02/11/2011

1

Sistemas de Produccin y Fabricacin.

Sistemas de Produccin IEscuela de Ingeniera Industriales - UVarea de Ingenierade los Procesos de Fabricacin

Sistemas de Produccin y Fabricacin

1.- Introduccin al Mecanizado con Arranque de Viruta

3.- Principales Procesos de Arranque de Viruta

3.1.- Torneado

2.- Fluidos de Corte

3.2.- Fresado

3.3.- Taladrado

3.4.- Brochado

4.- Rectificado

5.- Seleccin de herramientas de corte

Sistemas de Produccin I.Procesos con eliminacin de material.

02/11/2011

2

Los procesos de arranque de material son aquellos en los que la pieza de trabajo es esculpida con una herramienta para obtener el objeto deseado.

En los procesos tradicionales de conformado por arranque de viruta, el material es eliminado mediante el empleo de una herramienta de corte de gran rigidez que permita obtener la geometra deseada, con las tolerancias y acabados superficiales requeridos.

1.- Introduccin

Entre todos estos procesos caben destacar:

Torneado

Fresado

Taladrado

1.- Introduccin

02/11/2011

3

El proceso de formacin de la viruta:

1.- Introduccin

La mquinas-herramientason mquinas no portables que operadas por una fuente de energa exterior conforman los materiales por arranque de viruta, abrasin, choque, presin, tcnicas elctricas...o una combinacin de ellos.

1.- Introduccin

02/11/2011

4

Movimientos fundamentales:

Movimiento fundamental de corte McMovimiento de avance Ma

1.- Introduccin

El movimiento de corte: tambin llamado principal o primario, es el que da lugar a la velocidad de corte, caracterizndose por ser el movimiento rpido de la mquina y a la vez el que absorbe la mayor parte de la potencia consumida por la misma. Este movimiento lo puede llevar la herramienta o la pieza, y sus unidades vienen dadas en m/min.

El movimiento de avance: es el que presenta la seccin de corte de la herramienta. Dicho movimiento lo puede llevar la pieza o la herramienta, y sus unidades vienen dadas en mm/carrera o en mm/revolucin, dependiendo del tipo de mquina.

1.- Introduccin

02/11/2011

5

El mecanizado es un proceso de generacin de virutas. La forma y el tamao de la viruta es de vital importancia.

Por lo que a veces es importante provocar adecuadamente la rotura de estas virutas para mantener un tamao correcto y uniforme.

Adems exige una operacin de retirada de las virutas que tiene dos efectos:

1.- Se mantiene lmpia la zona de corte.

2.- Se evacua parte del calor.

La generacin de viruta es un desperdicio de material y consumo extra de energa y recursos.

1.- Introduccin

Clasificacin de procesos de arranque de viruta:

Procesos con herramienta de un solo filo: torneado.

Procesos con herramienta de varios filos: fresado.

Procesos con herramienta de mltiples filos: brochado.

Procesos con herramienta de un numero muy elevado de filos: rectificado.

1.- Introduccin

02/11/2011

6

Secuencia de operaciones en los distintos procesos:

Sujecin pieza de trabajo

Sujecin herramienta

Mecanizado de la pieza

Generacin de la superficie deseada mediante el movimiento relativo entre la herramienta y la pieza.

1.- Introduccin

Torneado:

Genera formas cilndricas.

La pieza tiene un movimiento rotativo.

La herramienta se desplaza radial o longitudinalmente.

Fresado:

Gran versatilidad.

La pieza se desplaza con el movimiento de la mesa..

La herramienta gira y en ocasiones se desplaza.

Taladrado:

Slo para mecanizar agujeros.

An as es la operacin ms realizada.

La pieza se mantiene fija.

La herramienta gira y se desplaza longitudinalmente.

Puede realizarse en una fresadora.

1.- Introduccin: torneado, fresado y taladrado

02/11/2011

7

Los fluidos de corte(taladrina) se aplican a lazona de formacin de laviruta para mejorar lascondiciones del corte.

Las caractersticas de los fluidos depender de losmateriales de la herramienta y de la pieza, yfundamentalmente de las condiciones de corte.

2.- FLUIDOS de CORTE:

Funciones de los F.C.:

Actuar como lubricante, adems de facilitar el desalojo de la viruta

Actuar como refrigerante (misin principal)

La mayora de los F.C. tienen como base aceites minerales o vegetales, aplicndose en forma de emulsin con agua

2.- FLUIDOS de CORTE:

02/11/2011

8

Ventajas de la aplicacin de los F.C.:

Incremento de la vida de la herramienta Mejor acabado superficial Reduccin de la distorsin trmica, al reducir el

gradiente de temperatura

La aplicacin del lubricante reduce la friccin en la cara de la herramienta, disminuyendo la potencia consumida, incrementando la vida de la herramienta y mejorando el acabado superficial

2.- FLUIDOS de CORTE:

Finalmente, los fluidos de corte: deben ser estables

durante su utilizacin y almacenamiento

No corrosivos de piezas y mquinas

No txicos

2.- FLUIDOS de CORTE:

02/11/2011

9

3.- Principales Procesos

3.1.- Torneado

3.2.- Fresado

3.3.- Taladrado

3.4.- Brochado

3.1.1.- Ideas Generales3.1.2.- Herramientas del Torno3.1.3.- Operaciones Principales

3.1.- TORNEADO

02/11/2011

10

Torneado: proceso deconformado por arranque deviruta mediante el cual seobtienen determinadas formasde revolucin especficas,empleando (en la mayor partede los casos) una herramientade un solo filo.

