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7/22/2019 Informe del piñon maquinado
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Universidad Tecnológica del Perú
Carrera: Ingeniería Mecatrónica
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CAD CAM II Página 1
DISEÑO Y MAQUINADO DE UN PIÑON A DOBLE CARAPRODUCTO TERMINADO
Maycol Meza Astuquipanmaycolv@gmail.com
Bryant chuquirimay vallesteros bryant.chuquirimay@gmail.com
Eduardo Vilchez Viteeduardo061@hotmail.com
Henry Mariano Balabarca jenry.mec@hotmail.com
Asesor:
Ing. Saúl Santivañez Puente
Curso: CAD CAM II
RESUMEN
Este proyecto ha realizado el mecanizado de un piñon terminado en Fresadora CNC . Para la
realización de ello se abarcan los conocimientos de diseño en Solid Works , diagramando el
volumen en 3D y posteriormente pasando a un formato que sea comprensible para Edge Cam
donde se elabora las estrategias de simulación de mecanizado y generación de códigos G que será la información necesaria para la máquina Fresadora CNC .
1. INTRODUCCION
En mecánica, se denomina piñón a la rueda
de un mecanismo de cremallera o a la
rueda más pequeña de un par de ruedas
dentadas, ya sea en una
transmisión por engranaje, cadena de
transmisión o correa de transmisión.
También se denomina piñón tensor a larueda dentada destinada a tensar una cadena
o una correa dentada de una transmisión.
En una etapa de engranaje, la rueda más
grande se denomina "corona", mientras que
en una transmisión por cadena como la de
una bicicleta, la rueda mayor se denomina
"plato". En un tren de engranajes de varias
etapas, la corona de la una etapa gira
solidariamente con el piñón de la etapa
consecutiva.
En las transmisiones por cadena y porcorrea, un piñón demasiado pequeño dalugar a mayores curvaturas en el elementoflexible de la transmisión, lo cualincrementa el desgaste y disminuye la vida
útil de los elementos.
Fig1.1 Piñones y cadena
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2. PROBLEMÁTICA Y SOLUCIONDEL PROYECTO
El reto de ingeniería fue elaborar un piñón
producto terminado de material acrílico enuna fresadora vertical, para esto se
elaboraron las siguientes estrategias.
a. Mecanizar a 2 tiempos la pieza mecánica.
b. Usar más de un diámetro de Fresa de
desbaste.
c. Ubicar el "carro" de la mordaza en la
fresadora que sujete la pieza correctamente.
3. DESCRIPCIÓN DE LA
SOLUCIÓN
Primer Mecanizado
En el mecanizado de la primera etapa se
realizo un agujero central de Ø 24mm y un
esparrago en pieza, menor al diámetro
exterior del piñón y con las dimensiones de
longitud efectiva de 24mm y altura de 10
mm para ser sujetado por la mordaza para el
segundo mecanizado.
Después del desbaste del esparrago, serealizo el mecanizado de los "dientes"exteriores del piñón de Ø 32.5 mm y altura6.5mm.
Para este proceso se uso una fresa de Ø 8mm para desbaste y acabado.
Segundo Mecanizado
En el segundo mecanizado se sujeto elesparrago de la pieza en la mordaza.
Procediendo a desbastar el exceso de
material de altura 8 mm hasta que se note la
cara plana del piñón y seguido de los
últimos detalles alrededor del agujero
central.
Para este proceso se uso una fresa de Ø 6mm para desbaste y acabado.
3.1 ANALISIS DE DISEÑO
Optamos por el acrílico por ser un material
de fácil y menor tiempo de mecanizado,
para la fabricación de este prototipo.
El Acrílico es un material que deriva del
plástico que tiene diferentes aplicaciones y
usos. Dentro de sus ventajas podemos
mencionar que resiste estar expuesto por
periodos de tiempo muy largos a rayos
ultravioleta sin que esto dañe su superficie.
Su gran flexibilidad hace que
el Acrílico sea uno de los materiales más
utilizados en las construcciones.
Características del acrílico:
Buena resistencia térmica y química.
Muy buena procesabilidad por
métodos empleados para los
termoplásticos, como inyección y
extracción.
