Post on 30-Oct-2015
Pgina principal Tecnologa
Enviado por neburr, marzo 2011 | 35 Pginas (8505 Palabras) | 356 Visitas | | |
Mecanizado De AltaMecanizado De AltaMecanizado De AltaMecanizado De Alta VelocidadVelocidadVelocidadVelocidad
Hola Ambrosioluis
Ensayos y Trabajos Generador de Citas Ms
Pgina 1 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
Tecnologa de Fabricacin I (2010-2011)
| |
|[pic] |Mecanizado de alta velocidad: situacin actual y nuevas
tendencias |[pic] |
| |
Engineering congress of precision machining
Rubn Escudero Rodrguez
| |
Universidad de Valladolid (2010-2011)
E. Ingenieras Industriales
Bloque mecnico de transporte y construcciones industriales (5 curso)
| |
NDICE:
1. Resumen
2. Introduccin
Definicin
Requerimientos sobre la mquina herramienta
De dnde surge
Ventajas competitivas del MAV
Utilizacin
3. Mquina-Herramienta
4. Herramientas
5. Portaherramientas
6. Refrigeracin
7. Control Numrico Computacional para el MAV
8. Materiales a mecanizar
9. Aplicaciones del MAV
Principales campo de aplicacin y ventajas
Ejemplos de aplicacin
Especificaciones segn volumen de produccin
10. Nuevas Tendencias
Mecanizado de Ti54M
Operaciones de acabado de Inconel 718 en condiciones de mecanizado
secas
Dry Machining
11. Aspectos Econmicos del MAV
Bibliografa
Revistas
Foros
Anexos
271 Pginas septiembre de 2010
79 Pginas noviembre de 2011
52 Pginas septiembre de 2012
97 Pginas octubre de 2012
50 Pginas julio de 2012
EnsayosEnsayosEnsayosEnsayos relacionadosrelacionadosrelacionadosrelacionados
Mecanizado AltaMecanizado AltaMecanizado AltaMecanizado Alta Velocidad Velocidad Velocidad Velocidad ...Introduccin al Mecanizado de Alta Velocidad 12 1. INTRODUCCIN 12 2. PERO, QU ES EL...
IntroduccionIntroduccionIntroduccionIntroduccion Al Mecanizado De Alta Velocidad Al Mecanizado De Alta Velocidad Al Mecanizado De Alta Velocidad Al Mecanizado De Alta Velocidad ...Introduccin al Mecanizado de Alta Velocidad Joseba Prez Bilbatua, Goretti Alberdi, Patxi Lpez...
Mecanizado De AltaMecanizado De AltaMecanizado De AltaMecanizado De Alta Velocidad Velocidad Velocidad Velocidad ...MECANIZADO DE ALTA VELOCIDAD (MAV) 1. INTRODUCCIN AL MECANIZADO DE ALTA VELOCIDAD 1.1....
Mecanizado De AltaMecanizado De AltaMecanizado De AltaMecanizado De Alta Velocidad Velocidad Velocidad Velocidad ...MECANIZADO DE ALTA VELOCIDAD DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA F.I.U.B.A. ING. GUILLERMO...
Mecanizado De AltaMecanizado De AltaMecanizado De AltaMecanizado De Alta Velocidad Velocidad Velocidad Velocidad ...Mecanizado de Alta Velocidad MAV PG.: 2/64 INDICE 1.-CONCEPTO MAV. 2.-MECANIZADO DE ALTA...
Ver Todo
Automatismos
Automatismos
Automatizacin De Una Puerta De
Garaje
Automatizacin De Una Puerta De
Garaje
Pgina 2 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
1. RESUMEN
El MAV es un procedimiento de mecanizado novedoso pero caro, que se
est abriendo paso en la industria lentamente, conforme crecen las
necesidades. Proporciona elevadas prestaciones en cuanto a calidad y
tiempos en competicin directa con la electroerosin, ofreciendo adems
una gran flexibilidad. Permite tambin el mecanizado de piezas de
espesor delgado y limita el incremento de temperatura, manteniendo la
homogeneidad de la pieza. Su desarrollo ha sido favorecido por el
desarrollo de los motores lineales, que sustituyen a los tradicionales
husillos de bolas, de nuevos materiales para herramientas y de
electromandrinos capaces de alcanzar elevadas velocidades angulares.
Desde el punto de vista del control cabe destacar la necesidad de
disponer de CNCs con tiempos rpidos de proceso de bloque, que
permitan trabajar con elevadas aceleraciones y velocidades de los ejes,
evitando cambios bruscos mediante un jerk derivable. Tambin hay que
subrayar la necesidad de disponer de algoritmos de look-ahead para
obtener altas velocidades de ejecucin de los programas junto con la
utilizacin de NURBS para minimizar la cantidad de datos procesados por
unidad de tiempo. Las principales aplicaciones estn en moldes y
matricera, as como en la industria aeronutica. Actualmente los
mayores avances se estn dando en las nuevas aleaciones para
herramientas como el Ti54M, y en el mecanizado en seco, que incorpora
todas las ventajas que acarrea el prescindir de fluidos de corte.
2. INTRODUCCIN
1. Definicin
El MAV es un concepto definido por el PTW (Instituto de Ingeniera de
Produccin y Mquina-herramienta) como el mecanizado cuyos
parmetros de corte son como mnimo tres veces mayores de los usados
habitualmente, llegando en ocasiones a multiplicar por 10 los
parmetros de corte convencionales.
Es, por tanto, un mecanizado en el que se consiguen altos porcentajes de
eliminacin de material sin degradar la precisin y calidad de la pieza. El
uso de velocidades mayores de husillo y mayores valores de avance de
los ejes depende del tipo de material que se mecanice, por tanto el MAV
se define en trminos relativos.
Este concepto se apoya experimentalmente en el fenmeno de que a
partir de una cierta velocidad de corte, la temperatura de corte comienza
a decaer debido a la menor transmisin de calor. El rango plstico se
acorta y la rotura de la viruta ocurre por fractura frgil (Vaughn (1958-
1960), Krueck(1960)).
[pic]
Pgina 3 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
Grfica velocidad de corte vs. Temperatura de corte para diferentes
materiales en el proceso de mecanizado
2. Requerimientos sobre la mquina-herramienta
El cabezal de la mquina debe tener un electromandrino que alcance
una alta rotacin del husillo (20000 r.p.m.), actualmente se comercializan
centros de mecanizado de hasta 45000 r.p.m. con una potencia de 17kW
El centro de mecanizado se debe desplazar rpidamente (40 ~ 60
m/min.). Esto se consigue mediante motores lineales, que reemplazan a
los tradicionales husillos de bolas
Procesado inmediato de los datos en el control numrico y volcado
rpido en la memoria del sistema para poder calcular con precisin una
trayectoria. Se realizan miles de operaciones en cada movimiento de la
mquina y el microprocesador de control no puede ser un embudo.
Actualmente se disponen dos microprocesadores de 32 bit y 150 MHz
con lo cual se procesan 1250 bloques por segundo.
Absorber las fuerzas generadas en las operaciones de corte mediante
una slida construccin y mantener la precisin con los elevados
parmetros de aceleracin y desaceleracin generados, controlando las
estrechas franjas de tolerancia
Ofrecer un carenado completo que garantice la seguridad de los
operarios.
