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8/8/2019 Procesos de Mecanizado Torneado Taladrado Fresado formulas Ingenieria Mecanica by KrkeAR
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Ingeniera deSistemas yAutomtica
Fabricacin Asistida por
Computador
Tema 4.- Procesos de Mecanizado
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Ingeniera deSistemas yAutomtica
Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de MecanizadoTorneado (1)
Movimiento fundamental de corte:
-rotativo
-piezaMovimiento fundamental de avance:
-rectilneo (generalmente)
-herramienta
Cabezal:proporciona el par necesario para
-hacer girar la pieza
-producir el corte
Bancada: posee guas paralelas al eje de giro de la pieza
Carros:
-carro longitudinal: se desplaza sobre las guas de la bancada
-carro transversal: sobre el anterior, soporta la torretaportaherramientas
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Fabricacin Asistida por
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Procesos de MecanizadoTorneado (2)
.Cilindrado
.Refrentado
.CopiadoHacia fuera
Hacia dentro
.Cortes perfilados
.Roscado
.Tronzado
Torneado exterior
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Fabricacin Asistida por
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Procesos de MecanizadoTorneado (3)
.Cilindrado
.Refrentado / Copiado
.Perfilados
.Roscado
Torneado interior
(mandrinado)
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Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de MecanizadoTorneado (4)
Parmetros que definen la operacin de torneado
: velocidad del husillo
es la velocidad de giro de la pieza
se mide en r.p.m.
: velocidad de corte
es la velocidad tangencial en la parte exterior de corte
se mide en m/min
donde D es el dimetro exterior de la pieza expresado en mm
: avance
representa la distancia recorrida por la herramienta por cada vuelta de la piezase mide en mm/rev
:profundidad de pasada
distancia entre superficie sin cortar y cortada, medida perpendicularmente al movimiento de
avance de la herramienta. Se mide en mmSlo coindice con la longitud de filo efectivo de la herramienta si su ngulo de posicin es de
90
min)/(1000
mnDv =
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Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de MecanizadoTorneado (5)
Potencia de corte:
en funcin de la fuerza de corte
Potencia consumida:
en funcin del rendimiento de la transmisin
)(100060
KWFv
PT
=
)(KWP
PMH
=
Clculo de potencias:
Ft: fuerza principal de corte
Ks depende de:
Material de la pieza
Geometria de la pieza
Angulo de posicin
Espesor de la virutaVelocidad de corte
Nt componente normal o fuerza de empuje:
Perpendicular al filo de corte y Ft
Se estima como el 60% de Ft
Componentes axial y normal
)(NAKFST=
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Fabricacin Asistida por
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Procesos de MecanizadoTorneado (6)
Modos de sujeccin de las piezas en el torneado
Modo 1: sujeccin al aireLa pieza se sujeta por uno de sus extremos
El mismo plato que la sujeta le transmite elmovimiento de giro
Vlido para piezas no esbeltasLa pieza se representa como una vigasimplemente empotrada
Modo 2: sujeccin entre plato y punto La pieza se sujeta por uno de sus extremos y por el
otro se encuentra apoyada en un puntoEl plato es quien transmite el movimiento de giro
Vlido para piezas semi-esbeltas
La pieza se representa como una viga empotrada yapoyada
Modo 3: sujeccin entre puntos
La pieza se apoya en puntos de sus dos extremos
El movimiento de arrastre se comunica por unpunto intermedio (mordazas, uas)
Vlido para piezas semi-esbeltasLapieza se representa como una viga doblementeapoyada
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Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de MecanizadoFresado (1)
Movimiento fundamental de avance:
-rectilneo
-pieza o herramienta
Movimiento fundamental de corte:
-rotativo
-herramienta
Fresado frontal Fresado perifrico Avance axial
