecuencia de la friccin favorece la generacin de tensiones residuales tractivas PROBLEMA 4 Se desea realizar una operacin de cilindrado exterior en un redondo de acero templado, cuya energa especfica de corte es de 2550 N/mm2. Para realizar la operacin se a seleccionado el porta-plaquitas junto con la plaquita que se muestra en la figura 1. En la tabla 1 se muestran las velocidades de corte a utilizar para la plaquita dada en funcin de la profundidad de pasada de la operacin y el avance. El dimetro de partida del redondeo es de 210mm y el resultado de la operacin debe disminuir este dimetro asta 190mm. Se tomar como valor de la distancia de aproximacin 5mm. Se dispone en el taller de dos tipos de tornos, ambos con un rendimiento del 85%

Se pide: 1. Con los datos dados, calcular el tiempo de la operacin de mecanizado que se obtendra realizando el mnimo nmero de pasadas y minimizando el tiempo por pasada. Como queremos el mnimo nmero de pasadas escogemos de la tabla 1 una profundidad de pasada de 0,5 mm para tener que realizar mximo dos pasadas, y como queremos minimizar el tiempo escogeramos el avance ms grande que es de 0,4 mm y la velocidad de corte ms grande que es la de 162m/min. Una vez escogido los parmetros calculamos el tiempo.

2. Seleccionar, razonando la respuesta, el tipo de torno en el que se realizara la operacin. El tipo de torno que se seleccionara sera el B, ya que posee una potencia muco mayor por lo cual ganaramos muc

o tiempo en el proceso. 3. Obtener el anc

ura de viruta y el espesor de viruta utilizados para la operacin definida. Calculamos ac y aw con el ngulo kr que nos da en la figura 1 y los datos escogido

s del literal 1.

4. En la figura 2 se presenta la proyeccin sobre el plano de referencia Pr de una operacin de cilindrado exterior. Representar la seccin A-A y localizar sobre esta el desgaste de flanco. Indicar el parmetro que se utiliza para medirlo y dibujar tambin la evolucin a lo largo del tiempo de este desgaste. Evolucin del Desgaste 5. En caso que se desee aumentar la vida de la erramienta indicar, razonando la respuesta, que accin se debera tomar. Podramos aumentar la vida de la erramienta al disminuir la velocidad de corte, esto lo podemos comprobar con la ecuacin de Taylor la cual es:

Dnde: T= Tiempo de vida de la Herramienta V= Velocidad de corte C= Depende de: Material de la pieza, tipo de erramienta, valores de las condiciones de

mecanizado (anco, profundidad, avance, etc.), utilizacin de fluidos de corte. n= Depende del material de la

erramienta. Con lo cual podemos observar que el tiempo de vida de la erramienta es inversamente proporcional a la velocidad de corte por lo que a menos velocidad de corte ms vida tendr la erramienta y a ms velocidad de corte menos vida tendr la erramienta. PROBLEMA 6 Se desea refrentar asta el centro un redondo de 200 mm de dimetro (ver figura 1) para quitarle la cascarilla procedente de la laminacin. Para ello, se emplear un torno CNC con gama continua de velocidades de usillo principal (el del cabezal) comprendida entre 0 y 2000rpm y con gama continua de velocidades de carros X, Z, comprendidas entre 0 y 10 m/min. La potencia mxima del torno es de 50kW, siendo su rendimiento del 80%. Se recomienda trabajar con velocidad de corte constante de 125 m/min (recomendaciones del fabricante de la erramienta). El material de pieza es acero y tiene una energa especfica de corte de 2200 N/mm2. La rugosidad Ra de la pieza debe ser como mximo de 7 m. La distancia de aproximacin es de 2mm. La

erramienta debe ser seleccionada entre las que se muestran en la Figura 2 y se debe considerar un aprovecamiento mximo. Se pide: 1) Seleccionar, de forma razonada, la

erramienta a emplear entre las opciones dadas para una mxima productividad. 2) Calcular el tiempo de refrentado, sabiendo que ste debe ser el mnimo que permitan las restricciones. 3) Dibujar las grficas de N, VX, VC, PC en funcin del dimetro de la pieza para el torno CNC. Datos: Di= 200 mm Df =0mm N =0 2000 rpm Pc =50KW N =80% Vc =125 0/min Ps =2200 N/m

Ra

Resolucin: 1) Herramienta: MR CNMG 16 06 16-MR de doble cara. rz=1,6mm ap=2-10,7mm f=0.35-0.9mm 2) (

)