3. De dnde surge
El 27 de abril de 1931 la compaa Friedrich Krupp AG patenta un
mtodo de corte en el cual, su inventor, C. Salomon hace constar que en
el mecanizado de acero, metales ligeros y otros metales no frreos, a
partir de una cierta velocidad, la temperatura de corte comienza a bajar
(Patente alemana n : 523594 (1931)). Es a partir de los aos 60 cuando
se desarrollan la mayor parte de las teoras de formacin de viruta
(Tanaka, Tsuwa & Kitano(1967)) y del mecanismo activo (Shaw (1967),
Recht (1964), Turkovich (1972), Rogers(1979)). Sin embargo hasta 60 aos
ms tarde, no se puede utilizar de forma industrial por no poder
conseguirse esas velocidades tan altas. A mediados de los noventa se
empieza a adoptar en el mercado esta tecnologa, nacida como respuesta
a la presin competitiva que el entorno global ha impuesto a las fbricas
que estn especializadas en el mecanizado de grandes series o
volmenes de produccin. El punto de partida fue la industria
aeroespacial, en la que se mecanizan grandes compuestos integrales,
piezas con alto volumen de material que debe ser eliminado y largos
tiempos de produccin. A da de hoy est mucho ms extendido, con
avances crticos en recubrimientos (TiN, TiCN, TiNAl multicapa), uso de
metales duros como materia prima base, en lugar del acero rpido (HSS-
E), torneado sin corte interrumpido y sistemas de amarre hidrulicos y
Pgina 4 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
trmicos.
[pic]
Propiedades generales del mecanizado de alta velocidad
4. Ventajas competitivas del MAV
Menor tiempo de fabricacin (altas velocidades de corte y avance) y, por
tanto, menor coste en cantidad de piezas y sobre todo en mano de obra
en pases desarrollados
Mayor calidad de produccin (mejor precisin geomtrica y mejor
acabado superficial debido a menores esfuerzos de corte)
Posibilidad de mecanizar paredes de pequeo espesor debido a los
menores esfuerzos de corte (espesores inferiores a 1 mm)
Menor temperatura en las piezas mecanizadas. El calor se disipa en un
90% con la evacuacin de las virutas, evitando el endurecimiento
indeseado de la superficie y posibilitando la produccin de piezas
susceptibles a distorsiones trmicas (en especial las de pequeo
espesor). La pieza no se calienta porque es cortada sin aumentar sus
tensiones internas.
El MAV tiene capacidad para elevar la calidad, hacerla consistente,
mantener la homogeneidad y es flexible ante variaciones de demanda
por su rapidez relativa en el proceso de fabricacin.
5. Utilizacin
El MAV se aplica especialmente en la fabricacin de MOLDES Y
MATRICERA, pues es donde ms valor aadido genera (ms calidad,
menos tiempo de produccin y menos costes). Adems, actualmente se
aplica el MAV en:
Industria aeronutica y aeroespacial
Industria ptica
Micromecnica de precisin
Industria de automocin
Fabricacin de relojes
Sector mdico, centrado en prtesis de titanio
Mecanizado de magnesio.
3. MQUINA-HERRAMIENTA
Uno de los elementos crticos en el MAV es la mquina herramienta, a la
cual se le exige un mayor grado de rapidez y precisin que en el
mecanizado convencional.
Pgina 5 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
A da de hoy, la tecnologa de los accionamientos en mquina
herramienta est dominada por los servomotores rotatorios
(servomotores son aquellos motores cuyo objetivo principal no es solo la
aportacin de una potencia dada sino tambin la posibilidad de un
control exhaustivo de posicin, velocidad y aceleracin ) que se usan
junto con una serie de componentes mecnicos de transmisin como los
husillos a bolas, los engranajes o las correas dentadas consiguiendo as
pasar de un movimiento rotativo a un movimiento lineal. El problema es
que estos componentes mecnicos limitan los valores de velocidad y
aceleracin alcanzables debido a los efectos de elasticidad, holguras,
rozamientos y vibraciones propias de la cadena cinemtica.
Para solventar este problema surgieron los motores lineales (ver anexo
adjunto) que eliminan los componentes mecnicos de las transmisiones
utilizadas en los accionamientos tradicionales, proporcionado un
importante incremento en los niveles de velocidad, aceleracin y
precisin a alta velocidad, lo cual presenta evidentes ventajas como se ve
en la siguiente tabla comparativa:
| |Servomotor con Husillo |Motor lineal |
| |a bolas | |
|Velocidad mxima |0,5 m/s |2 m/s (3 4 |
| | |posible) |
|Aceleracin mxima |0,5 1 g |2 10 g |
|Rigidez dinmica |9 18 kgf/mm |6 21 kgf/mm |
|Tiempo posicionado |100 ms |10 20 ms |
|Fuerza mxima |26.700 N |9.000 N/bobina |
|Fiabilidad |6.000 10.000 h |50.000 h |
Sin embargo, los motores lineales no sustituirn los accionamientos
rotatorios de forma inmediata. No es suficiente colocar motores lineales
en diseos ya existentes, sino que es necesario realizar un completo
rediseo de la mquina herramienta para aprovechar las ventajas que
ofrecen.
4. HERRAMIENTAS
En primer lugar cabe destacar que las herramientas pueden ser
integrales (macizas) o de plaquitas.
Las herramientas integrales presentan una mejor tolerancia dimensional
y acabado superficial (debido el error de ensamblaje de la plaquita), sin
embargo la plaquita tiene un mayor rendimiento econmico (puesto que
si se desgasta es fcil de sustituir).
El estudio de las herramientas lo haremos a travs del sustrato, la
geometra y el recubrimiento
Sustrato: La herramienta est fabricada de Cermets o de Carburos
cementados (empleados en el mecanizado convencional) pero se les ha
aadido un revestimiento que los hace aptos para este procedimiento.
Aunque se emplean ms materiales, los ms utilizados son los siguientes:
Pgina 6 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
Carburo cementado: hecho con partculas de carburo unidas por un
aglomerante. Los ms comunes son: Carburo de tungsteno (WC), carburo
de titanio (TiC). El aglomerante tpico es el cobalto (Co). Son muy
adecuados para el mecanizado de aluminio y silicio.
Cermets (CERamic / METal): Las partculas base son de TiC, TiCN, TiN, el
aglomerante es nquel-cobalto.Las herramientas de metal duro
recubiertas (carburos recubiertos) permiten trabajar a mayores
velocidades que los Cermets y, adems, tienen un mejor
comportamiento respecto al desgaste y por lo tanto respecto a la vida de
la herramienta (aproximadamente el doble). Estas propiedades han
hecho que la mayora de las herramientas sean carburos recubiertos.
El recubrimiento: Los ms utilizados son: el nitrato de titanio (TiN), nitrato
de carbono-titanio (TiCN) y el nitrato de aluminio-titanio (TiAIN). El
espesor tpico suele ser de 2 a 12 m, y a menudo se utilizan
recubrimientos del tipo multicapa.
El recubrimiento ms utilizado en la actualidad (aunque es el ms caro)
es el nitrato de aluminio-titanio (TiAIN), sus caractersticas son las
siguientes:
Alta resistencia a la oxidacin permite trabajar a mayores temperaturas.
Su menor conductividad trmica protege los cortes y aumenta la
eliminacin del calor va viruta.
Su mayor dureza en caliente ofrece mejor proteccin contra el
desgaste.
