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Dpto. Ing. de los Materiales y el Transporte
E.P.S. 1
Tema 10. Procesos de mecanizado
Grado en Ingeniera Mecnica
Procesos de Fabricacin
1. Introduccin
2. Tipos de herramientas
3. Desgaste de la herramienta
4. Movimientos de mecanizado
5. Tipos de mecanizado
6. Tipos de maquinas de mecanizados
7. Fundamento del proceso de corte
8. El Torno
9. Problema de torneado.
10. La fresadora.
11. Problema de fresado
12. Taladradora
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1. INTRODUCCIN
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Limitaciones de los Procesos de Eliminacin de Material
Se desecha y se desperdicia material. Eliminar material es ms
lento que otros procesos. Puede tener efectos negativos (a veces)
en la calidad y propiedades de la superficie obtenida.
Se pueden clasificar en tres categoras:
Mecanizado por corte
Mecanizado por abrasin
Procesos no convencionales
1. INTRODUCCIN
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1. INTRODUCCIN
ELEMENTOS BSICOS:
Pieza de Trabajo : que proviene de cualquier otro proceso.
Herramienta de Corte: elemento encargado directamente de
eliminar material
MquinaHerramienta: maquina encargada de producir lo
movimientos
necesarios para el corte
Utillaje Auxiliar: para el agarre y posicionamiento de la
pieza
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2. TIPOS DE HERRAMIENTAS
ENTERIZA
DE PLAQUITA
O INSERTO
MONOFILO
MULTIFILO
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Toda herramienta utilizada en un
proceso de mecanizado sufre
desgaste.
El desgaste se concentra en la zona
del filo de la herramienta.
Es debido a las altas temperaturas
alcanzadas en el proceso y al
rozamiento de las superficies de la
herramienta con el material de la
viruta y de la pieza.
El desgaste puede minimizarse
utilizando lquidos refrigerantes y
lubricantes que contribuyen a
disminuir la temperatura y el
rozamiento.
Elevada dureza
Alta resistencia a temperaturas
elevadas
Tenacidad
Bajo coeficiente de rozamiento
3. DESGASTE DE LA HERRAMIENTA
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3. DESGASTE DE LA HERRAMIENTA. MATERIALES UTILIZADOS.
ACEROS AL CARBONO TEMPLADOS: Aceros de alto contenido en
carbono
templados. Pierden la dureza a temperaturas del orden de los 250
C
ACEROS RPIDOS HSS: Aceros de alta aleacin con elementos
refractarios
templados. Pierden la dureza a temperaturas del orden de los 550
C.
METALES DUROS O CARBUROS CEMENTADOS: Mezclas de WC con otros
carburos (TaC, TiC,), junto con un aglomerante metlico (Co, Ni)
obtenidos por
sinterizado en fase lquida.
CERMICAS: xidos y carburos metlicos de alta dureza (Al2O3, CSi).
Gran
resistencia a la temperatura y estabilidad qumica. Muy
frgiles.
DIAMANTES POLICRISTALINOS: Polvo de diamante sinterizado.
Elevada
dureza. Gran resistencia al desgaste. Elevada fragilidad. 7
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3. DESGASTE DE LA HERRAMIENTA. MATERIALES UTILIZADOS.
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Movimiento principal o de corte:
Puede ser rotativo o lineal. Es el movimiento producido por la
mquina
herramienta a la pieza o a la herramienta responsable de la
separacin de
la viruta. Consume la mayor parte de la potencia empleada.
Movimiento de avance:
Es el movimiento producido por la mquina herramienta aplicado a
la pieza
o a la herramienta que permite que el arranque de viruta se
produzca de
forma continua. Consume una pequea parte de la potencia
empleada.
Movimiento de penetracin:
Es el movimiento que permite eliminar nuevas capas de viruta. Se
produce
cuando no existe contacto entre herramienta y pieza. No
consume
potencia.
