ANALISIS COMPARATIVO DE ESFUERZOS EN EL MECANIZADO

1. RESUMEN Desde los albores de la industrializacin a fines del siglo XIX, y considerando el incremento a gran escala de la manufactura metlica durante y despus de las dos guerras mundiales, el proceso de mecanizado ha sido crucial en el desarrollo de la infraestructura que rodea al ser humano hoy en da. Los conceptos de productividad y produccin se han transformado en parmetros importantes a la hora de evaluar los aspectos referentes a los procesos de mecanizacin. Por tal motivo, el anlisis de los parmetros funcionales de la maquinaria y equipamiento utilizado en el mecanizado son vitales para verificar el desempeo ptimo de los mismos. El presente informe expone la observacin y anlisis de uno de los factores ms preponderantes en el proceso de arranque de viruta: La fuerza de mecanizado. A travs de un dinammetro piezoelctrico y una interfaz anlogo/digital los datos fueron recogidos en una computadora para su posterior procesamiento grfico. Finalmente, los resultados son presentados para su discusin. 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo General La ejecucin de ensayos experimentales que permitan realizar un estudio comparativo del sistema piezoelctrico en diversas condiciones de programacin. 2.2 Objetivos Especficos Familiarizacin con el sistema de anlisis de fuerzas (dinammetro

piezoelctrico) Estudio de la influencia de los parmetros (profundidad de corte, avance,

velocidad de corte) en las fuerzas de mecanizado en un torno. Estudio de la influencia del espesor de la viruta.

3. INSTRUMENTOS Y EQUIPAMIENTO UTILIZADO 3.1 Dinammetro Piezoelctrico 3.1.1 Descripcin del Equipo Dinammetro piezoelctrico desarrollado por Kistler Instruments AG (Suiza) modelo 9257-BA. El equipo consta de un dinammetro de cuarzo que mide tres componentes ortogonales de fuerza en los ejes x, y, y z. Las tres componentes son medidas practicamente sin desplazamiento. El conjunto es resistente a la corrosion e impermeable al agua, adems posee un sistema de aislacin trmica que lo hace ampliamente insensitive a los efectos trmicos. 3.1.2 Principales Aplicaciones Medicin de 3 componentes de fuerza (dinmicas y cuasiestticas) Medicin de la fuerza de corte para la optimizacin de procesos de manufactura Medicin de la fuerza de corte para propsitos acadmicos 3.1.3 Informacin Tcnica

DINAMOMETRO TIPO 9257BA Rango #1 Fx, Fy

Fz kN kN

-0.5 0.5 -1 1

Rango #2 Fx, Fy Fz

kN kN

-1 1 -2 2

Rango #3 Fx, Fy Fz

kN kN

-2 2 -5 5

Rango #4 Fx, Fy Fz

kN kN

-5 5 -5 10

Resolucin Rango #1 Fx, Fy Fz

mV/N mV/N

10 5

Resolucin Rango #2 Fx, Fy Fz

mV/N mV/N

5 2.5

Resolucin Rango #3 Fx, Fy Fz

mV/N mV/N

2.5 1

Resolucin Rango #4 Fx, Fy Fz

mV/N mV/N

1 0.5

Rango Temperatura C 0 60 Aislacin M >100 Peso kg 7.4

El dinammetro posee 14 agujeros M8x15 que proven total anclaje a las superficies, evitando la induccin de componentes de fuerza parasites. Ms informacin en http://www.m3.tuc.gr/EQUIPMENT /DYNAMOMETRO/9257BA.pdf.

Aspecto Fsico y Dimensiones del Dinammetro Piezoelctrico Kistler 9257BA

3.2 Amplificador de Carga Multicanal 3.2.1 Descripcin del Equipo Amplificador de carga multicanal desarrollado por Kistler Instruments AG (Suiza) modelo 5070A. Este equipo es utilizado en conjunto con el dinammetro piezoelctrico (ver punto 3.1 del presente informe), conviertiendo la carga piezoelctrica en un voltaje proporcional. Posee 8 canales y prove de una calculadora sumadora anloga de 6 componentes simultaneos. 3.2.2 Principales Aplicaciones El amplificador de carga es particularmente til para medir las seales provenientes del dinammetro piezoelctrico en laboratorio. Entre sus aplicaciones practices se seala la medicin de las fuerzas de traccin de neumticos, la fuerza de reaccin en unidades de transmission de motores, el monitoreo de fuerzas de torque y analisis de vibraciones, etc. 3.2.3 Informacin Tcnica