Su mejorada resistencia qumica reduce el desgaste por crter.
Su mejorada resistencia qumica reduce el desgaste por crter.
La mayor proporcin de AI que de Ti en el recubrimiento provoca que,
durante la oxidacin, se creen xidos de aluminio que se adhieren a la
capa exterior del recubrimiento protegindolo durante ms tiempo. Si la
concentracin dominante es la de Ti, los xidos de titanio no se adhieren
al recubrimiento sino que se disipan, provocando una continua prdida
de Ti que conduce a un desgaste prematuro de la herramienta.
Geometra: Reflejaremos los aspectos ms significativos relacionados con
la geometra de las herramientas
ngulo de ataque es el ngulo que forma el perfil de corte con la lnea
que une el punto de contacto herramienta-pieza con su centro.
Para materiales blandos como el Al, Cu nos encontramos con el
problema de que es difcil separar la viruta de la pieza. Para estos
materiales son necesarios ngulos de corte positivos que penetren
realmente en el material y lo seccionen.
Para materiales duros, tipo aceros tratados, un ngulo de corte positivo
provoca casi inmediatamente la ruptura del perfil de corte dada su
fragilidad y poca robustez. Si el material es duro pero frgil,
emplearemos ngulos de corte negativos, ya que el material no necesita
Pgina 7 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
ser arrancado sino simplemente roto.
Canal de evacuacin de la viruta y nmero de dientes: En materiales que
permiten un gran desalojo de viruta por unidad de tiempo, como el
aluminio, el canal de evacuacin del material ha de ser lo ms grande
posible por lo que se limita el nmero de dientes. Esta configuracin
resta robustez a la herramienta, ya que limita el espacio para el nima, a
la vez que limita el nmero de dientes o labios.
En materiales que no permiten tanto arranque de viruta ocurre el efecto
contrario, siendo el canal de desalojo lo ms pequeo posible y nos
encontraremos con herramientas de un gran nmero de dientes que
poseen mayor robustez. (Ver figuras en anexo)
Longitud de la herramienta: Cuanto mayor sea la longitud de la
herramienta, mayores sern las vibraciones que genera la flexin de la
herramienta lo que provocar desgastes prematuros, roturas progresivas
y mala calidad en la superficie mecanizada.
Se calcula que en las herramientas con relaciones longitud-dimetro (L/D
> 5) comenzamos a encontrar dichos problemas.
5. PORTAHERRAMIENTAS
El portaherramientas debe estar diseado teniendo en cuenta las altas
fuerzas inerciales debidas a la revolucin de este proceso. Los dos
aspectos que ms nos preocupan son el ajuste con la herramienta y los
desequilibrios que aparecen. Las caractersticas que debe cumplir el
portaherramientas son las siguientes:
Proporcionar mayor exactitud que nos asegure la repetitividad.
Transmisin segura de un elevado par.
Gran rigidez a la flexin esttica y dinmica.
Disminucin del peso y de la longitud total, con lo que se disminuyen
los problemas de tipo inercial.
El Ajuste.
El ajuste de la herramienta en el portaherramientas debe ser
extremadamente preciso. Los sistemas empleados son los siguientes:
Mecnico: Se basa en la utilizacin de una tuerca y una pinza que ser
cilndrica frente el caso tradicional donde es cnica.
Hidrulico: Presenta el inconveniente de que al girar a ms de 20000 rpm
la rigidez queda limitada. Las ventajas que presenta este
portaherramientas es que no necesita ningn mecanismo secundario, sin
embargo el coste es muy elevado
Trmico: El portaherramientas se somete a un proceso de calentamiento,
Pgina 8 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
con lo que aumenta el dimetro interior por dilatacin. Una vez dilatado
se introduce la herramienta, y tras el subsiguiente proceso de
contraccin queda sujeta la herramienta.
[pic]
A continuacin veremos una comparativa de la precisin de los sistemas
anteriormente descritos
|til |Precisin |
|Portapinzas convencional |0.015 |
|Portapinzas de dilatacin trmica |0.003 |
|Portapinzas hidrulico |0.003 |
Efectos del desequilibrio
Efectos sobre la mquina: Un efecto del desequilibrio est relacionado
con la reduccin de la vida de la herramienta de corte (50% menos
respecto al uso de portaherramientas equilibrados). Para el mecanizado
a alta velocidad, lo ideal sera reequilibrar el conjunto herramienta /
portaherramientas / husillo en la propia mquina herramienta. No
obstante, hoy en da, existen muy pocos sistemas para un equilibrado
completo, por lo que hay que hacerlo en una mquina de equilibrado
externa.
6. REFRIGERACIN
En un proceso de mecanizado por arranque de viruta, una parte
importante de la energa consumida se transforma en calor, por el
cizallamiento y por la friccin entre el material y la herramienta.
Dicho calor es disipado a travs de 4 medios:
La pieza
La herramienta
La viruta
El fluido de corte
El uso de fluidos de corte es un factor determinante en el MAV cuando
trabajamos con herramientas convencionales (no diseadas para el
mecanizado en seco), la utilizacin de un fluido de corte adecuado se
traduce normalmente en un mecanizado ms fiable, un aumento de la
vida til de la herramienta, mejora del acabado superficial y la precisin,
adems de la disminucin de la potencia requerida para el corte.
Las funciones de los fluidos de corte son principalmente evacuar el calor
generado (transferencia mediante conveccin al fluido de corte) y
Pgina 9 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
lubricar para reducir el rozamiento y as mantener la temperatura lo ms
baja posible. Tambin contribuyen de forma importante a evacuar el
caudal de viruta generada.
Tipos de refrigerantes
Aceites de corte puros: Son aceites empleados sin adicin de agua, se
usan excepcionalmente para operaciones en aceros de fcil mecanizado
y aleaciones no ferrosas como el latn. Presentan una capacidad
antifriccin y antisoldadura reducida.
Aceites con sustancias activas polares: Contienen materias grasas de
origen vegetal y animal, que forman una pelcula de alta viscosidad entre
la herramienta y la viruta. No se puede usar para aceros muy tenaces o
grandes profundidades de pasada, por su poca capacidad de absorcin a
altas presiones.
Aceites de corte con aditivos EP (extrema presin): Se adicionan al
aceite compuestos orgnicos de cloro, azufre o fsforo, que permiten
resistir altas presiones entre herramienta y viruta. De esta manera
permiten mecanizar aceros duros, tenaces y de alta aleacin. Se usan en
una gama muy amplia de mecanizados, por lo que reciben el nombre de
aceites de corte universales.
Emulsiones o aceites solubles: Son fluidos de corte mezclados con agua.
Hoy en da son los ms ampliamente utilizados para la fabricacin por
arranque de viruta. Dado el gran volumen de corte que producen las
mquinas-herramientas automticas y de CNC, necesitamos evacuar la
gran cantidad de calor producido. Por eso se diluye el aceite en agua, que
tienen una conductividad trmica bastante superior (del orden de 5
veces).
F.C. con de aceites minerales: Estn formados por una base de aceite
minera al que se aaden emulsionantes, aditivos anticorrosivos, agentes
antiespumantes, sustancias EP y conservantes. Se mezclan con agua,
producindose una mezcla de color normalmente blanco, aunque puede
ser translcida.