4. MOVIMIENTOS DEL MECANIZADO
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4. MOVIMIENTOS DEL MECANIZADO
1. Movimiento principal o de corte
2. Movimiento de avance
3. Movimiento de penetracin
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TORNEADO
(Torno)
Movimiento
de la pieza
MANDRINADO
(Mandrinadora)
TALADRADO
(Taladradora)
FRESADO
(Fresadora)
Movimiento
de la Hta.
MOVIMIENTO PRINCIPAL
CIRCULAR
CEPILLADO
(Cepilladora)
Movimiento
de la pieza
LIMADO
(Limadora)
MORTAJADO
(Mortajadora)
BROCHADO
(Brochadora)
Movimiento
de la Hta.
MOVIMIENTO PRINCIPAL
LINEAL
MECANIZADO O
ARRANQUE DE VIRUTA
5. TIPOS DE MECANIZADO Clasificamos los diferentes tipos de
mecanizado en funcin del tipo de
movimiento principal (circular o lineal) y de quien se mueve
(pieza o
herramienta).
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6. MQUINAS DE MECANIZADO
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Geometra del filo
= ngulo de incidencia
= ngulo de filo
g = ngulo de desprendimiento
f = ngulo de deslizamiento
ac = Espesor de viruta indeformada
ad = Espesor de viruta deformada
+ + g = 90
El valor del ngulo g depende de las caractersticas del material
mecanizado y de la herramienta y de los valores de la penetracin y
el avance.
El valor del ngulo depende de las caractersticas del material
mecanizado.
7. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE CORTE
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SECCIN DE LA VIRUTA
Ac = f ap
Ac: seccin viruta indeformada
f: ancho de la viruta
ap: avance en la penetracin
7. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE CORTE
MATERIAL r
N/mm2
CKs EKs
ACEROS 400 2000 8
500 2250 8
600 2780 8
700 3170 8
800 3670 8
FUERZA DE CORTE
Fc = KsAc
Ks = CKs/ EksAc
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VELOCIDAD DE CORTE
7. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE CORTE
Movimiento principal rotativo:
Caso del Torno
Vc = DN (m/min)
1000
D = dimetro
N = velocidad de giro empleada (rpm)
Movimiento principal rectilneo:
Caso Fresadora
Vc = L_ (m/min)
t
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7. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE CORTE
La E. de Taylor es
consecuencia de la
experimentacin (tiempo
de vida vs. velocidad de
corte)
Se debe conocer la C y el
exponente n.
El tiempo (T) es el de vida
de la herramienta o
duracin del filo.
Si se desea que dure ms
o menos la herramienta,
usaremos ms velocidad o
menos.
DETERMINACIN DE LA VIDA DE LA HERRAMIENTA en FUNCIN DE LA
VELOCIDAD DE CORTE
ECUACION DE TAYLOR (Simplificada)
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Dependencia de la produccin de viruta de la
velocidad de corte
v0: Velocidad de corte con mxima produccin de
viruta
ve: Velocidad de corte efectiva. Sacrifica la mayor
produccin de viruta por
velocidades mayores de
corte, es decir, tiempos
menores de mecanizado
7. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE CORTE
DETERMINACIN DE LA VIDA DE LA HERRAMIENTA en FUNCIN DE LA
PRODUCCIN DE VIRUTA
Ley de Denis
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Influencia de la refrigeracin/lubricacin en la produccin de
viruta
Con la refrigeracin se mejora la produccin de
viruta.