AMPLIFICADOR DE CARGA MULTICANAL KISTLER 5070A Nmero de Canales *Opcional

4 8

Tipo de Conexin *Opcional

BNC Negativo Fischer 9-Polos Negativo

Rango de Medicin *Opcional

pC pC

+/-200 200.000 +/-600 600.000

Error (0 50C) %

Amplificador de Carga Multicanal Kistler 5070

Conexin tpica desde dinammetro piezoelctrico (izquierda) y amplificador (derecha)

Conexin opcional desde dinammetro piezoelctrico (izquierda) amplificador (derecha)

Esquema de Entradas (izquierda) y Salidas (Derecha) en el amplificador de carga.

3.3 Tarjeta Anlogo Digital (A/D) 3.3.1 Descripcin del Equipo La tarjeta de conversion anlogo/digital (A/D) mejor conocido como Sistema de Adquisicin de Datos (DAQ en ingles) utilizado para el presente trabajo es desarrollado por Kistler Instruments AG, modelo 5697A.Este equipo acta como interfaz entre el amplificador de carga multicanal (ver punto 3.2 del presente informe) y un procesador de datos (computadora, notebook, etc). El dispositivo proporciona la conversin entre seal anloga y digital, a travs de un bus de datos de 16 bits, conectable via USB 2.0. 3.3.2 Principales Aplicaciones El sistema DAQ ha sido diseo especialmente para la medicin de sistemas piezoelctricos. Los 8 canales de salida proporcionan una amplia medicin de procesos dinmicos, que pueden ser fcilmente registrados en un PC. 3.3.3 Informacin Tcnica

SISTEMA DE ADQUISIN DE DATOS KISTLER 5697A Dimensiones mm 208x70x249 Peso kg 2.15 Rango de Temperatura C 0 50 Nmero de Canales 8/16 Resolucin Bit 16 Frecuencias de Muestreo 1. Max@ 1 canal 2. Max@ 3 canales 3. Max@ 8 canales 4. Max@ 14 canales

kS/s kS/s kS/s kS/s kS/s

1000 1000 333 125 71

Interfaz USB 2.0 (high speed) Voltaje de entrada V Maximo +/- 20

El sistema DAQ tiene incorporado un cable USB 2.0 de 1.8m, una unidad de energa de 100 240V y el software de captura DynoWare (ver punto 3.4 del presente informe).

Sistema de Adquisicin de Datos (DAQ) Kistler 5697A

Mas informacin en: http://web.sensor-ic.com:8000/ZLXIAZAI/KISTLER/000-745e-05.12.pdf

Aspecto fsico y descripcin del Puerto de conexin desde al amplificador de carga

3.4 Software de Adquisicin de Datos 3.4.1 Descripcin del Software El software de adquisicin de datos utilizado en el presente informe es desarrollado por Kistler Instruments AG, llamado DynoWare. Esta es una aplicacin universal y particularmente til para la medicin de fuerzas en dinammetros y sensors de fuerza de multi-componentes. El programa ofrece una visualizacin en linea de las curves medidas junto a varias funciones grficas y de clculo. DynoWare soporta varias tarjetas A/D (PCI/PMCIA), as como tambin las conexiones USB 2.0 del sistema DAQ tipo 5697A (ver punto 3.3 del presente informe). 3.4.2 Principales Aplicaciones Como se mencion anteriormente, DynoWare es un software de adquisicin de datos de medicin de fuerza. Tambin es ampliamente usado para la medicin de fuerzas de reaccin y choque, con dynamometros multi-componentes. 3.4.3 Informacin Tcnica

SOFTWARE DE ADQUISIN DE DATOS DYNOWARE Bus PCI PCI Canales de Medicin 8 Resolucin Bit 16 Rango de Medicin V +/-1.25 +/-2.5 +/-5 +/-10 Frecuencias de Muestreo 1. Max@ 1 canal 3. Max@ 8 canales

kS/s kS/s

100 12.5

Funciones Miscelneas Voltmetro Osciloscopio

Impresin Provista por Windows Funciones Grficas Grficos y(t) y(x)

Zoom Cursor

Funciones de Calculo Clculo del momento Clculo de fuerzas tangenciales Funciones matemticas