F.C sin aceites minerales: Son compuestos qumicos, ya sea orgnicos o
inorgnicos, que se emplean mezclados con agua y otros aditivos. Se
emplean normalmente en concentraciones inferiores a las anteriores,
resultando una mezcla translcida ampliamente utilizada para el
rectificado.
F.C bioestables: Estos fluidos de corte estn elaborados con cido
brico y alcanolaminas. Tienen buena resistencia a los microbios, lo que
aumenta la vida til del fluido, y tambin tienen un efecto anticorrosivo.
La calidad del agua es un factor importante para estos fluidos, que debe
ser de una dureza intermedia, y tener un contenido en cloro inferior a
150 mg/litro. La disolucin resultante debe tener un pH comprendido
Pgina 10 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
entre 8.5 y 9.3
Suministro del refrigerante
La alternativa ms econmica es el suministro externo del lubricante. Sin
embargo en las operaciones de roscado y taladrado (que recordemos es
la ms comn), al realizar taladros de gran profundidad (ms de 4 5
veces el dimetro de la broca) la refrigeracin exterior es inoperante. Por
esta razn se utiliza el suministro interno de refrigerante, en el cual la
broca tiene conductos interiores por los que sale el refrigerante a
presin, procedente del interior del usillo. Estos conductos interiores
permiten al refrigerante eliminar el calor en el filo de corte y extraer las
virutas desde la punta de corte con mayor facilidad.
7. CONTROL NUMRICO COMPUTACIONAL PARA EL MAV
El Mecanizado de alta velocidad exige un nivel mnimo de prestaciones a
los CNCs que gestionan el proceso, de modo que sean capaces de
controlar las altas velocidades y aceleraciones de los ejes con el nivel de
precisin requerido.
Como vimos en clase, la estructura de un programa de control numrico
est formada por bloques. Cada uno de estos, es una instruccin
determinada. As por ejemplo el comando: N10 G01 X20 Y10 Z30 F200
S1000, me indica que se trata del bloque 10, que tiene como funcin un
movimiento mediante una interpolacin lineal desde el punto en que
estaba anteriormente hasta el indicado en el comando, con una
velocidad de avance de 200 mm/min con el husillo girando a 1000rpm.
El Control Numrico es un control secuencial. Los bloques se ejecutan
unos detrs de otros sin superposicin, por ello que est numerado, as
el bloque N20 se ejecutar cuando finalice el bloque N10. Se suele
programar en bloques de 5 en 5 o de 10 en 10 para as, si nos hemos
olvidado de algn bloque intermedio no tener que cambiar toda la
numeracin.
Para MAV los tiempos de proceso de bloque (tiempo que transcurre
entre la ejecucin de 2 bloques) suelen ser inferiores a 1 ms.
Lo interesante de esto es darse cuenta que en menos de 1 ms mi
maquina deber realizar un bloque, o lo que es lo mismo una funcin
concreta, que generalmente llevar asociado un desplazamiento desde
un punto A a un punto B.
Ir desde A a B en un tiempo tan pequeo, supone unos cambios en
velocidades y aceleraciones muy elevados que hay que evitar para por un
lado reducir los esfuerzos a los que se ve sometida la mecnica de la
mquina, y por otro, gracias a la reduccin de vibraciones, conseguir
movimientos ms suaves que permiten reducir el error y mejorar la
calidad.
Pgina 11 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
Los mejores resultados se obtienen habitualmente utilizando un perfil de
aceleracin en forma de campana (seno cuadrado) como se puede
observar en la grfica de la derecha. Un jerk* derivable (el Jerk es la
variacin de la aceleracin en funcin del tiempo o lo que es lo mismo su
derivada temporal) permite obtener una aceleracin gradual para a su
vez suavizar los cambios bruscos de velocidad.
Adems la ejecucin progresiva y secuencial de bloques, supone que el
movimiento de cada uno de ellos es independiente, es decir que cuando
empieza y cuando acaba un bloque la herramienta tiene que estar
parada ( v=0 ). Para ilustrar esto supongamos que el bloque N10 mueve
la herramienta de A a B a velocidad F200 como hemos visto en el ejemplo
anterior y el bloque N20 lo mueve de B a C en esa misma direccin pero
a velocidad F300, lo ms lgico es pensar que la variacin de la velocidad
ser siguiendo la grfica azul, pero debido a la independencia de bloques
la herramienta seguir la trayectoria verde.
Como se observa en la grfica, esto es un problema grave ya que no se
pueden alcanzar velocidades altas a menos de que tengas unos
gradientes de velocidad altsimos ya que siempre vas a ir haciendo picos.
Para evitar esto los CNCs modernos utilizan el Look-Ahead. Con esta
funcin, como su nombre indica mirar en adelanto, el procesador del
CNC evala los cambios en los movimientos de los ejes que aparecen en
los bloques sucesivos al bloque que se est ejecutando. Conseguimos
con esto que el controlador sepa que se le va a pedir a continuacin y
pueda decidir en funcin ya no solo del bloque que se est ejecutando
sino de los bloques que tendrn que ejecutar posteriormente. Esto
permite mantener el avance a valores relativamente altos evitando
marcas en el mecanizado, redondeo de aristas o bruscos arranques y
paradas de la mquina.
La forma ms habitual de especificar las trayectorias que debe seguir la
herramienta est basada en la generacin de una sucesin de puntos
entre los cuales se realizan interpolaciones lineales. Cuanta ms
precisin se exige, mayor es el nmero de puntos, y el hecho de tener
que procesar toda esa cantidad de informacin con precisin y a gran
velocidad impone la adopcin de soluciones especficas en los controles
numricos para alta velocidad como por ejemplo la interpolacin
polinmica mediante NURBS.
Los NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) son entes matemticos que
definen exactamente una curva a partir de varios puntos de control, no
necesariamente pertenecientes a la trayectoria, y unos pesos asociados a
los mismos. Los pesos actan esencialmente como la gravedad,
produciendo deformaciones en la direccin de los puntos de control.
Cuanto mayor sea la complejidad de la curva, mayor ser el nmero de
puntos de control, pero en todo caso, el nmero de puntos generados
ser menor que el necesario utilizando la aproximacin tradicional por
Pgina 12 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
tramos rectos. La reduccin en el nmero de puntos manejado en las
curvas habituales est en una proporcin de entre un 30 y un 50%.
Adems muchos de los paquetes de CAD trabajan internamente con
NURBS y por ello disponer de un CNC con capacidad de procesar NURBS
supone la eliminacin de un paso intermedio generador de un error a la
hora de aproximar una trayectoria curva a una multitud de tramos
rectos.
8. MATERIALES A MECANIZAR
El mecanizado de alta velocidad supone una buena solucin para el
mecanizado de materiales ligeros, como son las aleaciones de aluminio o
magnesio para la industria del automvil o la aeronutica y el
mecanizado de materiales compuestos o de titanio.
A continuacin, resumimos los resultados de estudios comparan la
fabricacin de piezas mediante un mecanizado de alta velocidad y otros
mecanizados posibles de dos aleaciones ligeras ampliamente utilizadas
en la industria aeronutica.
Ti6Al4V
La aleacin Ti6Al4V constituye ms de la mitad de todas las aleaciones de
titanio utilizadas en la industria.Las aleaciones de titanio constituyen un
material interesante, por su excepcional relacin resistencia/peso, por su
resistencia a la corrosin y por mantener sus propiedades a altas
temperaturas.