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Fabricacin Asistida por
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Procesos de MecanizadoFresado (2)
FRESADO FRONTAL
Avance perpendicular al eje de giro
Profundidad de corte en direccin axial
Corte producido por los filos perifricos
Acabado superficial producido por los filos de la cara frontal
FRESADO PERIFRICO
Avance perpendicular al eje de giro
Profundidad de corte en direccin radial
Corte producido por los filos perifricos
AVANCE AXIAL
Avance y profundidad de corte en direccin axial
Corte producido por los filos de la cara frontal
Generalmente se taladra hasta una profundidad y luego se avanza radialmente
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Procesos de MecanizadoFresado (3)
Husillo: lugar de montaje de la herramienta
-Debe producir el par necesario para producir el corte
Mesa: lugar de montaje de la pieza
-Entre mesa y husillo se posibilitan movimientos en los 3 ejes
Ejemplos defresadoras:
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Procesos de MecanizadoFresado (4)
Operaciones defresado:
.Planeado
.Planeado en escuadra
.Escuadrado
.Ranurado
.Canteado
.Alojamientos o vaciados
.Copiados
.Ranuras y cortes
.Chaflanes
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Procesos de MecanizadoFresado (5)
Intencin: generar superficies planas
Planeado en escuadra: se utiliza una fresa para planear con ngulo de posicin de 90
Por lo general es ms ventajoso utilizar un ngulo de posicin menor
Planeado y planeado en escuadra:
Inclinacin del husillo en el planeado:
Objetivo: evitar el corte en retroceso: estropea el acabado superficial
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Fabricacin Asistida por
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Procesos de MecanizadoFresado (6)
Taladrado hasta una determinada profundidad y fresado posterior
O bien fresado en rampa en varios cortes
Para taladrar es necesario que los filos de corte atraviesen el centro de la herramientaFresas muy polivalentes: aplicables a taladrados y/o ranurados
Alojamientos o vaciados
Copiados o contornos
Fresas para ranurar con filo de corte redondo, necesario para mecanizadocontinuo de formas convexas y cncavas:
Fresas de punta esfrica
Fresas de plaquitas redondas (limitaciones)
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Procesos de MecanizadoFresado (7)
Ranuras y cortes
Se utilizan fresas de disco en lugar defresas de ranurar
Diferencia: relacinprofundidad/longitud
Esfuerzo de corte slo en una pequeaparte de los dientes: vibraciones
Solucin: volantes de inercia
I i d
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Procesos de MecanizadoFresado (8)
Combinacin de ambos procesos
Una fresa rotativa mecaniza unapieza que gira
Aplicaciones:-Formas excntricas (cigeales,etc)
-Piezas con elementos que
sobresalen-Piezas que no pueden girar a granvelocidad
Torno-fresado
I i d
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Procesos de MecanizadoFresado (9)
Parmetros que definen la operacin de fresado
Caractersticas de la herramienta:
D: dimetro de la fresa (mm)z: nmero de dientes
u:paso de dientes (mm)
Se cumple:
Condiciones de corte:
n: velocidad de giro de la herramienta (r.p.m)
v: velocidad de corte (m/min) es la velocidad perifrica de la fresa
Se cumple:
)(mmz
D
u
=
min)/(
1000
mnD
v
=
Ingeniera de
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Procesos de MecanizadoFresado (10)
sZ: avance por diente (mm/diente)
espacio recorrido por la pieza durante el tiempoque un diente est cortando en una vuelta de la
herramientas
N: avance por vuelta (mm/rev)
espacio recorrido por la pieza durante un girocompleto de la herramienta (s
N=zsZ)
s: velocidad de avance (mm/min) velocidad lineal de avance de la pieza (s=sNn)a
A:profundidad de pasada axial (mm)
material eliminado en direccin axial
profundidad de corte en fresado frontal
ancho de corte en fresado perifrico
aR:profundidad de pasada radial (mm)
material eliminado en direccin radial ancho de corte en fresado frontal