3) PROBLEMA 7 En un torno se realizarn operaciones de cilindrado y refrentado con una misma

erramienta. La erramienta y su plaquita se muestran en la figura siguiente. La erramienta est amarrada en la torreta porta

erramientas con su mango paralelo al eje X del torno. Las caractersticas y restricciones que deben tenerse en cuenta a la

ora de definir las operaciones son las siguientes: El torno tiene una potencia nominal de 125 KW y un rendimiento del 80%. La energa especfica de corte del material de la pieza es de 2100 N/mm2. En todas las operaciones la profundidad de pasada ser la mxima que admita la

erramienta. Para una buena formacin y flujo de la viruta, se recomienda que el espesor de la viruta sea igual o inferior a 2/3 del radio de punta y que la longitud mxima de filo comprometida en el corte (que en este caso coincide con el anc

o de viruta) sea igual o inferior, tambin, a 2/3 de la longitud de la arista de corte. Por las caractersticas de los materiales de pieza y

erramienta, la velocidad de corte estar limitada entre 370 y 530 m/min. Las operaciones a realizar son de gran desbaste, sin embargo, la rug

osidad media terica est limitada a un mximo de 13 m, por motivos especiales. Finalmente, por razones de productividad la vida de la erramienta debe ser cercana a 15min. Las constantes de la ecuacin de Taylor para el caso presente son n=0,23 y K=900. Se pide: 1) Representar, en dos dimensiones y sobre el plano del movimiento de avance (o plano de referencia), ambas operaciones, en un instante intermedio de su ejecucin. Para las dos operaciones, representar el vector velocidad de avance y acotar el ngulo de posicin del filo principal, con su valor concreto. CILINDRADO refrentado 2) Calcular el avance mximo posible en cada una de las operaciones. Cilindrado

= 2/3* 0.8

= 0.533

=f sen (kr) kr =

-

-

f=

kr =

f =

f = 0.535

Refrentado

=f sen (kr) f=

f =

f = 0.522 Nota: Recordar que la rugosidad media terica es Ra= (1/32) (f2/r). PROBLEMA 8 Se debe realizar un refrendado completo, en torno, de una pieza cuyo extremo a refrendar es cilndrico y macizo, de 60 mm de dimetro. La profundidad de pasada ser de 5 mm y el ngulo de posicin de filo principal de la erramienta, de 45. El radio de punta de la erramienta es de 0,4 mm. La rugosidad media de la superficie resultante debe ser inferior o igual a 2 m. El espesor de viruta no debe superar el 85% del radio de punta. La fuerza de corte ser igual o inferior a 1000 N. La energa especfica de corte del material de la pieza se estima en 1500 N/mm2. El torno es de control numrico, con gama continua de velocidades. Su potencia nominal es de 15 KW y el rendimiento, del 75%. La velocidad mxima de cabezal es de 6000 rpm. Las constantes de la ecuacin de Taylor para la vida de la

erramienta, en las condiciones de eta operacin, se estiman en: exponente, n=0,125; velocidad de corte para vida de 1 min, 400 m/min. Para esta operacin, se programa una distancia de aproximacin de la erramienta de 1 mm. Por razones de productividad, interesa minimizar el tiempo de mecanizado. Se pide: 1. Representar, con un dibujo conveniente en dos dimensiones, un instante intermedio de la operacin, acotando las magnitudes anteriores. 2. Cada cuntas piezas debe reemplazarse la

erramienta? 1. 2.

(

)

(

)

(

)

La

erramienta puede refrendar un total de 453 piezas antes de ser cambiada. El tiempo estimado de vida de la erramienta es de 0,015277 min o 0,91 s a una velocidad de corte de 675 m/min pero si se trabaja con velocidades menores pues aumentara el tiempo de vida y ay que tomar en cuenta el material del q esta eco la pieza. FRESADO PROBLEMA 1 Calcular el tiempo de mecanizado mnimo. Para realizar la operacin de la figura 1. Las superficies de ranura deben quedar con un acabado superficial uniforme en toda su longitud. Tomar como distancia de aproximacin y de salida el valor de 2 mm. DATOS DE LA OPERACIN Velocidad de corte : 94 m/min Espesor de viruta mximo :0.2mm Dimetro de la fresa: 50mm Numero de dientes : 10 GRAFICO: SOLUCION DEL EJERCICIO:

N=

N=

N=598.422rpm Fz = acmax Fz = 0.2mm Vf = fzNz Vf =0.2mm598.422rpm10 Vf =1196.84 mm/min t=

t= t=0.1173 min PROBLEMA 2 En una pieza de acero de alta aleacin, de dureza Brinell 200, se desea mecanizar la ranura de la figura 1, mediante una operacin y

erramienta anlogas a las mostradas en la figura 2. La energa especfica de corte del material de la pieza (ps) para operaciones de fresado, viene dada, en N/mm2, en funcin del ngulo de desprendimiento axial (a), en grados, y del espesor de viruta (ac), en mm, por la ecuacin siguiente: ps = 2300. (0,9-0,015.a).ac-0,27 Para los clculos suponer un valor para la distancia de aproximacin y alejamiento de 2 mm. Se pide: 1. Nombrar el tipo de

erramienta a utilizar y seleccionar, de la tabla incluida en la figura 2, el dimetro conveniente de la misma. 2. Nombrar los ngulos que aparecen en la figura 2. 3. En la figura 3, seleccionar, justificando la respuesta, las condiciones de corte que permitan acabar la operacin en el menor tiempo posible. Calcular este tiempo mnimo. 4. Calcular los valores mximo y mnimo del espesor de viruta para esta operacin. 5. Calcular los valores de la fuerza de corte para tres posiciones angulares diferentes del diente en corte, indicando cada posicin angular elegida. 6. En el caso de que se presentara desgaste de crter, en qu zona de la erramienta se producira? Qu variable es la ms comn para medir este tipo de desgaste? Cul es el mecanismo de desgaste ms relacionado con la formacin de crter? PARTE 1 Fresa frontal de ranurar. Dimetro 10mm (anc

ura de la ranura). Calidad de la plaquita: P. PARTE 2 ngulo 1: ngulo de desprendimiento radial. ngulo 2: ngulo de incidencia. ngulo 3: ngulo de desprendimiento axial. ngulo 4: ngulo de posicin del filo secundario.