3.1.1.- TORNEADO: Ideas Generales

El torno es unamquina herramienta basada en el giro de la pieza de trabajo y en el avance de la herramienta de corte en la direccin necesaria para generar la superficie mecanizada

3.1.1.- TORNEADO: Ideas Generales

02/11/2011

11

Los movimientos fundamentales son:

a) MOVIMIENTO de CORTE(principal o primario):

Da lugar a la velocidad de corte

Este movimiento lo lleva la pieza

Se genera a travs del giro de la pieza (rpm).

3.1.1.- TORNEADO: Ideas Generales

b) Movimiento de AVANCE:

Es el que presenta la seccin de corte respecto de la herramienta

Dicho movimiento lo lleva la herramienta

Es un movimiento pequeo, con respecto al de corte

Unidades: mm/rev

3.1.1.- TORNEADO: Ideas Generales

02/11/2011

12

La herramienta puede moverse paralela o perpendicularmente al eje de rotacin de la pieza

El giro de la pieza se consigue mediante motores elctricos y los consiguientes engranajespara conseguir el juego de velocidades.

3.1.1.- TORNEADO: Ideas Generales

Caractersticas generales del proceso: Se generan formas con simetra radial Se emplean herramientas de un solo filo de corte Es posible obtener otras geometras cuando se trabaja con

tornos de C.N.

3.1.1.- TORNEADO: Ideas Generales

02/11/2011

13

3.1.1.- TORNEADO: Ideas Generales

Esquema bsico de un torno convencional:

Bancada

Cabezal fijo

Cabezal mvilContrapunto

Carro principal

3.1.1.- TORNEADO: Ideas Generales

02/11/2011

14

Amarre de la pieza: La pieza de trabajo se amarra con unas mordazas situadas en el plato de garras, acoplado en el cabezal de la mquina.

De 3 mordazas: autocentrante

De 4 mordazas: para geometras no cilndricas

Entre puntos con perno de arrastre

3.1.1.- TORNEADO: Ideas Generales

Tornos modernos con C.N.:Los tornos modernosestn equipados con torretas dotadas de C.N. que gobiernan sus movimientos junto con los de la pieza de trabajo

3.1.1.- TORNEADO: Ideas Generales

02/11/2011

15

La hta. del torno est formada por un portaplaquitas de acero, con un mecanismo para sujetar la plaquita

La plaquita es de un metal ms duro que la pieza a mecanizar (incluso puede ser cermica).

Cada plaquita tiene varios filos de corte, de manera que se va rotando a medida que se desgasta.

El desgaste de la plaquita supone: no alcanzar las tolerancias, mal acabado superficial y rotura de la herramienta

3.1.2.- TORNEADO: Herramientas del Torno

El Portaherramientas: En el

Portaherramientase sita la herramienta a emplear durante el proceso de mecanizado

3.1.2.- TORNEADO: Herramientas del Torno

02/11/2011

16

Portaherramientas:

Podemos encontrarnos con torretas portaherramientas, que alojan varias herramientas.

3.1.2.- TORNEADO: Herramientas del Torno

3.1.3.- TORNEADO: Operaciones Principales

02/11/2011

17

En funcin del movimiento relativoherramienta pieza y en funcin de la herramienta, tendremos:

Cilindrado Ranurado y tronzado Refrentado Cilindrado interior Roscado interior o exterior Tallado de conos Moleteado

3.1.3.- TORNEADO: Operaciones Principales

Operacin por la que se obtiene una geometra cilndrica exterior

MVTO. PRINCIPAL:Rotacin de la pieza(rpm)

AVANCE:Movimiento del carro portaherramientasiguiendo una trayectoria paralela al eje de rotacin(mm/rev)

CILINDRADO:

02/11/2011

18

AVANCE por REVOLUCIN: a (mm/rev)Distancia recorrida por la herramienta por cada vuelta de la pieza

a

p

Es un parmetro clave en la determinacin de la CALIDAD SUPERFICIAL y en la formacin ptima de la viruta

CILINDRADO: Parmetros del Proceso

a

p2

mddp

PROFUNDIDAD de CORTE: p (mm)Se mide perpendicularmente al avance de la herramienta.

Se calcula como:

Donde: d: dimetro previo al mecanizado dm: dimetro obtenido

CILINDRADO: Parmetros del Proceso

02/11/2011

19

Cuando es necesario eliminar una gran cantidad de material, se realiza una operacin de DESBASTE: avance alto y profundidad de corte grande.

