solucionario 15-10-04
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7/28/2019 SOLUCIONARIO 15-10-04
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGA
PROCESOS DE MANUFACTURA I
Practica calificada. Viernes, 15 de octubre del 2004
PROBLEMA N 1
En un anlisis del corte ortogonal se obtiene valores siguientes:ngulo de ataque 20Espesor de la viruta no deformada 0.18mmEspesor de la viruta deformada 0.8mmAncho de viruta 3.8mmEsfuerzo medio de cizalladura 241N/mm2
Coeficiente de friccin 0.77Velocidad de flujo de la viruta 8m/min
Se pide determinar:1. La fuerza de cizallamiento.
2. La fuerza resultante o total.3. La fuerza empuje.4. La fuerza de friccin.5. La potencia de corte
Solucin
1. La fuerza de cizallamiento.a) razn de corte.
225080
180.
.
.
e
ecr
S
C ===
b) ngulo de cizallamiento.
( )==
=
=
=
139512
2302022501
202250
1
.
.sen.
cos.
senrc
cosrcTg
Fuerza de cizallamiento
C
sen.S
s A
F
As
Fs
==Elaborado Ings. Snchez Valverde, Victoriano Pgina 1 8 julio2013
friccindeFuerzaFf
NormalFuerzaFn
acizalladurdeFuerzaFs
empujedeFuerzaFt
cortedeFuerzaFc
resultantefuerzaFr
=
=
=
=
=
=
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rea de deformada.
2684083180 mm...Ac
beAc c
==
=
204313
840mm.
sen
.
sen
AcAs ===
N.F
N..As
Fsts
S 6732
6732043241
=
==
2. Fuerza total.
( )
( ) ( ) ( )N
.cos
.
cos
.
cos
FsF
:eequivalentotetanresulFuerza
cosF
FS
8521320637
67326732
=+=+=+=
+=
3. La fuerza de empuje.
( )
N..senFt
F
Ftsen
6257617852 ==
=
ngulo medio de friccin:
Tg = =0.77
. = 37.6
4. La fuerza de friccin es.
( )N..senF
FF
sen
f
f
75195937852 ==
=
Velocidad de corte.
min/m..
V
V
Vr
C
cc
55352250
8
0
==
=
Fuerza de corte.
( )
( ) N.coscosFF F
Fccos
C 8125917852 ===
=
5. La potencia de cortePc = Fc. VcPc = 812N. 35.55Pc = 0.471 Kw
PROBLEMA N 2
En el laboratorio del taller de ingeniera mecnica se realiza unaexperiencia por corte ortogonal, y se obtuvo un caudal de remocin
de viruta de 20cm3
/min, y se empleado una herramienta cuyo nguloElaborado Ings. Snchez Valverde, Victoriano Pgina 2 8 julio2013
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de ataque es 10; donde la relacin del material desprendido sufre elacortamiento del 21% al transformarse en viruta, y la velocidad decorte es 25m/min. Y, del anlisis posterior a la experiencia, se gradala maquina con los esfuerzos requeridos de cizallamiento y la normalmedia sobre el plano de cizallamiento de 100 y 118 kgf/mm. Se pide
determinar:1. El ngulo de cizallamiento.
2. La seccin del corte deformado.3. La fuerza de cizallamiento.4. La fuerza de corte.5. La potencia de corte.6. La presin especifica de corte.
Solucin:Datos.Caudal de remocin de viruta Zw = 20cm3/minngulo de ataque = 10Velocidad de corte = 25m/minEsfuerzo de cizallamiento = 100kgf/mmEsfuerzo normal de cizallamiento = 118kgf/mm
1. El ngulo de cizallamiento.a) Razn de corte:
79021001 ...
e
er
S
CC ===
Sen*.
Cos*.arcTg
Sen*r
Cos*rarcTg
C
C42
107901
10790
1
11 =
=
=
2. La seccin del corte deformado.
a) seccin de corte no deformado.
Zw = Ac * Vc
Ac = 8025
20.
Vc
Zw==
As = mm.mm.Sen
.
Sen
Ac211951
42
80===
3. La fuerza de cizallamiento.Fs = S * As = 100 * 1.2 = 120 Kgf.
La fuerza normal de cizallamiento.Fns = S * As = 118 * 1.2 = 141.6 = 142 Kgf.