PARTE 3 Vc = 130 m/min. fz = 0.05 mm/z Se tom los datos sabiendo que la operacin se realizar en el menor tiempo posible. tm = (52x2)/413,8 = 0,25 min PARTE 4 ac (mximo) = fz = 0,05 mm. ac (mnimo) = 0 mm. PARTE 5 =0 y =180 ac = 0mm. =90 ac = mx. = 0.05mm ps = 2300* (0,9-0,015.a)* (0)-0,27 ps = 2300* (0,9-0,015.a)* (0,05)-0,27 ps = 0 ps = 3718,25 N/mm2 Fc = ps x sc N = (130X1000)/(10) = 4138,03 rm Fc = 0 N Vf = 0,05x2x4138,03 = 413,8 mm/min Q = (10x7x413,8)/1000 = 28,97 cm3/min Pc = (3718,25x28,97)/60 = 1798,31 W Fc = (1798,31/130)x60 = 928,56 N PARTE 6

Zona de la herramienta donde se roduce crter: suerficie de desrendimiento Variable

ara medir el crter: Kt,

rofundidad de crter Mecanismo de desgaste: difusin PROBLEMA 3 Las figuras siguientes muestran una oeracin de mecanizado, junto con alguno de sus armetros, exresados en las unidades habituales. El material de la

ieza es fundicin gris, de dureza Brinell, 180. Su energa es

ecfica (o fuerza esecfica) de corte, ara el clculo de la otencia de corte, s*, en las condiciones de trabajo de esta oeracin, obedece a la exresin emrica indicada ms abajo. En esta exresin, los valores kc y mc se obtienen de una de las tablas incluidas al dorso, y deben sustituirse directamente en la citada exresin, obtenindose la energa esecfica en N/mm2. Por otra

arte,

reresenta el esesor de viruta medio, en mm; el cual uede obtenerse de la exresin adjunta, en la que representa el arco de contacto, en radianes.

La fresadora tiene una potencia nominal de 34 kW y un rendimiento del 85% en el conjunto de sus transmisiones al eje principal. Deben respetarse las restricciones impuestas por la mquina y por la herramienta, y seguir las recomendaciones del fabricante de sta, que aparecen en las figuras y tablas siguientes. Se pide, buscando un mecanizado en el menor tiempo posible: 1. Elegir la herramienta a utilizar: dimetro, etc. 2. Elegir la geometra de la plaquita (rompevirutas) y su material (cal

idad), segn los cdigos mostrados en las tablas. 3. Definir el avance por diente a emplear y la velocidad de corte RESOLUCIN: 1) Revisando detenidamente los datos iniciales del ejercicio as como los parmetros del fabricante disponible en las tablas, la herramienta a utilizar ser una fresa para planear la cual tiene un dimetro de 100 mm adems consta de 14 dientes y un ngulo de posicin de filo de 45. 2) Para responder el literal simplemente nos remitimos a las tablas observando que el material de la pieza es una fundicin (K), en donde podemos observar que las geometras posibles son TNHF-CA y TNHF-65, aunque la que nos permite un avance mayor es la TNHF-CA por lo tanto sera la mejor opcin, Para la eleccin de las calidades nos basamos de la misma forma en las tablas en donde en donde los acabados posibles para la fundicin son H13A y HM en este caso al querer desarrollar la operacin en el menor tiempo posible elegimos HM ya que nos proporciona mayor velocidad de corte. 3)

dato tomado en base de la tabla inicial

(

)

(

) EJERCICIO 5 DE FRESADO Se dispone de un tocho de acero inoxidable austentico de dimensiones 200x60x100 (unidades en mm). La energa especfica de corte de este material viene dada por la expresin: siendo ac el espesor de viruta en mm, Sobre dicho tocho se necesitan realizar las siguientes operaciones (vase figura 1): - Un planeado, para reducir la altura del tocho de 100 a 95mm. - Un mecanizado en escuadra, con las dimensiones indicadas en la figura. Para llevar a cabo dichas operaciones se dispone de las herramientas mostradas en la tabla 1. Todas son de metal duro. Las calidades de metal duro disponibles son las mostradas en la tabla 2, donde se dan como dato las velocidades de corte recomendadas en funcin de los espesores mximos de viruta. Se recomienda que la profundidad de pasada radial para todas las herramientas no supere el 65% del dimetro de la misma. Adems, la fuerza de corte mxima por diente no deber superar los 3200N. Se pide: 1. Seleccionar la herramienta a utilizar en cada operacin (nombre, dimetro, n de dientes) teniendo en cuenta que hay que hacer las operaciones en el menor tiempo posible y con el menor nmero de pasadas. 2. Calcular los parmetros de mecanizado (fz y Vc) que hacen que cada una de las operaciones se realice en el menor tiempo posible, indicando la calidad de la plaquita en cada caso. 3. Calcular la potencia requerida para realizar la operacin de planeado. Utilizar para su clculo la expresin de la potencia dada a continuacin: siendo: - el ngulo de contacto (rad) - D, dimetro de la herramienta (mm) - fz, avance por filo (mm) - ae, profundidad de pasada radial (mm)