Aunque el mecanizado de alta velocidad aumenta la productividad al
fabricar pizas de estos materiales, algunas de las propiedades del titanio
limitan su maquinabilidad:
Tiene baja conductividad trmica, por lo que el calor no se disipa
fcilmente de la cara entre la herramienta y la viruta, lo cual provoca un
rpido calentamiento de la herramienta, acortando as su vida til.
Tiene una fuerte tendencia a alearse o reaccionar qumicamente con los
materiales de la herramienta a las temperaturas de trabajo. Esto hace
que la pieza se suelde a la herramienta, disminuyendo tambin su vida
til.
Posee un mdulo de elasticidad relativamente bajo, esto contribuye a
que la herramienta se emboce, tambin que los dientes golpeen contra
la pieza y otros fenmenos que hacen que las tolerancias sean malas.
Comparando los resultados de mecanizar las mismas piezas mediante
MAV y mecanizado convencional, se observ que las primeras
presentaban mayor nmero de defectos superficiales, que pueden
actuar como puntos de inicio de grietas, reduciendo as la vida a fatiga de
Pgina 13 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
de las piezas.
Algunas de las soluciones sugeridas para evitar ese problema son:
Realizar una pasada de acabado para eliminar la capa daada.
Usar grandes volmenes del refrigerante adecuado.
Usar herramientas de corte que resistan la abrasin y las altas
temperaturas.
Sustituir la herramienta al primer indicio de desgaste.
UNS A92024
Se trata de una aleacin de cobre-aluminio, ampliamente utilizada para
fabricar elementos estructurales de las aeronaves.
Comparando el mecanizado rpido, la electroerosin y el corte por
chorro de agua abrasivo, el primero es el que proporciona menor
rugosidad superficial, siendo mejor el acabado en sentido longitudinal
que en el transversal, y en cualquiera de los dos mejor que para las otras
dos tecnologas.
MAV
[pic]
Water Jet
[pic]
Electro erosin
[pic]
Como conclusin, para materiales metlicos, sobre todo aleaciones
blandas de poca reactividad y no excesiva dureza, se recomienda el uso
de la Alta Velocidad. Para estos casos este proceso puede ofrecer tasas
de arranque de material y rentabilidades muy altas en comparacin con
otros procesos de fabricacin.
9. APLICACIONES DEL MAV
1. Principales campos de aplicacin y ventajas
Los principales campos de aplicacin del MAV son la fabricacin de
moldes y matrices. Pues en estos sectores el uso de la tecnologa de la
electroerosin ha estado y est a la orden del da y actualmente se est
viendo reducida o eliminada completamente del proceso, pues ahora
Pgina 14 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
podemos utilizar el MAV para mecanizar materiales que antes no
podamos, gracias a los nuevos recubrimientos de las herramientas, y
tambin se pueden reproducir formas ms complejas y con radios ms
pequeos gracias a la estabilidad de los nuevos cabezales y la precisin y
dinmica del sistema de accionamiento, con el consiguiente aumento de
la calidad.
Gracias a esto se reduce el tiempo que se destina al acabado final de la
pieza, que generalmente requiere de personal humano, por esto mismo
adems se reducen costes y se pueden casi eliminar los procesos de
ajuste final (gracias a la precisin de la mquina y a la no- imprecisin de
la mano humana).
Todo junto permite reducir los plazos de entrega y mejorar la calidad,
que es el verdadero objetivo del mecanizado de alta velocidad.
2. Ejemplos de aplicacin
Seguidamente se presentan algunos de los ejemplos ms
representativos de los sectores de la matricera y de la fabricacin de
moldes:
Matrices para extrusin de aluminio.
Las matrices para extrusin de aluminio se utilizan en prensas de
extrusin que conforman el aluminio en perfiles. Estos se utilizan
bsicamente en la construccin (puertas, ventanas, etc.).
Pieza puente de una matriz de extrusin de aluminio.
Material Din 1.2344 a 54 HRc. Tiempo total de mecanizado: 2,5 horas.
Este sector tambin requiere grandes producciones de matrices pero en
este caso no repetitivas. De todas maneras las matrices de extrusin
tienen elementos morfolgicamente muy semejantes y el elemento ms
cambiante es el perfil de calibracin que se hace nicamente con
electroerosin de hilo.
Matrices de forja en caliente y fro.
Este sector tambin requiere piezas repetitivas, reduciendo por tanto el
coste de CAM por pieza fabricada. Los materiales utilizados en la forja en
caliente son aceros templados.
Matriz de forja caliente para la produccin debielas para el sector del
automvil. El material es soldadura de
muy baja maquinabilidad. Tiempo total: 2 horas
La forja en fro utiliza materiales todava ms duros y difciles de
mecanizar.
Pgina 15 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
Este sector se debate todava entre la conveniencia o no de adoptar
mquinas de alta velocidad, o continuar con las mquinas de
electroerosin.
Moldes de inyeccin de aluminio.
Las exigencias del producto en este sector son muy parecidas al de los
moldes de inyeccin de plsticos y tambin, por lo tanto los beneficios
del mecanizado de alta velocidad.
En este caso los acabados superficiales no son tan crticos como en el
caso de los molde de inyeccin de plsticos al ser, en general, los
componentes de aluminio piezas funcionales no vistas. A dems la
misma inyeccin de aluminio no consigue cualidades superficiales a las
piezas muy buenas.
[pic]
Crter del motor una motocicleta. Las ranurasque conforman las aletas
de refrigeracin son muy profundas.
Material DIN 1.2344, 54 HRc. Tiempo: 9,5 horas
Moldes de soplado.
Estos moldes se utilizan para la fabricacin de botellas de plstico. El
molde se fabrica en aluminio porque al no existir mucho rozamiento del
plstico se pueden conseguir producciones bastante elevadas. Las
mquinas dedicadas a estos moldes han de tener caractersticas
adecuadas para estos materiales. El mecanizado del molde supone un
tiempo muy limitado.Los acabados superficiales son muy exigentes. El
mecanizado de alta velocidad puede ahorrar tiempo de pulido que es
porcentualmente, muy elevado en estos tipos de moldes. La produccin
de la botella de 1,5l de agua es muy intensa (algunos cientos de miles o
millones cada da) y por lo tanto se han de fabricar muchos moldes
iguales. Esto permite reducir los costes de programacin por molde, y
optimizar las trayectorias para intentar mejorar tiempos y acabados
superficiales.
Molde de soplado en material de aluminio.
Tiempo de mecanizado 56min. Rugosidad superficial: 0,6 m.
3. Especificaciones segn volumen de produccin
Segn el volumen de produccin estos elementos anteriormente citados
tienen distintas especificaciones. As podemos diferenciar volmenes
elevados (>500.000piezas/ao) para la industria del automvil, por
ejemplo, y volumen medio, bajo (>5.000piezas/ao) para el resto de
industria bsica.
Pgina 16 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
Componentes en producciones de alto volumen
En estas piezas se utilizan a menudo herramientas de PCD (diamante poli
-cristalino) para las operaciones de fresado porque, aunque el coste es
grande, la vida de la herramienta puede llegar en algunos casos a
superar la produccin total del componente. Los acabados superficiales
son excelentes y las velocidades de corte pueden aumentar hasta 1500-
2000 m/min.