profundidad de corte en fresado perifrico
Ingeniera de
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Procesos de MecanizadoFresado (11)
Clculo de potencias requeridas para el fresado
Fuerzas en el fresado: variables en direccin y magnitud
vibraciones
deformaciones en las piezas y las herramientas
problemas para la sujecin de piezas y herramientas
normalmente se trabaja con el valor medio
..para ello se supone que la viruta arrancada tiene espesor constante
Fresado en oposicin
(o hacia arriba)
sentidos opuestos para el corte y el
avanceespesor de corte en aumento
Fresado en concordancia
(o hacia abajo o a favor)
sentidos iguales para el corte y el
avanceespesor de corte en disminucin
Ingeniera de
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Fabricacin Asistida por
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Procesos de MecanizadoFresado (12)
D
assenh
RZ
M
360)(=
D
ash
R
ZM=
)(sen
ahA AMM =
MSMTMAKF =
Espesor medio de la viruta hM
Seccin media de viruta AM
Fuerza media para cada uno de los filos cortantes FTM
Donde KSM
es el valor medio de la fuerza especfica decorte
Se consulta en tablas
Se ajusta en funcin de la geometra de laherramienta
Se ajusta en funcin del espesor de viruta
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Ingeniera de
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Procesos de MecanizadoFresado (14)
La pieza se sujeta por presin
Accionamiento mecnico, neumtico o hidrulico
Tipologa en funcin de los grados de libertad:
-Mordaza sencilla
-Mordaza giratoria
-Mordaza universal
Modos de sujecin de las piezas en el fresado Objetivos:
Inmovilizacin correcta de la pieza
Accesibilidad de las zonas a mecanizar
Capacidad para absorber los esfuerzos del mecanizado
Proteccin contra deformaciones para la pieza
Tiempos de amarre y desamarre cortos
Modo 1: sujecin con mordazas o tornillos de mquina
Modo 2: sujecin con platos divisores
El plato permite sujetar la pieza y tiene posibilidad de giro
Permite trabajar con distintas orientaciones
Permite procesos de torno-fresado
Sujecin de pieza similar a la del torneado:
-Al aire
-Entre plato y punto
-Entre puntos
Plato vertical Plato horizontal
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gSistemas yAutomtica
Fabricacin Asistida por
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Procesos de MecanizadoFresado (15)
Modo 3: sujecin directa sobre la mesa
Empleado para piezas grandes
La pieza se fija mediante el uso de bridas, tornillos, calzos, cuas, etc.
Importante direccionar adecuadamente los esfuerzos
Modo 4: sistemas de sujecin modulares
Basados en una placa base con agujeros o ranuras
Los elementos de sujecin (bridas, posicionadores,etc. estn estandarizados)
Sistema flexible, adaptable a multitud de piezasDebido a la estandarizacin, son configurables porCAD
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gSistemas yAutomtica
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Procesos de MecanizadoTaladrado (1)
Movimiento fundamental de avance:
-rectilneo
-en general herramienta
Movimiento fundamental de corte:
-rotativo
-en general herramienta
Ventajas:
-Corte continuo: estabilidad. Favorable para las herramientas
Problemtica fundamental:
-Extraccin de la viruta del agujero (el material se arranca en el fondo)
Broca helicoidal
Por lo general herramienta enteriza
Ranuras helicoidales: permiten que deslicepor ellas la viruta generada en el fondo
Filos de corte: en el extremo de laherramienta
Broca no helicoidal
Por lo general herramienta de plaquitas
soldadas o intercambiablesVarias plaquitas producen viruta de menoranchura, lo que facilita su extraccin
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Sistemas yAutomtica
Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de MecanizadoTaladrado (2)
Taladradoras: disponen de un mayor o menor nmero de gradosde libertad en funcin de la versatilidad buscada
Tambin pueden realizarse operaciones de taladrado en tornos o
fresadoras
Taladradoras:
Ingeniera de