- kr, ngulo de posicin del filo principal () SOLUCIN 1. Seleccionar la herramienta a utilizar en cada operacin (nombre, dimetro, n de dientes) teniendo en cuenta que hay que hacer las operaciones en el menor tiemo posible y con el menor nmero de pasadas. Para planeado: fresa de plato Z= 7 dientes Para escuadrado: fresa de plato Z= 4 dientes 2. Calcular los parmetros de mecanizado (fz y Vc) que hacen que cada una de las operaciones se realice en el menor tiempo posible, indicando la calidad de la plaquita en cada caso. Planeado Datos: Z= 7 dientes

Solucin: Calidad 1

(

)

Escuadrado: Datos: Z= 4 dientes

rpm

.

3. Calcular la potencia requerida para realizar la operacin de planeado. Utilizar para su clculo la expresin de la potencia dada a continuacin: Solucin:

PROBLEMA 6 Una cola de milano es una gua prismtica hembra cuya seccin transversal es un tringulo truncado. Este tipo de geometra se puede obtener mediante varios procesos de fabricacin. En este caso, y aunque no sea la solucin ptima, se va a mecanizar este perfil ntegramente, para lo que se emplear una fresadora vertical. El fresado de las guas en cola de milano se lleva a cabo sobre un tocho de acero cuya energa especfica de corte del material se supone constante e igual a 800 N/mm2. Las dimensiones del tocho de partida son 50x50x100 (cotas en mm) y se mecanizar en dos partes: 1 Fresado preliminar de las guas con una fresa cilndrica frontal (ranurado) 2 Fresado de la cola de milano. Se considera que las distancias de aproximacin y de salida son de 3mm. Se pide: 1. Elegir las herramientas que emplearas para el 1er fresado (ranurado) (Tabla 1) y el 2 fresado (cola de milano) (Tabla 2 y Tabla 3) teniendo en cuenta que ambas seran sin recubrimiento. Indica en cada caso: Referencia Material de herramienta ngulo de posicin del filo principal Dimetro D Nmero de dientes 2. Seleccionar las condiciones de corte que den un tiempo de mecanizado mnimo (en el 2 fresado se considerar Vc en el dimetro mximo de la herramienta). Calcular el tiempo de mecanizado mnimo. 3. Calcular el espesor de viruta mximo en el 1er fresado (ranurado). 4. Calcular la fuerza mxima en el 1er fresado (ranurado). RESOLUCIN: Cuestin 1 1er FRESADO (RANURADO): Referencia: 4421 Material de herramienta: HSS D=15mm (impuesta por la anchura de la ranura) z=2 Kr=90 Vc=20-28m/min fz =0,1mm ap=6mm. la ranura se realizar en una nica pasada (radial). 1do FRESADO (COLA DE MILANO): Referencia: 4330 (porque la geometra de la herramienta es la adecuada). Material de herramienta: HSS con 8%Co D=16mm (impuesto por las dimensiones de la cola de milano). z=8

kr=60 Vc=20-30m/min fz=0,1mm Fresado Ranurado Datos Referencia 4421

N

N

FRESADO 2 (COLA DE MILANO) Referencia 4340 d = 12mm

Cuestin 3

En fresado

Cuestin 4

PROBLEMA 7 Se desea mecanizar una pieza de fundicin gris cuyas dimensiones son 400x180x100 mm longitud x anchura x altura).La energa especfica de corte del material es ps=1225ac-0.25 (N/mm2). La geometra de la pieza final se muestra en la Figura 1. Se desea realizar el mecanizado completo en una sola mquina, con el nmero mnimo de pasadas y en el menor tiempo posible. Para el mecanizado de la pieza se dispone de las herramientas mostradas en el reverso de la hoja. Se presentan tambin 3 calidades diferentes de plaquitas, todas ellas para usar con avances por filo mnimos de 0,06mm y mximos de 0,16mm (para valores intermedios realizar la interpolacin). La mquina en la que se va a realizar el mecanizado tiene limitada la velocidad de giro del husillo principal a 6.500 rpm. Por otro lado, se debe limitar la fuerza de corte mxima a 1.100 N. Se pide: RESOLUCION 1. Enumerar la secuencia de operaciones a realizar y seleccionar las herramientas y calidades ms adecuadas de las disponibles. La primera operacin de mecanizado es de planeado y despus se ejecutara el ranurado que sea realizara a la pieza. Para el proceso de planeado se ocupa la herramienta 2, con los siguientes datos: Dimensiones en mm

Referencia D L1 ap z R2250.53 -0100-09-7 100 50 4,5 7 Para el segundo proceso se utilizara la herramienta 3, con las caractersticas Dimensiones en mm Referencia D kr ap z R2250.53 -0100-09-7 20 90o 9 5 Para ambas herramientas se utilizar una calidad MK1500 del material fundicin gris dado que son las que mayores una velocidad de corte (Vc) ofrecen y por tanto, minimizarn el tiempo de mecanizado. 2. Elegir las condiciones de corte necesarias para el mecanizado de la pieza en el menor nmero de pasadas y el menor tiempo posible. Planeado DATOS D = 100 (mm) ap = 3 (mm) z = 7 Vc = 335 (mm/min) Ps = 1225. ac-0.25 (N/mm2) fz = 0,16 mm/z