Transparente.
Copia detalles de molde con gran
fidelidad.
El acrílico o metacrilato es utilizado en
innumerables aplicaciones:
Componentes para automóviles.
Utensilios de cocina.
Bandejas.
Artículos médicos.
Artículos para el hogar, etc.
El acrílico se destaca por tener una dureza
tres veces mayor a la del vidrio y por teneruna superficie lisa y brillante similar a este.
4. PROCESO DE DISEÑO
Se muestra la pieza en 3d diseñada en
SolidWork s a continuación.
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Fig1.2 Piñones en 3D
Pero eso sería el acabado que deberíamos
obtener después del mecanizado, entonces
preparamos las capas para mecanizar en
ambos lados.
Fig1.3 Pieza N1 en 3D
Fig1.4 Pieza N2 en 3D
Luego de elaborar en 3d las dos piezas,
estas son simplemente las dos caras del
piñón.
Ahora debemos guardar como formato*.x_t cada archivo. Debemos asegurarnos
que la pieza tenga la posición mostrada en
la figura 1.3 al momento de guardar, luego
importamos a Edge Cam para trabajar.
Antes de importar a Edge Cam, debemos
tener instalado el procesador en la ruta
mostrada.
C:\Program Files (x86)\Planit\Edgecam
2011 R1\Cam\Machdef
Continuamos con la apertura del programa
Edge Cam y abrimos la pieza N1 en
formato *.x_t, este formato fue exportado
desde SolidWork s como se detallo líneasarriba y es necesario para trabajar.
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Paso 1. Abrimos el archivo y buscamos laopción que visualice una vista isométrica.
Paso 2. Seleccionar Stock/Fixture
Paso 3. Verificar opciones como se muestra
Paso 4. Seleccionar línea
Paso 5. Dibujar línea desde punto inferiorhasta superior
Paso 6. Click en opcion CPL
Paso 7. Ingresar nombre y elegir opción
Paso 8. Con la opción elegida
anteriormente, seleccionamos la carasuperior y luego un vértice y quedaraconfigurado como se muestra
Paso 9. Elegimos esta opción para hacer unmejor control de la secuencia a mecanizar
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Paso 10. Seleccionamos las aristas
Paso 11. Seleccionamos la herramienta
derecha
Paso 12. Verificamos estas opciones y dedamos un nombre a la secuencia
Paso 13. Apagamos el sólido paraquedarnos solo con las aristas
Paso 14. Elegimos esta opción para
desbaste
Paso 15. Seleccionamos las aristasmostradas y doble click derecho
Paso 16. Seleccionamos la fresa de Ø 8
Paso 17. Configuramos las velocidades demecanizado como se muestra
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Paso 18. En esta opción verificamos elavance de corte por capaz de 1.5 mm y la profundidad de -10 mm
Paso 19. Seleccionamos la opción mostrada(Digitise Stock)
Paso 20. Seleccionamos los bordesexteriores
Paso 21. Repetir el paso 13 y seleccionar elagujero interno
Paso 22. En esta opción verificamos elavance de corte por capaz de 1.5 mm y la profundidad de -20 mm
Paso 23. Desabilitar la opción (DigitiseStock)
Paso 24. Repetir el paso 13 y seleccionarlos dientes del piñón y doble click
Paso 25. En esta opción verificamos elavance de corte por capaz de 1.5 mm, nivela -10 y la profundidad de -6.5 mm
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Paso 26. Repetimos el paso 18 y 19
Paso 27. Seleccionamos opción de
simulación de mecanizado
Paso 28. Primera fase de mecanizado
Paso 29. Segunda fase de mecanizado
Paso 30. Tercera fase de mecanizado
Paso 31. Cargamos la segunda pieza, en lacual hicimos una altura ficticia para el
desbaste de 8mm
Paso 32. Repetir los pasos del 1 al 17, elegirfresa Ø 6 mm, altura de desbaste -8.25 mm
Paso 33. No es necesario desbastar el centro porque es un agujero
Paso 34. Para los hacer los agujerosseleccionar la opción mostrada
Paso 34. Realizar el paso 21 para losagujeros
Paso 35. Primera fase de mecanizado
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Paso 36. Segunda fase de mecanizado
Paso 37. Generar código G
Paso 38. Guardar en ruta con nombre
Paso 39. Copiar código y guardarlo en
formato *.txt para ambos archivos condiferentes nombres
5. Pasos de maquinado en Fresa CNC
A continuación se muestra las imágenes y
se hace una explicación del proceso de
mecanizado.