Sin embargo, ahora tambin se prefiere
aumentar la velocidad de
corte efectiva menor tiempo de mecanizado
7. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE CORTE DETERMINACIN DE LA VIDA DE
LA HERRAMIENTA en FUNCIN DE LA
PRODUCCIN DE VIRUTA
Ley de Denis
Caso del TORNEADO:
Velocidad de corte con mxima produccin de viruta con
refrigeracin ordinaria, V0r = 1,25V0
Velocidad de corte con mxima produccin de viruta con
refrigeracin ordinaria, con refrigeracin a presin: V0rp =
1,50V0
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Rendimiento constante
Vo13 f1
2 ap1 = Vo23 f1
2 ap1 = Vo33 f3
2 ap3
V0: Velocidad de corte de mxima produccin
f: Avance
ap: Profundidad de corte
7. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE CORTE DETERMINACIN DE LA VIDA DE
LA HERRAMIENTA en FUNCIN DE LA
PRODUCCIN DE VIRUTA
Ley de Denis
Caso del torneado:
Tenemos en la grafica 3 situaciones
diferentes y se cumple RENDIMIENTOS
CTES.
Esto quiere decir que saco siempre la
misma cantidad de viruta mxima,
trabajando a diferentes velocidades
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Torneado
V03f0
2ap0 = V3f2ap
f0 = 0,5 mm/vta; ap0 = 5 mm. Sin refrigeracin.
Fresado
V03fz0
2(b0+ap0) = V3fz
2(b + ap0)
fz0 = 0,05 mm/diente; (b0+ap0) = 50 mm. Refrigeracin normal.
Taladrado
V03f0
2D0 = V3f2D
f0 = 0,25 mm/vuelta; D0 = 25 mm. Refrigeracin a presin
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Rendimiento constante
7. FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE CORTE DETERMINACIN DE LA VIDA DE
LA HERRAMIENTA en FUNCIN DE LA
PRODUCCIN DE VIRUTA
Ley de Denis
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8. EL TORNO El torno es una mquina-herramienta, en la cual, la
pieza a mecanizar,
montada en el plato de fijacin, es la que tiene el movimiento de
rotacin
alrededor de un eje.
La herramienta montada en la torreta del torno, colocada en el
carro transversal, y ste a
su vez sobre el carro principal, es la que realiza el avance
contra la pieza que est en
movimiento.
Existen diversos tipos de tornos: Paralelos, Verticales,
Revolver, Automticos,
Copiadores, etc. y los tornos de Control
En un torno paralelo, podemos
distinguir cuatro grupos
principales: Bancada, Cabezal,
Carros, y Contracabezal (o
Contrapunto). Cada grupo,
consta de diversos
mecanismos. 21
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Generacin de superficies de revolucin: Torneado
8. EL TORNO
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Clculos en el torneado
Cilindrado:
Seccin de viruta:
Ac = b ac = f ap
Volumen de viruta:
= Ac Vc = f ap Vc
Fuerza de corte:
Fc = Ks Ac= Ks ap f
Potencia de corte:
W = Fc Vc = Ks
Tiempo de mecanizado:
8. EL TORNO
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Clculos en el torneado
Refrentado
Seccin de viruta:
Ac = b ac = f Ap
Volumen de viruta:
= fapVc (Vc no constante)
Velocidad de avance:
Vf = f N (mm/min)
Tiempo de mecanizado:
8. EL TORNO
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MATERIAL
r
N/mm2
CKs
EKs
ACEROS
400 2000 8
500 2250 8
600 2780 8
700 3170 8
800 3670 8
Problema:
Se desean mecanizar piezas como las de la figura en un torno que
posee una gama de
velocidades de 80, 105, 130, 235, 310, 400, 550, 680, 900, 1150
y 1550 r.p.m. Si las
piezas son de acero de R = 600N/mm2, y la herramienta utilizada
es de plaquita de metal
duro (V0= 75 m/min; Q0= 20 dm3) y la relacin f/ap = 1/10,
determinar:
1.Velocidad de corte terica a emplear utilizando refrigeracin a
presin.
2.Velocidad de giro de la pieza y velocidad de corte real.
3.Potencia real de la mquina si = 0,8. 4.Tiempo de mecanizado de
1 pieza.
5.Cuantas piezas podrn mecanizarse con una sola
herramienta?.
9. PROBLEMA DE TORNEADO
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10. LA FRESADORA
La mquina de fresar o fresadora es una mquina herramienta de
movimiento continuo
destinada al mecanizado de materiales por medio de una
herramienta de corte llamada
FRESA.