N = 1066, 33 rpm

t = 0.41 min acmax = fz

RANUADO

t = 0.06 min * 2 = 0,12 3. Suponiendo que el tocho inicial sufre un tratamiento trmico hasta alcanzar una dureza muy elevada u mquina y herramienta se necesitara para llevar a cabo la operacin? Justificar la respuesta. Mquina: Rectificadora Plana Herramienta: muela de rectificado

El proceso de rectificado utiliza una herramienta abrasiva (muela) y se lleva a cabo en una mquina llamada RECTIFICADORA. Suele utilizarse en la etapa final de fabricacin, tras el torneado o fresado, para mejorar la tolerancia dimensional y el acabado superficial del producto. Porque el rectificado es una es una operacin que se utiliza para mecanizar piezas de alta dureza, debido a que la muela contiene granos abrasivos de alta dureza. 4. Localizar mediante un dibujo la zona donde se suele dar el desgaste de flanco en las herramientas de corte e indicar cmo se mide. Dibujar la evolucin tpica del desgaste de flanco a lo largo del tiempo. Abrasin entre la superficie de incidencia y la superficie mecanizada VIRUTA Cara de desprendimiento Desgaste de flanco Sup. de Incidencia Cara de incidencia Sup. mecanizada t Vb (mm) PROBLEMA 8 Se desea realizar las operaciones de mecanizado pata obtener la pieza de la figura 1. Se parte de un tocho de acero al carbono de baja aleacin laminado de 150x60x60 mm (Long. x anchura x Altura).Para ello se dispone de las herramientas que se muestran en las figuras y tablas del Anexo: Herramientas disponibles.

La energa especfica de corte del material de la pieza es ps=2020ac-0,25 (N/mm2). Con el fin de reducirla flexin de la herramienta, la fuerza de corte por diente en ningn caso puede superar los 2.050N. La energa especfica promedio correspondiente a este material se obtiene a partir de los valores kc=1.950 y mc=0.23 que deben sustituirse en la expresin indicada ms abajo, obtenindose la energa especfica en N/mm2. Por otra parte ac representa el espesor de viruta medio, en mm; el cual puede obtenerse de la expresin adjunta, en la que representa el arco de contacto, en radianes. Para realizar las operaciones de mecanizado, se deben respetar todas las condiciones y limitaciones de las herramientas. 1. Indicar las operaciones ue deben realizarse y el orden en ue deben realizarse, y seleccionarlas herramientas adecuadas para realizar cada una de ellas con el menor nmero de pasadas. 2. Para cada operacin, seleccionar la calidad de plauita y calcular los parmetros de mecanizado (velocidad de corte, avance) ue permitan ejecutar las operaciones en el menor tiempo posible. 3. Se dispone en el taller de una fresadora de 50 KW de potencia nominal y un rendimiento del 85%. Comprueba numricamente si esta muina es capaz de realizar la operacin de mecanizado planteada. 4. Se observa ue tras realizar la misma operacin de mecanizado sobre una serie de piezas, la anchura de la ranura progresivamente, pieza tras pieza, toma valores inferiores a 40 mm, hasta ue se sale de tolerancias. Qu efecto crees ue puede ser el ms influyente en este caso? Qu parmetro se debera controlar? Podras dibujar la tendencia habitual de este? Datos D=40mm Z=4 ac=

Ap=5mm Ae=40mm ac=1,14 N=7900 rpm Ac.max=Fz=0.4 mm Vc = 95m/min Kr= 90 Fc=2050 ps=

Kc=1950 Mc=0,23 ps=1892,11 1) Se usa la pieza dos para machihembrar

2) f=

Vf= fxnxz Vc=95m/min Vf= 0,4mm x 7900rpm x 4 t=

Vf= 12640 mm/min t=

t= 0,9 s 3) Pc=50 kw = 50000w fc=

N=85% Preal=50000 x 0,85 2050=

Preal =42500w Pc= 3245,83 w Si porue tiene la potencia necesaria para el corte 4) a) El factor ms influyente puede ser el aumento de temperatura y el desgaste de la herramienta y el desgaste de la pieza. b) Se debera controlar el grado de inclinacin de la herramienta. TALADRADO PROBLEMA 1 Se desea taladrar un agujero pasante de 10mm de dimetro y 20mm de longitud en un centro de Mecanizado. Para ello se utiliza la herramienta de corte de la figura 1. La energa especfica de corte del material de la pieza es de 2300 N/mm2. La velocidad de corte recomendada para esta operacin es 75 m/min. Para evitar la rotura de la herramienta, se debe limitar el par de corte a un valor inferior a 12Nm. La potencia nominal de la mquina es de 3,5kW y su rendimiento del 75%. Se pide: 1. Nombrar la herramienta de la Figura 1 e identificar las partes sealadas. BROCA HELICOIDAL DE 2 DIENTES Filo