DynaWare require sistemas operatives de Windows (NT4.0, 2000, XP, Vista, Windows 7), en las versiones de 32 bits. Procesador mnimo: Pentium PC 500 MHz, disco duro de 100 MB y una memoria RAM de al menos 512 MB. Para una correcta visualizacin de los grficos se sugiere una pantalla VGA de resolucin minima 800x600. Adems, el PC/notebook debe poseer al menos un Puerto USB 2.0. Mas informacin en: http://www.m3.tuc.gr/EQUIPMENT/DYNAMOMETRO/ DYNOWARE.pdf

Aspecto de software DynaWare

Puertos de Conexin desde sistema DAQ

Conexin tpica 8 canales - USB

3.5 Torno Mecnico 3.5.1 Descripcin del Equipo Para el anlisis de las fuerzas descrito en el presente informe, se utilize un torno construdo por OERLIKON Bhrle, modelo Deoa, construdo en Suiza en el ao 1962. Posee un sistema de revolucin continua, y una mesa de trabajo donde es instalado el dinammetro piezoelctrico (ver punt 3.1 del presente informe). 3.5.2 Principales Aplicaciones El torno mecnico es utilizado principalmente para el mecanizado de piezas cilndricas y circulares. Las operaciones ms usuales realizadas por este tipo de torno son: refrentado, desvastado, corte, cilindrado y taladrado. 3.5.3 Informacin Tcnica

TORNO MECNICO OERLIKON DEoa Ao 1962 Procedencia Suiza Altura del Centro mm 200 Distancia entre Centros mm 750 Deslizamiento entre Cruce mm 245 Velocidades Nominales 13 Velocidad de Giro Mnima RPM 28 Velocidad de Giro Mxima RPM 1800 Avances: - Nmero de avances - Largo - Frontal

mm/rev mm/rev

48 0.029 1.60 0.022 1.25

Voltaje de Funcionamiento V 3 x 380 Potencia kW 5.2 7.3 Carga Maxima kg 1800 Largo mm 3200 Ancho mm 1300 Alto mm 1600 Accesorios Sistema de refrigeracin

Sujecin de herramientas El torno OERLILON Deoa utilizado para el experimento ha sido provisto de un sistema elctrnico/digital de control de velocidad, que regula de manera automtica las revoluciones continuas del equipo. Ms informacin en: www.auctionmachinetool.com%2FPdf%2FMachine%2F1723%2Fen&ei

1) Dial selector de avances, 2) Selectores de avance 3) Selector sentido de avance, sentido de la rosca. 4) Interruptor principal (en la parte posterior) 5) Dial selector de velocidades 6) Palanca selectora de la gama de velocidades. 7) Pulsador de marcha (motor principal) 8) Pulsador de parada (motor principal) 9) Pulsador de parada de emergencia. 10) Pulsador para soltar el freno 11) Pulsadores de la bomba de refrigeracin. 12) Pulsadores de la bomba hidrulica. 13) Pulsadores de plato de potencia. 14) Tornillo de blocaje del carro superior. 15) Tornillo de blocaje del carro transversal 16) Manivela de translacin del carro superior. 17) Manivela de translacin del carro transversal. 18) Tornillo de blocaje del carro longitudinal. 19) Blocaje de la caa del contrapunto. 21) Volante de translacin de la caa. 22) Baln de blocaje auxiliar del contrapunto. 23) Tornillo de desplazamiento del contrapunto. 24) Palanca de mando del husillo. 25) Volante de translacin del carro longitudinal. 26) Mando de engrase central. 27) Regulacin de disparo de avance. 28) Acoplamiento de avance. 29) Inversin del avance. 30) Acoplamiento del avance de roscado.

Componentes principales de un torno mecnico

4. DESCRIPCIN DEL PROCEDIMIENTO 4.1 Conexin e Instalacin del Instrumental El primer paso del procedimiento experimental es la instalacin y conexin del equipamiento necesario. La medicin de fuerzas mediante sistemas piezoelctricos requiere el ensamblaje en cadena de diversos equipos (ver puntos 3.1 3.5 del presente informe). El primer elemento es el dinammetro piezolctrico, el cual es atornillado a la mesa de trabajo del torno firmemente. El cable de transferencia de datos de salida del dinammetro es conectado en el puerto de entrada del amplificador de carga, en la parte posterior del mismo (ver esquema en punto 3.2 del presente informe). Se sugiere un especial cuidado en la manipulacin de este cable; los vnculos internos son especialmente frgiles, y las torceduras o flexions extremas podran eventualmente producir la fractura y la inoperatividad del sistema. Posteriormente, se instala el bus de datos desde el amplificador de carga al equipo conversor anlogo digital, tal como se esquematiza en el punto 3.3 del presente informe. Finalmente el cable con conexin USB 2.0 es instalado desde el puerto de salida de la tarjeta A/D al PC o notebook. La conexin completa es una cadena, tal como se muestra a continuacin:

Se sugiere revisar la correcta conexin de los equipos y el orden e higiene del lugar de trabajo. Todos los equipos deben estar apagados, para evitar errores de entrada.