Antes debemos pasar los códigos G que
fueron generados en EDGE Cam, a la computadora que controla la máquina Fresa
CNC. Configurar las dimensiones de la
pieza en bruto y diámetros de herramienta.
Por último simular el desbaste para
comprobar el código.
Paso 1. Sujetar la pieza en mordazas
Paso 2. Centrar la pieza en 0,0,0
Paso 3. Ver las coordenadas en la pantalladel software de la máquina Fresa CNC
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Paso 3. Iniciar en proceso de mecanizado
Paso 4. El desbaste exterior tiene los datos
siguientes:Velocidad de husillo: 2500 rpm
Velocidad de avance: 250 mm/min al 80%Velocidad de bajada: 200 mm/minEl tiempo de desbaste por cara fue de 6 mina 1.5 mm de profundidad, con una alturatotal de 10 mm con un tiempo total de 42mm, antes realizo un agujero central Ø 24mm en 3 minutos.
Paso 5. El tiempo de desbaste para laformacion de los dientes fue de 4.5 min a1.5 mm de profundidad, con una altura total
de 6.5 mm con un tiempo total de 22.5minutos
Paso 6. Limpiamos el espacio de trabajo y
recogemos la pieza final, el tiempo efectivode mecanizado fue de 1 hora con 7.5
minutos.
Así terminamos la primera parte delmecanizado.
Paso 7. Sujetamos la pieza en las mordazascon la finalidad de hacer el desbaste y los
últimos detalles en la superficie del piñón.
Paso 8. Realizamos los pasos del 1 al 3
nuevamente, esto nos garantiza que la piezaestá completamente centrada para iniciar laúltima operación del mecanizado.
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Paso 9. El desbaste exterior tiene los datossiguientes:Velocidad de husillo: 2500 rpm
Velocidad de avance: 250 mm/min al 80%-
70%Velocidad de bajada: 200 mm/minEl tiempo de desbaste por cara fue de 7.5min a 1.5 mm de profundidad, con unaaltura total de 8.25 mm con un tiempo totalde 60 min, debido a que se regulaba lavelocidad de avance.
El diagrama flujo mostrado indica las
operaciones realizadas en el maquinado
6. RESULTADOS
El resultado del proceso de mecanizado se
muestra a continuación
Piñón terminado
El peso del producto terminado es de 21 gr.
y ahora comprobamos con la simulación en
Solid Work
Para agregar material al objeto en 3D,seleccionaremos Editar material yescogeremos de la lista desplegable elmejor material que requerimos para nuestrodiseño.
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En nuestro caso elegimos el materialAcrílico, cuya densidad es de 1200 Kg/m
3
Elegimos propiedades físicas
Vemos que la masa es de 21.85 gr
VT = 21.85 grVE = 21.2 gr
%e=
2.97%
Esto nos dice que el valor teórico con elvalor experimental tienen una diferencia de2.97%.Esto se debe a que posiblemente hemostomado las medidas en una balanza con esemargen de error o sino que al momento demaquinar hemos desbastado algunasdecimas de milimetro con lo quesignificaría que ha tenido perdida de
material.
7. CONCLUSIONES
El mecanizado CAD/CAM es hoy en día la
alternativa más competitiva en el sector de
diseño de piezas mecánicas. Esto implicaun alto volumen de producción,
disminuyendo tiempos en la manufactura y
agregando mucha precisión lo que por
resultado es igual a decir elaborar productos
con calidad.
El acrílico es un material de muy buen
comportamiento en la manufactura de
piezas para elaborar prototipos mecánicos,
la superficie es de alto impacto y resistentea la temperatura generada por la fricción
entre la fresa y la superficie de contacto.
El acabado superficial al finalizar la
manufactura es superior si comparamos con
el nylon.