El cabezal no necesita mucha potencia pero si grandes velocidades y
aceleraciones. Los cambios de herramientas son constantes y en el
tiempo viruta-viruta la aceleracin/ desaceleracin del cabezal juega un
papel muy importante. Los materiales (aluminios y magnesios) requieren
velocidades de corte muy grandes y por lo tanto se han de escoger
cabezales con velocidades superiores a 24.000 rpm.
Componentes en producciones de volumen medio-bajo
Los componentes en producciones de volumen medio-bajo no se pueden
permitir, en principio, el coste de un molde de inyeccin. As el
mecanizado de la pieza parte del bloque y genera todas las formas
necesarias para la composicin del componente final.
Las herramientas pueden no ser de PCD debido a su elevado coste.
Como adems se han de mecanizar formas complejas la geometra de la
herramienta puede ser estndar.
Los cabezales necesitan mucha ms potencia que las aplicaciones de alto
volumen debido a la cantidad de material a desarrollar. La velocidad de
rotacin en cambio puede sacrificarse dependiendo de la pieza. A
menudo en estas piezas el ciclo de mecanizado ocupa ms de un 75% del
tiempo al desbaste. Por lo tanto la primera prioridad es reducirlo.
10. NUEVAS TENDENCIAS
En el campo del mecanizado de alta velocidad han surgido nuevas
aplicaciones entre las que destacan las siguientes:
Mecanizado, usando herramientas WC-Co no revestidas, de una nueva
superaleacin: TIMETAL 54M , abreviadamente, Ti54M. (M. Armendia,
A. Garay, L.-M. Iriarte, P.-J. Arrazola (2010)).
Acabado mediante torneado de alta velocidad y empleo del lser de la
aleacin de alto rendimiento Inconel 718 mediante condiciones de corte
secas (H. Attia, s. Tavakoli, R. Vargas, V. Thomson (2010)).
Mecanizado sin refrigerante o mecanizado en seco (dry machining).
Mecanizado de alta velocidad con microherramientas
1. Mecanizado de Ti54M
La introduccin de esta nueva aleacin de titanio en la industria
Pgina 17 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
aeronutica puede producirse debido a que mantiene algunas de las
caractersticas de la aleacin Ti6Al4V, utilizada mayoritariamente, como
son el ratio resistencia-peso y que son compatibles electroqumicamente
(a diferencia del aluminio) con los materiales compuestos. Adems, la
diferencia fundamental del Ti54M respecto a Ti6Al4V es que este ltimo
es ms difcil de conformar que el primero, lo que conlleva un aumento
sustancial del coste de fabricacin de la pieza final. Segn diversos
estudios (Kosaka and Fox (2004) y Kosaka et al. (2004)) se concluy que la
maquinabilidad de estas aleaciones se vea fuertemente influenciada por
la microestructura. En concreto, que las aleaciones con mayor tamao de
grano, eran ms difciles de procesar mediante mecanizado, frente a las
aleaciones con tamao de grano ms fino. Otros autores (Egorova et al.
(2003)) descubrieron una mejora en el maquinabilidad del titanio cuando
decrecen los tamaos de los granos y de los componentes
microestructurales situados intra-granos.
Se prueba que la ltima aleacin de titanio (Ti54M) es ms maquinable
que la anterior (Ti6Al4V) debido a: comparando la velocidad mxima de
corte de cada aleacin, se deduce que la maquinabilidad de Ti54M es
entre un 10% y un 15% superior a la aleacin anterior; pese a que no hay
diferencias significativas entre ambas aleaciones en su comportamiento
durante el corte a bajas velocidad, se observa que a velocidades
superiores, el rendimiento de la herramienta es superior para la aleacin
Ti54M debido a que el desgaste en el flanco y el desgaste por crter en la
herramienta son inferiores; y por ltimo, que las fuerzas de corte en la
aleacin Ti54M son inferiores a las necesarias para procesar Ti6Al4V.
2. Operaciones de acabado de Inconel 718 en condiciones de operacin
secas
El Inconel 718, al igual que otras aleaciones del nquel, es muy usado en
las industrias aeroespacial y nuclear debido a su resistencia a la
corrosin, a su dureza y a su solidez a altas temperaturas. Sin embargo,
estas aleaciones son difciles de mecanizar debido a su baja
conductividad y difusividad trmica, lo que causa altos gradientes de
temperatura en el borde de la herramienta y que la mxima temperatura
se localice en la plaquita de corte. Otros factores que influyen en su baja
maquinabilidad son el endurecimiento por deformacin en fro durante
el mecanizado, la adhesin de material a la herramienta y la presencia de
carburos duros y muy abrasivos y de diversas fases intermetlicas en su
microestructura.
En este estudio se intent optimizar el acabado mediante mecanizado de
alta velocidad del IN718, mejorando la vida de la herramienta, la calidad
superficial y la productividad, y adems, evaluar la utilizacin de
herramientas cermicas de nitruro de silicio en el mecanizado de alta
velocidad en seco con el objetivo de reducir el impacto medio ambiental
y los costes. Se obtuvo que en las mejores condiciones para el acabado
de IN718 se pueden obtener: una importante reduccin de las fuerzas de
corte en comparacin con el mecanizado convencional; una mejora del
Pgina 18 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
acabado superficial de en torno a un 25%; un incremento en la tasa de
remocin del material del 800%. Adems, el empleo del lser no genera
microdefectos en el material ni cambio de fase por sobrecalentamiento.
La ausencia de salpicaduras de material, que por el contrario haba en el
mecanizado, y el aumento de la zona de deformacin plstica, son
indicativos de las beneficiosas tensiones residuales de compresin que
hay en la capa subsuperficial de la pieza mecanizada.
3. Dry machining
A pesar de las numerosas ventajas de los fluidos de corte que hemos
descrito anteriormente, dichos fluidos presentan tambin aspectos
negativos. Por una parte est el inconveniente econmico ya que
consumen una parte nada despreciable de del coste del mecanizado
(puede que entorno al 15%) en las diferentes fases de adquisicin, uso y
posterior procesado (legislaciones sobre la eliminacin de residuos).
El otro inconveniente viene de un punto de vista de la salud y el medio
ambiente, ya que se produce una disminucin de los riesgos de inhalar
los humos o neblinas que se producen en la zona de corte debido a las
altas temperaturas, que tambin pueden provocar alergias e irritaciones
de piel e incluso pneumonitis. Las normativas tambin avanzan en este
sentido, limitando la cantidad de gramos de refrigerante por m3 que
puede haber en un taller donde se est mecanizando (normativa OSHA).
En este contexto aparece el mecanizado en seco (dry machining), que
supone la completa eliminacin de los fluidos de corte. Algunos procesos
de mecanizado son ms adecuados para ser usados en seco, como el
fresado o el mandrinado (open-faced machining), donde hay ms
facilidad para eliminar la viruta y hay menos inconvenientes para evacuar
el calor. Sin embargo, procesos como el taladrado y el roscado (closed-
face machining) presentan mayores inconvenientes. Los avances en
recubrimientos que soporten altas temperaturas son un aspecto clave
para el desarrollo de esta tecnologa, como por ejemplo el TiAlN, que
puede ser utlizado a temperaturas de incluso 900C, y que mezclado con
carburo de tungsteno mejora an ms sus propiedades.