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Sistemas yAutomtica
Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de MecanizadoTaladrado (4)
Taladrado en macizo TrepanadoRetaladrado
Operaciones:
Ingeniera deSi
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Sistemas yAutomtica
Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de MecanizadoTaladrado (5)
D: dimetro (mm)
n: velocidad de giro (r.p.m)
v: velocidad de corte (m/min)
es la velocidad perifrica del taladro
z: nmero de dientes
u:paso de dientes (mm)
sZ: avance por diente (mm/diente)
espesor de material arrancado por un diente durante una vuelta (sz=s
N/z)
sN: avance por vuelta (mm/rev) espesor de material arrancado por la broca durante una vuelta (sN=zsZ)s: velocidad de avance (mm/min)
velocidad lineal de avance de la broca (s=sNn)
a:profundidad de pasada (mm)
ancho de la viruta (radio del agujero)
min)/(1000
mnD
v
=
)(mmz
Du
=
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Ingeniera deSistemas yP d M i d
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Sistemas yAutomtica
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Procesos de MecanizadoTaladrado (7)
Taladro equilibrado: las componentes radiales NRse anulan
Taladro desequilibrado: existe una componente NR
neta
Los taladros desequilibrados sufren un esfuerzo de flexin
Para evitar la flexin se utilizan apoyos gua, o superficies en contacto con elagujero que absorben las fuerzas radiales
Taladros equilibrados y desequilibrados:
Taladro equilibrado
Ingeniera deSistemas yP d M i d
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Procesos de MecanizadoTaladrado (8)
Clculo de la fuerza de corte: a travs de la presin especfica de corte KS:
KS
se consulta en tablas en funcin del material a cortar
La fuerza se calcula como la presin especfica por el rea cortada
Para un diente:
Para la broca:
A partir de la fuerza se obtiene el par:
Y a partir del par se obtiene la potencia de corte:
(para taladros desequilibrados se introduce un factor corrector)
Para obtener la potencia consumida habr que considerar las prdidas (rendimiento de transmisin)
ZSZSTs
DKsaKF ==
2
NSNSTs
DKsaKF ==
2
2
)-(*a**
aDsKM
NST=
)-1(6120
***
D
aVKsaP
SN=
)(KWP
PMH
=
)-17.1(2
*a**d
aDsKM
NST=
equilibrados
No eq.
)-17.1(6120
***
D
aVKsaP
SN=
equilibrados
equilibrados No eq.
Ingeniera deSistemas yP d M i d
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Sistemas yAutomtica
Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de Mecanizadopor abrasivos (1)
El esmerilado es un proceso de conformado por arranque de viruta por abrasinde las superficies a obtener.
Las herramientas se denominan muelas
Las principales diferencias con
otros mecanizados: nmero indefinido de filoscortantes
Puntos de corte situadosaleatoriamente
Tamao de la viruta muypequeo
Altas velocidades de corte
Ingeniera deSistemas yP d M i d
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Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de Mecanizadopor abrasivos (2)
Identificacinde las muelas:
Ingeniera deSistemas yP d M i d
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Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de Mecanizadopor abrasivos (3)
Identificacinde las muelasde diamante ynitruro de borocbico:
Ingeniera deSistemas yProcesos de Mecanizado
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yAutomtica
Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de Mecanizadopor abrasivos (4)
Tipos de rectificadode superficies derevolucin:
Exterior con centros
Exterior sin centros
Ingeniera deSistemas yProcesos de Mecanizado
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yAutomtica
Fabricacin Asistida por
Computador
Procesos de Mecanizadopor abrasivos (5)
Tipos de rectificadode superficies derevolucin:
Interior
Interior sin centros
Ingeniera deSistemas yProcesos de Mecanizado
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AutomticaFabricacin Asistida por
Computador
Procesos de Mecanizadopor abrasivos (6)
Tipos de rectificadode superficies
planas:
frontal
tangencial