4. La fuerza de corte.a) fuerza normal de cizallamiento.
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Fns = Fc * sen - FL * cos
cos
sen*FcFnsFL
=
b) relacin de fuerzas de corte y empuje.
Fs = Fc * cos - FL * sen
sen
Fscos*FcFL
=
Igualando la fuerza de empuje:La fuerza de corte es:Fc = Fs * cos + Fns * sen = 120 * cos42 + 142 * sen42 =184 kgf.
5. La potencia de corte.
Pc = Fc * Vc = 184 * 25 = 4600 Kgf-m/min = Kw.*
75010260
4600=
6. La presin especifica de corte del material.
30370
20
750
23080
184
cm
minKw
mm
Kgf
..
Zw
PcKc
.Ac
Fc
Vc*Ac
Vc*Fc
Zw
PcKc
===
=====
PROBLEMA N 3
Para el mecanizado de un lote de espigas cilndricas se hanprogramado pasadas de cilindrado sobre barras de 30mm dedimetro y 175mm de longitud, empleando un avance de 0.1mm/revy una velocidad de rotacin del husillo principal de 250rpm. Laherramienta a utilizar tiene un exponente de vida nominal o de Taylorigual a 0.15, y es de manera tal, que para una velocidad de corte de
30m/min, su filo dura 2 horas.El costo inicial de la herramienta es de S/.70 y el costo de cadareafilado es de S/.3.5 y el nmero promedio de reafilados esperado enla herramienta es de 30 afilados.
Se pide determinar:1. El costo de un filo.2. El costo de herramienta por pieza.3. La duracin de un filo de la herramienta para la velocidad de
corte de 35m/min.4. el costo de herramienta por pieza para 35m/min
Solucin:Datos:
0.1mm/revasistemadelAvance
250rpnhusillodelgirodeVelocidad
175mmLmaterialdelLongitud
30mmdmaterialdeldiametro
=
=
=
=
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S/.70CaherramientladeinicialCosto
30m/minVc
corte.deVelocidad
0.15n
Taylor.deExponente
:filoundeCosto-1.
0 =
=
=
+=
=
N
CgY
:filoundeCosto
3.5S/.greafiladocadadeCosto
a.herramientladefiloundecosto
0
g
HtaladeinicialCostoC
reafiladoundeCostoY
:Donde
30N
reafiladosdeNmero
120minhoras2T
afiladodelduraciondeTiempo
0
1
aherramientladefilodeltocos=
=
=
=
==
Velocidad de corte
.52=1000 0230=1000.=min/m**n.d 3
5V2
Tiempo del reafilado
611min23.5
30201
V
VTT 0.15
1
n
1
2
112 =
=
=
Tiempo de mecanizado
7min
250*0.1175
a.nLTm ===
1.- El costo de un filo.
5.8330
703.5Y ./S=+=
2.- Costo de la herramienta por pieza.
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/piezaS/.0.067611
5.83x7
T
T*YC
2
mHta ===
3.- Duracin la velocidad de corte de 35m/minEl tiempo T2 es:
715horas042.94min35
30120
V
VTT
120minT
30minV
35m/minV
0.15
1
n
1
2
1
12
1
2
1
.==
=
=
=
=
=
4.-Costo de un filo.
pieza/../S*.* 95042.94
7835TTY
T
T
YC
2
m
m
2
Hta ====
PROBLEMA N 4En una maquina herramienta se deber realizar el debastado de unaporcin cilndrica de 200mm de longitud, reducindose el dimetro de120 a 110mm, para ello deber emplearse un motor elctrico de0.75Kw y esta dotado de una gama de velocidades de rotacin de: n= 30, 48, 125, 180, 290, 465 y 750rpm.
El avance requerido es de 0.25mm/rev, recomendndose no excederla velocidad de corte en 15m/min. La vida de la herramienta es de60min, la cuchilla es acero rpido cuyo exponente es 0.15,disponindose de la presion especfica de corte es 0.08Kw-min/cm3 yla eficiencia del equipo es 85%. Se pide determinar:1.- El numero requerido de pasadas de igual profundidad de pasada.2.- La Potencia de corte requerida.3.- Tiempo de vida de la herramienta.4.- La constante de Taylor.Solucin.