Otra tecnologa encaminada a disminuir el uso de fluidos de corte es el
mecanizado con mnima cantidad de refrigerante (MQL o near dry
machining). Este proceso implica la aplicacin de cantidades muy
pequeas de fluido en la interfaz pieza-herramienta, suministrado en
forma de aerosol. Para ello la manguera suministra aire a presin y un
pequeo caudal de lquido (0,01 a 0,5 l/min) que son mezclados en una
tobera. Presenta inconvenientes a la hora de mecanizar grandes
volmenes, y el consumo de de refrigerante no disminuye como parece
lgico, puesto que es usado una vez y no recircula. Esto tambin es malo
desde el punto de vista sanitario, pues que se pueden producir mayores
neblinas que en el caso de refrigerar de forma convencional.
Hay que sealar que el mecanizado en seco es una tcnica previa e
Pgina 19 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
independiente al MAV, sin embargo son tecnologas que pueden
complementarse entre s. El mecanizado seco y el NDM no sustituirn al
mecanizado hmedo al menos en un futuro prximo, sin embargo
ofrecen soluciones viables para algunas aplicaciones.
11. ASPECTOS ECONMICOS DEL MAV
El mecanizado MAV necesita un entorno tecnolgicamente complejo y
presenta algunas cuestiones ms o menos crticas que encarecen el
equipamiento con respecto al convencional, planteando condiciones
especiales:
A las mquinas-herramienta, su control, proteccin y supervisin.
A los elementos de sujecin de herramientas de fresado.
A las herramientas (material, forma y geometra).
A la preparacin del trabajo y programacin (condiciones de corte,
estrategias, optimizacin de trayectorias).
Estas condiciones especiales, al mismo tiempo pueden resultar
limitaciones a la aplicacin del MAV. Los factores y por tanto elementos
crticos de los que depende la tcnica del MAV son:
Material mecanizado
Estrategias de corte
Herramienta de corte
Funciones del CNC
Parmetros de proceso
Programas en CAM
Mquina de alta velocidad
A la hora de decidir sobre el empleo de tipo de mecanizado, el fin de toda
empresa es el de satisfacer las necesidades de sus clientes y obtener
beneficios al hacerlo. En consecuencia, la decisin respecto a la
tecnologa a emplear acaba siendo econmica. Las consideraciones
tcnicas respecto a su viabilidad son limitaciones a la decisin sobre lo
ms o menos rentable. Al hacer un anlisis econmico sobre la
viabilidad se deber tener en cuenta:
Qu tipos de pieza mecaniza
o En qu cantidades
o Con qu frecuencia
o Qu riesgo existe que su product mix cambie de forma sustancial en un
futuro
Cules son los conocimientos de su organizacin
o Cuntos operarios conocen tecnologa MAV
o Cuntos operarios deber formar en uso de CAD/CAM
Cul es su parque actual de mquinas
Cules van a ser los costes de operacin. Tener en cuenta:
o Coste de las mquinas y accesorios (ej. portaherramientas)
Pgina 20 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
o Coste y vida de las herramientas
Cul es la disponibilidad financiera
A continuacin se muestra una tabla ejemplo comparativa entre el MAV y
la electroerosin donde adems de los factores mencionados
anteriormente se muestran otros que pueden hacernos decidir sobre
que tecnologa emplear:
|ASPECTO |MAV |ELECTROEROSIN |
|Personal |Gran conocimiento del saber hacer en mecanizado. |Menor
conocimiento sobre saber hacer en electroerosin |
|Carga de los |-Excelentes cargas de trabajo |-Excelentes cargas de
trabajo |
|equipos |-Una sola preparacin para la pieza acabada |-Es posible
combinar con otra tecnologa para el acabado|
|Proceso |-Utillaje especial, comprobacin de colisin |-No es necesaria
la comprobacin de colisin |
| |-Programacin en 6 ejes para conseguir geometras complejas |-Con
movimientos simples conseguimos todas las |
| | |geometras |
Segn un estudio realizado sobre la economa del mecanizado, se
desarrollan los siguientes trminos.
El costo de mecanizado por pieza, que vendr dado por la siguiente
frmula
Cpieza = Cmecanizado+Cpreparado+Ccarga+Cherramienta
donde:
- Cmecanizado es el costo de mecanizado y es igual a Cmecanizado =Tm
(Lm + Bm)
Tm es el tiempo en horas que tarda la maquina
Lm es el salario por hora del operario
Bm es el costo de maquina
- Cpreparado es el costo no productivo, Este es un precio fijo en pesos
por pieza.
- Ccarga es el costo de carga y descarga de piezas a maquinar y es igual a
Ccarga = Tc(Lm +Bm), donde Tc es el tiempo de carga y descarga de una
pieza.
- Cherramienta es el costo de herramienta, suele ser del orden de un 5%
del costo total de mecanizado y est dado por Cherramienta =[pic] [Th
Pgina 21 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
(Lm + Bm) + Dc] donde Np es la cantidad de piezas fabricadas por
herramienta, Th es el tiempo necesario para cambiar la herramienta y Dc
es el costo de la herramienta intercambiada.
El tiempo de mecanizado por pieza, que ser resultado de la siguiente
frmula,
[pic]
Donde Tm depende de la operacin a realizar.
Con estos trminos se obtienen unas graficas de maquinado Coste-Vc (a)
y Tiempo-Vc (b):
Se debe utilizar la zona de trabajo en el intervalo de alta eficiencia para
buscar as el mejor compromiso entre alta productividad en el menor
tiempo posible y menor costo por pieza.
En el MAV, dado el elevado valor de sus centros de mecanizado, la
viabilidad econmica es justificada en la produccin seriada de piezas,
que ocupen a la maquina el mayor tiempo posible.
Para hacernos una idea del valor de estas mquinas, segn proveedores
una fresadora de alta velocidad de 5 ejes de 24000 rpm tiene un valor de
210000, y maquinas mayores pueden alcanzar 500000 e incluso el
milln de euros.
BIBLIOGRAFA
KRUECK, R.T. & VAUGHN, R.L. Recent Developments in Ultrahigh Speed
Machining. Tool Engineer, S. 95-103, April 1960
Deutsche Patentschrift Nr. 523594: Verfahren zur Bearbeitung von
Metallen oder bei einer Bearbeitung durch schneidende Werkzeuge sich
hnlich verhaltende Werkstoffe.
TANAKA, Y.; TSUWA, H. & KITANO, M. Cutting Mecanism in Ultra-High-
Speed Machining. ASME Paper n 67-Prod-14, 1967.
SHAW, M.C. Machinability. 151 Special Report 9/4, The Iron and Steel
Institute, London, UK, 1967, S. 1.
Von TURKOVICH, B.F. On a Class of Thermomechanical Processes During
Rapid Plastic Deformation (with special reference to metal cutting), Ann.
CIRP, v. 21, n 1, 1972, S. 15.
ROGERS, H.C. Adiabatic Plastic Deformation. Ann Revised Material Sci., v.
9, 1979, S. 283.
SCHULZ H. The History of High-Speed Machining, Institute of Production
Pgina 22 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
Engineering and Machine Tools (PTW) Darmstadt University of
Technology, Germany, 2004
MARIANO JIMNEZ CALZADO... (ET AL.) Taladro y roscado de alta
velocidad: gua de mecanizado. Ediciones Tcnicas zaro , Bilbao 2001
http://www.um.edu.uy/_upload/_descarga/web_descarga_30_2005.pdf
paginas 89-97
Estudio comparativo de procesos de mecanizado de contornos de la
aleacin UNS A92024-T3 Batista, M.; Bienvenido, R.; Daz, J.E.; Gmez, A.;
Salguero, J.; Marcos, M.