secundario Superficie de desprendimiento Filo Principal Superficie de Incidencia Filo Transversal BROCA HELICOIDAL DE 2 DIENTES.- Su concepcin fue inspirada en la necesidad de hacer una perforacin que posea un acabado superficial, estar correctamente ubicada, tener el tamao exacto y la virtud de la rapidez en el trabajo. Por las caractersticas derivadas de su forma presentan dificultades de construccin importantes hasta el punto que se requiere el inters exclusivo de fbricas especializadas. Deben satisfacer la consecucin de los siguientes resultados: a) Producir agujeros precisos y rectos. b) Penetrar fcilmente con el mnimo de energa. c) Descargar fcilmente la viruta por las ranuras helicoidales. d) Mxima duracin del filo cortante y mnimo desgaste. 1) Filo secundario: inclinacin que est detrs del filo principal de manera que esta baya apoyada al fondo de la perforacin. 2) Superficie de desprendimiento: Es la cara de la cua sobre la que desliza el material desprendido cortado 3) Filo Principal: es la arista cortante y une el transversal con la periferia o faja-gua. 4) Filo Transversal: es la lnea que une los fondos de las ranuras, o sea, el vrtice de la broca. El ngulo que forma con las aristas cortantes es de 55 para trabajos normales 5) Superficie de Incidencia: sirven para conseguir una gua ms segura de la broca en la pieza. 2. Calcular las condiciones de corte que permitan realizar el taladrado en un tiempo mnimo y calcular el tiempo correspondiente. Suponer que la distancia de aproximacin y salida de la herramienta es de 2mm. Datos: = 10mm L = 20mm Ps = 2300 N/

Vc = 75 m/min T = 12 Nm Pc = 3.5 Kw = 75 % Tmin = ? Dist. Aprox. de la herramienta = 2mm Z = 2 dientes. Tmin =

Tmin =

Tmin = 0.0239 min Vf = f* z *N Vf = 0.1826mm * 2 * 2387.32rpm Vf = 871.9108 mm/min N =

Pc = Vc * Fc N =

Sc =

Fc =

N = 2387.32 rpm Sc =

Fc = Sc = 0.9130

Fc = 2100N Sc = aw*ac ac=

ac =

= 0.1716 mm Sen

=

Sen

=

aw =

fz =

aw =

fz =

aw=5.3208 mm fz = 0.1826 mm

Esrb qu l euAproximacin de la herramienta PROBLEMA 2 Se desea taladrar un agujero ciego de 20 mm de dimetro y 30 mm de longitud til en un centro de mecanizado. La energa especfica de corte del material de la pieza es de 3000 N/mm2. El espesor de viruta mximo recomendado para dicho material es de 0,4 mm y la velocidad de corte debe situarse entre 40 y 70 m/min. Se usar una broca helicoidal de 118 de ngulo de punta. La fuerza de empuje no debe superar los 2500 N y su valor se estima en un 50% de la fuerza de corte. La potencia nominal de la mquina es de 8 kW y su rendimiento, del 75%.Se pide: 1. Calcular las condiciones de corte que permitan realizar el taladrado en un tiempo mnimo y el tiempo correspondiente. Suponer que la distancia de aproximacin de la herramienta es de 2 mm. 2. Calcular el caudal de viruta. 3. Determinar el dimetro de la zona de talonamiento suponiendo que el ngulo de incidencia, en las proximidades del centro de la broca, y medido en el plano de trabajo (que contiene a los vectores velocidad de corte y velocidad de avance), es de 5 . Datos: D= 20mm

Lp= 30mm Ps= 300 N/mm2 ac max= 0.4mm Vc= 40 70 m/min K= 118o PN= 8 KW n= 75 % Fe= 2500 Fe= 50%( Fc)= (Fc) Fc= 2*(2500N) Fc= 5000 aw= aw= aw= 11.6 mm fz D/2 aw Fc= Ps*Sc Sc=

=

Sc= 1.7 mm2 Sc= ac*aw ac=

ac= 0.14mm Pcreal= 800W*(0.75) Pcreal= 6000 W Pc= Fc*Vc Pc= (500N)*(70 m/min)*60s Pc= 5833,3 W < 6000W entonces es posible realizar el corte Vc=

N=

=

N= 1114.1 rpm t=

t= fz = fz = fz= 0.16mm

fz ac t= 0.16 min CUESTION 2 =

=

= 98560.80 mm2/min = 98.56 cm3/ min CRITERIO 3 = 5o si Kr > existe tlonmiento t

g kr =

=

=

D=

= = 1.1 mm PROBLEMA 3 Se dese

re

liz

r

gujeros p

s

ntes de 25 mm de dimetro en ch

p

s de

cero de 20 mm de espesor. Pr ello, se emplern brocs de 2 dientes con 120 de ngulo de punt. El cero de l

s ch

p

s tiene un

resistenci

l

tr

ccin de 100 kg/mm2. L

s condiciones de corte se tomrn de l tbl djunt, de form que se obteng un tiempo de mecnizdo mnimo. El rendimiento de l

mquin

es del 85%. L energ especfic de corte es:

[] []