Longitud del cilindrado L = 200mmDimetro del material D = 120mmDimetro de la pieza d = 110mmPotencia del motor Pm = 0.75KwPresin especifica Kc =0.08Kw-min/cm3Velocidad de corte 15m/minAvance requerido a = 0.25mm/rev.Acero rpido n = 0.15Eficiencia del equipo = 85%
1. El numero requerido de pasadas de igual profundidad depasada.
a) Velocidad de rotacin y corte.Elaborado Ings. Snchez Valverde, Victoriano Pgina 6 8 julio2013
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=== 41.5rp115
1510001000n
*
*
d*
Vc*
Seleccionamos:n = 30rpm
Velocidad de corte.
=1000
=1000.
= min/m.**n.d
841030115
VC
Caudal de viruta.a) profundidad de corte. Primera pasada:
mmdD
p 52
110120
2=
=
=
Segunda pasada:P2=5/2 = 2.5mm.
b) rea no deformada.Ac = p * a = 2.5* 0.25=0.625mmAc = p * a = 0.834* 0.25=0.21mm
Caudal de remocin.Zw = Ac*Vc = 0.625* 10.84=6.77cm3/min
2.- Potencia de corte.Pc = Kc * Zw = 0.08*6.77 = 0.542Kw
Potencia efectiva.Pe = Pm*=0.75*0.85=0.6375Kw
Verificacin:
Pe>Pc 0.6375Kw > 0.542 Kw.Nmero de pasadas:N = 2 p = 0.25mm.
3.- Tiempo de vida de la herramienta.Ecuacin de Taylor:
V1* nT1 = V2*n
T2
2
1
1
2
V
V
T
Tn
=
minT
.
.
T.
V
VT
.n
523
608410
15
2
150
1
1
1
2
1
2
=
=
=
4.- La constante de Taylor.V * Tn = C15 * 600.15 =27.7
PROBLEMA N 5
De las condiciones aceptadas como corte ortogonal y mediante una
operacin de mandrinado, en un torno horizontal se est agrandando
el dimetro de un agujero de 39.82 mm a 42.82 mm en una longitud
de 85 mm empleado un avance de 0.20 mm/rev, y producindose laElaborado Ings. Snchez Valverde, Victoriano Pgina 7 8 julio2013
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viruta de 0.25 mm de espesor. En esta operacin se emplea una
herramienta con un ngulo de fijo de 55 y sujeta en la mquina de
tal manera que el ngulo de ataque es de 30. Experimentalmente se
determina que la fuerza de corte de 144 Kgf y la normal a ella de 60
Kgf. Si se sabe, adems; que la velocidad de flujo de la viruta es de9.45 m/min y que en 4 min se arrancan 110.16 g de una viruta con un
peso especifico de 6.8 grf/cm3, determine:
1.- La velocidad rotacional del husillo, en rpm
2.- El ancho de la viruta, en mm
3.- La razn de corte
4.- La potencia de corte, en Kw
5.- El ngulo de incidencia de la cuchillaSOLUCIN
Datos:
mmLongitud
mmDf
mmDi
85
82.42
82.34
=
=
=
=
=
=
=
55
30
25.0
/20.0
0
mme
revmm
Hallamos: ?
Sabemos: =++ 90
== 5305590
Hallamos: mmDiDf 5.12
82.3982.422
===
Por formula :2
3051200 mm.Amin.*.A
p*aA
CC
C
==
=
De los Di y Df podemos hallar un Dm:
mmDiDf
Dm 32.412
82.3982.42
2
=+
=+
=
Tenemos :t
VZ
W= tambin :
wV =
1.- Velocidad rotacional del husillo.
Luego: min/m..xx.
gr.
xPxA
WV
CC 513
30486
16110===
De formula hallamos:mD*
n
CV1000=
Reemplazando datos: rpmrpmmmx
mxn 10499.103
32.41
min/5.131000===
2.- La relacin de corte:Elaborado Ings. Snchez Valverde, Victoriano Pgina 8 8 julio2013
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0
7.0min/5.13
min/45.9
e
erc
m
m
V
Vrc
C
C
o ====
Donde resulta: mm..x.eS 175025070 ==
3.- Ancho de la viruta:
mm.mm.
mm.
e
Ab
b*eA
C
C
CC
71411750
30 2===
=
4.- La potencia del corte:
KwP
mkgfxPC
xVFP
C
CCC
371.0
min/5.13144
=
=
=
NKgf 81.91 =
Elaborado Ings. Snchez Valverde, Victoriano Pgina 9 8 julio2013