Esta mquina permite realizar operaciones de fresado de
superficies de las ms variadas
formas en funcin de la forma de la herramienta y la disposicin
del eje principal:
Planas
Cncavas
Convexas
Combinadas
Ranuradas
Engranajes
Hlices.
El movimiento principal es un movimiento
circular, pero a diferencia del torneado, este
movimiento principal es proporcionado a la
herramienta cortante o fresa. Los movimientos
de avance y de aproximacin son realizados
generalmente por la pieza que se sujeta
mediante utillajes apropiados a la mesa porta
piezas de la mquina
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Movimientos bsicos de fresado:
1. Fresado frontal (planeado)
2. Fresado en escuadra o combinado.
3. Fresado tangencial en oposicin
4. Fresado tangencial en concordancia
Movimiento de corte.
Movimiento de avance.
Movimiento de profundizacin.
Movimiento de profundizacin.
10. LA FRESADORA OPERACIONES
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10. LA FRESADORA
Fresado tangencial: caractersticas
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Clculos en el fresado tangencial
Espesor mximo de viruta:
Seccin de viruta:
Ac = bac Ac max = bac max
Velocidad de avance:
Vf = fN = fznfN
Fuerza de corte:
Fc = KsAc Fc max = Ksbac max
Volumen de viruta:
= Area Vf = apbfN
Potencia de corte:
W = Ks = KsapbfN
Tiempo de mecanizado
= =2
10. LA FRESADORA
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Clculos en el fresado frontal
Seccin de viruta:
Ac = apac ac max = fz
Velocidad de avance:
Vf = fN = fznfN
Volumen de viruta:
= AcVf = apBfN
Fuerza de corte:
Fc = KsAc = Ksapfz
Potencia de corte:
W = Ks = KsapBfN
Tiempo de mecanizado
10. LA FRESADORA
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Se desea realizar un fresado planeado de 50 mm de anchura por 4
mm de profundidad
en una pieza de fundicin gris de 300 mm de longitud. Para ello
se utiliza una fresa
cilndrica de acero rpido que tiene 90 mm de dimetro y 10
dientes. Sabiendo que la
operacin se realiza en seco y que el avance por diente es de
0,05 mm, determinar:
1. Nmero de revoluciones a emplear en el supuesto que la mquina
disponga de la
siguiente relacin: 55, 70, 120, 205, 340, 600 y 1000 r.p.m.
2. Nmero de piezas que se mecanizan entre dos afilados
consecutivos de la
herramienta
3. En el supuesto que la fresa admita 10 afilados, calcular el
nmero de herramientas
para fabricar una serie de 3.000 piezas.
Datos: V0 = 21 m/min; Q0 = 10 dm3
11. Problema de fresado
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12. LA TALADRADORA
TALADRADO
El principio de la operacin de taladrado es perforar o hacer un
agujero en una
pieza.
En el taladrado se producen virutas en grandes cantidades que
deben manejarse con
sumo cuidado. Por la gran potencia que ejercen los taladros,
deben emplearse
dispositivos especiales para la sujecin de la pieza de
trabajo.
En el taladrado el movimiento principal giratorio y el
movimiento de avance se le
proporcionan a la herramienta cortante o broca.
TALADRADORA
La taladradora es la mquina herramienta que proporciona el
movimiento continuo
giratorio de corte y de avance a una herramienta cortante,
denominada broca helicoidal.
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Taladrado: Herramientas
12. LA TALADRADORA
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Clculos en el taladrado
Tiempo de mecanizado:
Seccin de viruta:
Ac = bacnf= fz(D/2)nf = fD/2
Velocidad de avance:
Vf = f N
Volumen de viruta:
= rea Vf = p(D2/4)fN
Fuerza de corte:
Fc = KsAc = Ks f D/2
Potencia de corte:
W = FcVc = Ks
12. LA TALADRADORA