CILINDRADO: Parmetros del Proceso

En operaciones finales se realiza el proceso de ACABADO: avance bajo y profundidad de corte pequea

CILINDRADO: Parmetros del Proceso

02/11/2011

20

En operaciones finales se realiza el proceso de ACABADO: avance bajo y profundidad de corte pequea

CILINDRADO: Parmetros del Proceso

ndvext

VELOCIDAD de CORTE: V (m/min)Es la velocidad lineal de la pieza en el dimetro de corte.La pieza gira en el torno con velocidad de rotacin n (rpm)dando lugar a una velocidad de corte en el punto de mecanizado.

En la superficie exterior de la pieza, tendremos:

Siendo d: dimetro exterior

CILINDRADO: Parmetros del Proceso

02/11/2011

21

ndv

VELOCIDAD de CORTE: V (m/min)La velocidad de corte se mantiene constante mientras se mantiene constante el dimetro a mecanizar y las revoluciones del husillo.

En los tornos modernos:

Valor medio de la velocidad de corte:

2mddnv

CILINDRADO: Parmetros del Proceso

Ranurado: operacin de torneado que se obtiene con el movimiento de avance de la herramienta en la direccin perpendicular al eje de rotacin de la pieza.

RANURADO y TRONZADO

02/11/2011

22

Cuando la velocidad de giro es constante, la velocidad de cortede la punta de la herramienta, vara desde un mximo en el exterior a cero en el centro de la pieza.

RANURADO y TRONZADO

A medida que avanza el mecanizado, el dimetro de la pieza disminuye; antes de que se llegue al centro de la pieza, debido a la fuerza de corte radial, el material cede.

Esto hace que en el centro de la pieza tronzada, aparezca un hilo

Cuando se llega a cortar la barra, el proceso se denomina tronzado

RANURADO y TRONZADO

02/11/2011

23

En ambas operaciones, la herramienta est rodeada por todos los lados por el material de la pieza; se pueden presentar las siguientes dificultades:

Accesibilidad: las herramientas han de ser largas y estrechas, la punta de la hta. sufrir un mayor desgaste y tendr una vida ms corta.

Longitud del voladizo: es funcin del dimetro de la pieza. Las htas. muy largas presentan problemas de vibraciones e inestabilidad.

Disipacin de calor: La estrechez de la ranura y la propia viruta impiden que el lubricante acceda a la zona de corte.

RANURADO y TRONZADO

La VIRUTA debe ser ms estrecha que la ranura, con el objeto de no daar las superficies ya mecanizadas.

Para lograrlo, se dota a la herramienta de una geometra especial, que hace que la viruta se arrolle y se rompa despus de un nmero de vueltas.

RANURADO y TRONZADO

02/11/2011

24

Refrentado: operacin de torneado que se obtiene con el movimiento de avance de la herramienta en la direccin perpendicular al eje de rotacin de la pieza, trabajando sobre la cara frontal de la pieza.

REFRENTADO

Tal y como sucede en el proceso de tronzado, cuando la velocidad de giro es constante, la velocidad de corte de la punta de la herramienta vara desde un mximo en el exterior hasta 0 en el centro.

REFRENTADO: Parmetros del Proceso

ndvmx

02/11/2011

25

Mandrinado: operacin de torneado que consiste en agrandar un agujero concntrico, previamente existente en la pieza de trabajo.

La herramienta de trabajo recibe el nombre de mandrino

MANDRINADO: Cilindrado Interior

MANDRINADO: Cilindrado Interior

02/11/2011

26

El mandrinado es un proceso muy similar al cilindrado, sin embargo hay que tener en cuenta una serie de limitaciones:

No podemos sujetar la pieza con el contrapunto; por lo que hay que minimizar el voladizo.

Cuanto ms pequea sea la relacin longitud del voladizo frente a dimetro, mayor estabilidad

MANDRINADO: Cilindrado Interior

Mediante una herramienta de una sola punta, y con el movimiento de avance de la herramienta sincronizado con la rotacin de la pieza, se genera una hlice.

ROSCADO EXTERIOR e INTERIOR

02/11/2011

27

Durante las pasadas de avance, la herramienta se desplaza longitudinalmente a lo largo de la pieza, regresando en vaco a la posicin inicial.

En cada pasada de la herramienta, se elimina material del surco de la rosca.

El mecanizado completo puede suponer entre 3 y 16 pasadas.

ROSCADO EXTERIOR e INTERIOR

El AVANCE es un factor clave, ya que tiene que coincidir con el paso de la rosca.

El perfil de la herramientadetermina la forma o tipo de rosca.

El roscado interior, al igual que el resto de procesos de interior, presenta las mismas dificultades de estabilidad y evacuacin de la viruta. (Podemos trabajar desde fuera hasta dentro)

ROSCADO EXTERIOR e INTERIOR

02/11/2011

28

Operacin de torneado que consiste en la generacin de una superficie cnica de revolucin.

Tallado de Conos