Se pide: 1. C

lcul

r l

potenci

neces

ri

p

r

llev

r

c

bo l

oper

cin. 2. Clculr el tiempo de mecnizdo suponiendo que l distnci de proximcin y slid de l herrmient es de 2mm. 3. Describir el fenmeno de t

lon

miento, indic

ndo b

jo qu circunst

nci

s se produce y ls consecuencis que tiene. SOLUCIN Dtos:

Clculo: )

s s

s

*

+ *

+

[

] [

] [] []

[] []

[] [] [] b)

[]

*

+

c) FENMENO DE TALONAMIENTO1 Este fenmeno se d trvs del estudio del Rendimiento de un rued Pelton. Desde el punto de vist

del rendimiento l

optimiz

cin de los p

rmetros vendr

dd por :

(1) que, teniendo en cuent

l

expresin (1), puede expres

rse como: [

(

)

] s

s

(2) donde

es un p

rmetro c

r

cterstico de l

rued

de Pelton. Es preciso indic

r que este rendimiento de l rued propimente dich; el rendimiento globl de l turbin difiere un poco de este v

lor puesto que h

y que tener en cuent

t

mbin el rendimiento de l tober. Desde el punto de vist del rendimiento mximo (derivdo respeto de e igu

l

ndo

cero), el p

rmetro debe v

ler

, y el ngulo

debe ser nulo. Sin embrgo,

es incomptible con el rendimiento mximo por ls rzones explicds nteriormente de pricin de un pr de frendo si existe interccin del chorro de slid con l

cuch

r

siguiente ( este fenmeno es conocido t

mbin con el nombre de tlonmiento). Desde el punto de vist de

(desvi

cin

l

s

lid

de l

velocid

d bsolut) el mximo rendimiento se obtiene pr

. Vlores normles del p

rmetro estn comprendidos entre 0.45 y 0.49 (en l

prctic

suele tom

rse 0.46). De l expresin se deduce que ls curvs de rendimiento de ls turbins Pelton suelen ser curv

s muy pl

n

s, es decir, el rendimiento v

c

muy poco pr los distintos puntos de funcionmiento. Ello se justific porque segn se

c

b

de ver, el nico F

ctor que influye en le rendimiento es l

rel

cin

. Mntenindose u const

nte por r

zones de

copl

miento de l

turbin

con el

ltern

dor solo de v

ri

cin

h

ce que v

ri el rendimiento. L

velocid

d

bsolut

depende de l ltur totl en el inyector y del coeficiente de des

ge o f

ctor de velocid

d

bsolut

:

; este coeficiente

se m

ntiene prctic

mente const

nte igu

l

0.97, p

r

bertur

s del inyector que oscil entre l

mxim

posible y un 20% de l

mism

, c

yendo rpid

mente p

r

v

lores

este ltimo. En estos mplios intervlos de berturs del inyector l velocid

d

solo depende, por tnto, de H. Como dems ls turbins Pelton se instln en sltos de gr

n

ltur

y l

nic

v

ri

cin posible de H es debid

l

v

ri

cin de l

perdid

de crg en l tuber forzd l vrir el cudl, se deduce que l oscilcin de

es muy peque

y, por tnto, el rendimiento se mntiene proximdmente constnte. PROBLEMA 5 Se dese

f

bric

r un lote de piez

s de

cero templ

do y espesor 20mm como ls que precen en l Figur 1. Ests piezs vienen fbricds por lmincin, pero sus requisitos geomtricos implic

n el Mec

niz

do posterior de ciert

s zon

s. En este problem

se pide nicmente resolver el proceso de Tldrdo correspondiente los 5 gujeros psntes. Teniendo en cuent

los siguientes d

tos: L longitud de proximcin =3mm y l de slid =2mm El ngulo de l punt de l broc 118 y el de incidenci =4 Energ especfic de corte del mteril 2700 N/mm2 Potenci

nomin

l de l

mquin

3,5kW y rendimiento del 75% Se pide: 1 Seleccin de broc

y su correspondiente

v

nce por diente emple

do p

r

c

d

gujero pr obtener un tiempo de mecnizdo mnimo. 2 Tiempo de mec

niz

do mnimo tot

l p

r

los 5

gujeros. 3 Explic

qu es el fenmeno de t

lon

miento. Indic

r, en el c

so del

gujero de dimetro 10mm, el dimetro prtir del cul precer el fenmeno de tlonmiento. Solucin: Agujero de dimetro 10mm: Broc

helicoid

l enteriz

2 con un fz= 0.15 p

r

un rpido proceso

V RPM Sc = fz. (D/2) Sc = 0,15 (10/2) Sc= 0,75mm 2

w

s

s Vf = fz. N. Z Vf = (0,0754mm/z) (2546,48rpm) (2) Vf = 384.009 mm/min LV

Agujero de dimetro 16mm: Broc

helicoid

l enteriz

1 con un fz=0,2 mm/diente p

r

un proceso rpido

Tiempo totl pr el mecnizdo de 5 gujeros es = 0.4479 min V RPM Sc = fz. (D/2) Sc = 0,2 (16/2) Sc= 1,6mm 2

w

s s Vf = fz. N. Z Vf = (0,09105 mm/z) (1591,549rpm) (2)