Effects of high speed machining on surface topography of titanium alloy
(ti6al4v) AdityaModgil
Artculo de una revista hablando sobre el CN 8065 de Fagor que est
especialmente diseado para la alta velocidad:
http://www.revistatope.com/157_art_FAGOR_CNC.html
Manual del CN 8035 de Fagor:
http://www.fagorautomation.com/pub/doc/File/Manuales/ingl/man_8035t_inst.pdf
Apuntes de CNC de la Universidad nacional de la plata:
http://www.gulmi.com.ar/iso.pdf
MARTN, Juan Ejemplos de aplicacin del mecanizado de alta velocidad,
[en lnea] Marzo 2002, [28 de octubre de 2010]. Disponible en la Web:
http:// http://www.interempresas.net
CASTRO, Guillermo Mecanizado de alta velocidad Departamento de
Ingeniera Mecncia de la F.I.U.B.A. , Febrero 2008
M. Armendia, A. Garay, L.-M. Iriarte, P.-J. Arrazola, Comparison of the
machinabilities of Ti6Al4V and TIMETAL(R) 54M using uncoated WC-Co
tools, Journal of Materials Processing Technology, Volume 210, Issue 2, 19
January 2010, Pages 197-203, ISSN 0924-0136
Egorova, Y.B., Ilin, A.A., Kolachev, B.A., Nosov, V.K., Mamonov, A.M., 2003.
Effect of the structure in the cutability of titanium alloys. Metal Science
and Heat Treatment 45 (34), 134139.
Kosaka, Y., Fox, S.P., 2004. Influences of alloy chemistry and
microstructure on the machinability of titanium alloys. In: Cost Affordable
Titanium, TMS Conference, pp. 169176.
Kosaka, Y., Fanning, J.C., Fox, S.P., 2004. Development of low cost high
strength alpha/beta alloy with superior machinability. In: Proceedings of
the 10th World Conference on Titanium, pp. 30283034.
Pgina 23 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
H. Attia, S. Tavakoli, R. Vargas, V. Thomson, Laser-assisted high-speed
finish turning of superalloy Inconel 718 under dry conditions, CIRP Annals
- Manufacturing Technology 59 (2010) 8388
J. C. Lpez Carrasco, Determinacin de los factores que influyen en el
desempeo de los insertos de la Serie 4000 de Sandvik en un proceso de
torneado en seco para acero inoxidable tipo 304 y acero aleado AISI 4140
con la creacin de soluciones que puedan corregir dichos factores de
influencia. Disponible online (11/2010) en:
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/lopez_c_jc/
Kreiss, K. and Cox-Ganser, J. (1997), Metalworking fluid-associated
hypersensitivity pneumonitis: A workshop summary. American Journal of
Industrial Medicine, 32: 423432.
Canter NM. (2003) The possibilities and limitations of dry machining. Trib
Lubr Tech; 59: 305.
W. Schnecker, High-Speed Machining with Microtooling, DATRON
Dynamics (Milford, N.H.)
Revista JAMME. High precisin machinind and high speed machines.
Volume 24.
Centros de mecanizado. Caractersticas y conceptos. Materiales II. Lucas
Muoz
Estudio de las ventajas de aplicacin del mecanizado de alta velocidad en
el sector aeronutico. Julio Blanco Fernndez. Flix Sanz Adn. Emilio
Jimnez Macas. Eduardo Cmara. Universidad de la Rioja.
Proveedores. CMI Aeronutica. www.cmiaeronautica.com
REVISTAS
American Journal of Industrial Medicine
CIRP Annals - Manufacturing Technology
International Journal of Machine Tools and Manufacture
Journal of Materials Processing Technology
Materials and Design
Metal Science and Heat Treatment
FOROS
TMS 2010 Symposium: Cost-Affordable Titanium III
Pgina 24 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
Proceedings of the 10th World Conference on Titanium
High Speed Machining: 6th International Conference. San Sebastin
SPAIN 21st 22nd March 2007
High Speed Machining: 8th International Conference. LUXEMBOURG 26th
28th March 2010
ANEXOS
Linear Motors
Linear motors are electric motors that produce motion in a straight line
rather than rotational motion. In a traditional electric motor, the rotor
(rotating part) spins inside the stator (static part); in a linear motor, the
stator is unwrapped and laid out flat and the "rotor" moves past it in a
straight line. Linear motors often use superconducting magnets, which
are cooled to low temperatures to reduce power consumption.
Linear motors (more correctly known as linear induction motors) are
electric motors that produce straight-line rather than rotational motion.
The basic principle behind the linear motor was discovered in 1895, but
practical devices were not developed until 1947. It was at this time that
British electrical engineer Eric Laithwaite started to consider whether
linear motors could be used in electric weaving machines. Laithwaite's
research at Imperial College, London attracted international recognition
in the 1960s following a speech to the Royal Institution entitled "Electrical
Machines of the Future."
Linear motors are now used in all sorts of machines that require linear
(as opposed to rotational) motion, including overhead traveling cranes
and beltless conveyors for moving sheet metal. They are probably best
known as the source of motive power in the latest generation of high-
speed "maglev" (magnetic levitation) trains, which promise safe travel at
very high speeds but are expensive and incompatible with existing
railroads. Most research on maglev trains has been carried out in Japan
and Germany.
In a traditional electric motor, a central core of tightly wrapped magnetic
material (known as the rotor) spins at high speed between the fixed poles
of a magnet (known as the stator) when an electric current is applied. In
an electric car, motors like this are used to drive gears and wheels and
convert rotational motion into motion in a straight line.
A linear motor is effectively a normal electric motor that has been cut
open and unwrapped. The "stator" is laid out in the form of a track of flat
coils made from aluminum or copper and is known as the "primary" of a
linear motor. The "rotor" takes the form of a moving platform known as
the "secondary." When the current is switched on, the secondary glides
Pgina 25 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...
Comparte tu Experiencia
Enve Sus Ensayos
Nuestros productos
Ensayos y Trabajos
Generador de Citas
Acerca de Nosotros
Acerca de
BuenasTareas.com
Nuestro Blog
Ayuda
Sguenos
Google+
RSS
2013 BuenasTareas.com Legales Mapa del sitio Publicita a los estudiantes
past the primary supported and propelled by a magnetic field.
Linear motors have a number of advantages over ordinary motors. Most
obviously, there are no moving parts to go wrong. As the platform rides
above the track on a cushion of air, there is no loss of energy to friction
or vibration (but because the air-gap is greater in a linear motor, more
power is required and the efficiency is lower). The lack of an intermediate
gearbox to convert rotational motion into straight-line motion saves
energy. Finally, as both acceleration and braking are achieved through
electromagnetism, linear motors are much quieter than ordinary motors.
Herramientas
[pic][pic][pic]
-----------------------
6
Ver como multi-pginas
Cite esteCite esteCite esteCite este ensayoensayoensayoensayo
MLA MLA 7 CHICAGO
(2011, 03). Mecanizado De Alta Velocidad. BuenasTareas.com. Recuperado 03,
2011, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-
Velocidad/1654319.html
APA APA APA APA
Pgina 26 de 26Mecanizado De Alta Velocidad - Ensayos - Neburr
21/04/2013http://www.buenastareas.com/ensayos/Mecanizado-De-Alta-Velocidad/...