Vf = 289,661 mm/min LV

PROBLEMA 4 Cuestin 1 L

mquin

decu

d

p

r

re

liz

r l

s oper

ciones definid

s en un centro de mec

nizdo un tldro de CN ( control numrico) tmbin se podr seleccionr Agujero de dimetro 2mm = herrmient 2 en un broc pr 2mm z = 2 Agujero de dimetro 10mm = herramienta 6 es una broca para 10mm z = 2 Cuestin 2 Agujero de 2 mm Como la velocida del husillo mximo es 10000 entonces

Agujero de 10 mm Vc = 140 m/min

Cuestin 3 Agujero de 2 mm Agujero de 10mm Cuestin 4 el rompe virutas se utiliza para conseguir un flujo y fraccionamiento de la viruta conveniente para que no sea demasiado corto o demasiado largo ayuda tambin par que el evacua miento de la viruta se rpido ayudando asi tambin a

disipar el calor con ella los paramentos que limita son la profundidad de pasada y el avance PROBLEMA 6 Se dispone de un centro de mecanizado en el que se va a realizar una serie de piezas como en la que aparece en la figura 1. Las piezas vienen ya fresadas y nicamente se va a realizar en esta mquina 4 agujeros dos de los cuales servirn de agujero previo para un roscado posterior. El centro de mecanizado dispone de una limitacin que impide trabajar con fuerzas de empuje superior a los 5000N. Adems se dispone del dato de que la fuerza de corte es el doble de la fuerza de empuje. La energa especfica de corte del material es de 270

. Se supondr que el ngulo de punta de todas las brocas es de 118. Las brocas para realizar los agujeros deben ser seleccionadas de la lista que se proporciona en la tabla 1. SE ELIGI LA SIGUIENTES BROCAS PARA CADA TALADRADO Tipo de broca D(mm) z

Broca helicoidal enteriza 15 mm 2 0.2 100 Broca de plaquitas 21 mm 1 0.4 90

N= 2122.065 rpm

10000=2700

Se multiplicara por dos porque son dos agujeros 2 CASO

N= 1364.18 rpm

10000=2700

Se multiplicara por dos porque son dos agujeros

PROBEMA 7 Se desea realizar, en un taladro de columna, agujeros de 12mm de dimetro en un acero de resistencia a la traccin 85Kg/mm2 y cuya energa especfica de corte (en N/mm2) viene dada por:

Siendo ac el espesor de viruta en mm. El taladrado se llevar a cabo con la Herramienta 1, de acero rpido, que debe utilizarse en este material con una velocidad de corte de 25m/min y con un avance por filo de 0,15mm. Se pide: 1. Obtener la potencia necesaria para realizar la operacin, suponiendo un rendimiento de la mquina del 90%. 2. Sera posible realizar esta operacin en un Centro de Mecanizado utilizando la herramienta1? Y utilizando la herramienta 2? Razona la respuesta 3. Manteniendo los parmetros de operacin citados ms arriba Cmo afectara a la potencia consumida el utilizar una herramienta similar a la 1, pero con 3 filos en vez de 2? 4. Representar el ngulo de desprendimiento y el ngulo de incidencia de la herramienta 1. Sobre esta misma vista representar el vector velocidad de corte. 5. En el contexto de esta operacin, para qu utilizaras un escariador? Datos del problema:

Literal 1 Para calcular la potencia se utilizara la formula

donde es necesario calcular primero la Espesor de corte (ac) y Anchura de viruta (aw) donde se aplicara las siguientes formulas

Ya encontrado los valores de ac y aw se calcular la seccin de corte.

Una vez encontrado los valores de ac, aw y sc se procede a reemplazar en la frmula de dato de la Energa especfica de corte el ac ya encontrado anteriormente.

Para encontrar la potencia es necesario calcular la uerza de corte (c) donde se aplica la siguiente formula.

Una vez ya encontrado el valor de la c se aplicara la frmula de la Potencia de Corte.

Una vez ya encontrado la potencia de corte el problema plantea que el rendimiento de la maquina es del 90% o 0.9 y este valor se lo dividir a la potencia de corte.

Literal 2 Si es posible mecanizar en un centro de mecanizado con una herramienta 1 porque sus potencias nominales llegan a 75kW a diferencia de la potencia de 1642W y las velocidades de husillo de las mquinas ms usadas tienen lmites de 4000-8000 RPM. Algunas mesas inclinables son capaces de soportar piezas de ms de 7000 Kg de peso. Literal 3 A diferencia del literal 1 el nmero de filos de la herramienta era 2 en este caso z ser 3 y reemplazar en la formula con los valores ya encontrados

Una vez ya calculado la nueva potencia con el nmero de filos que es

de 3, se hace una divisin del valor de Pc con el nmero de filos de 3, para la Pc del nmero de filos de 2 y as obtener la diferencia que existe entre estas dos potencias

Una vez obtenido el valor de la diferencia de potencia que hay entre estos dos se puede decir que la potencia que se mecanizo con la broca de tres filos utiliza una potencia 1,5 mayor a la potencia que se utiliz una broca de 2 filos. Literal 4 Literal 5 Un escariador es una herramienta cilndrica de corte empleada para conseguir agujeros con una precisin elevada, normalmente de tolerancia H7. Y as poder mejorar la calidad geomtrica y superficial de dicho agujero con una broca helicoidal.