4.2 Programacin de Parmetros en el Amplificador de Carga Con el instrumental completamente conectado se procede a la revision de los parmetros programados en el amplificador de carga. Es importante entender que el amplificador de carga le asigna un valor de voltaje a la respuesta piezoelctrica del dinammetro que es proporcional a la fuerza registrada en el sensor de cuarzo. Para el experimento, el set-up del amplificador es el siguiente:

Parmetro Intensidad Fx 200 N/V Fy 200 N/V Fz 400 N/V Mx 30.00 Nm/V My 30.00 Nm/V Mz 30.00 Nm/V

De esta forma es posible verificar el funcionamiento del amplificador, seleccionando un canal como muestra y observando el voltaje generado en el equipo al mover el dinammetro instalado en el torno. Una vez programado el amplificador de carga, se procede a encender el torno y programar la velocidad de giro continua, con la que se realizarn las muestras. 4.3 Preparacin de Parmetros en el Software DynoWare Con el torno en marcha, el siguiente paso es establecer los parmetros de captura en el software DynoWare. Para llo se ejecuta la aplicacin y se abre la opcin Hardware en el menu Acquisition:

Para esta occasion se selecciona la interfaz 5070, que corresponde al modelo del amplificador de cargo utilizado. Posteriormente se hace click en Apply.

Para establecer el tiempo de adquisicin de datos, se procede a abrir la opcin Edit en el menu Acquisition. En la opcin Channels se activan los canales de adquisicin de datos (8 canales) hacienda click en la opcin On. En la opcin Parameters Se programa el tiempo de adquisicin de datos (Measuring Time), y la razn de muestreo (Sample Rate). Finalmente se hace click en Apply.

La adquisicin automtica de datos se efecta con la herramienta y el dinammetro actuando sobre el material en el torno y hacienda click en la opcin Start.

El sistema en cadena se activar automticamente, generando las lecturas instantneas por medio de grficos y set de datos en la pantalla del ordenador. Los tres valores de salida en el software son la Fuerza de Corte (Fx), Fuerza de Avance (Fy) y Fuerza de Rechazo (Fx).

4.4 Determinacin de Parmetros de Mecanizado 4.4.1 Modelamiento para la obtencin de la Fuerza de Corte, Avance y Rechazo Uno de los parmetros ms importantes en el proceso de maquinado es la Fuerza de Corte (Fx), tambin denominada Fuerza Principal de Corte. Este valor es proporcionado por el software DynoWare como Fx, como se muestra a continuacin:

Sin embargo, es posible obtener valores empricos de Fx a partir de una inter-relacin de parmetros; una de llas se obtiene mediante el modelo (1):

X sF K s= (1)

Donde sK es la presin especfica de corte y s la seccin de corte, un parmetro obtenido de los valores geomtricos de la herramienta utilizada. La presin especfica de corte puede ser obtenida mediante la relacin (2)

as n

CKa

= o 0.447w

sCK

a= (2)

Donde a es el avance, n=0.2, y aC o wC valores constantes tabulados como se muestra a continuacin:

Material aC wC SAE 1020 182 120 SAE 1025 201 140 SAE 1045 215 145 SAE 1050 224 - SAE 1060 245 150 SAE 1095 280 160

El avance, es obtenido midiendo la longitud del area mecanizada. La seccin de corte s en tanto es un valor inherente de la geometra de la herramienta. Para el caso de la experiencia se tiene:

a rs I a=

Otra forma emprica desarrollada para la obtencin de la fuerza principal de corte es la propuesta por Kronenberg (3):

1 2KSFx C F F= (3)

Donde KSC es un coeficiente resultante entre el valor de la resistencia de ruptura del material y el ngulo para un ndice de esbeltez G. 1F y 2F en tanto, son factores de correccin para la seccin de corte e ndice de esbeltez respectivamente medidos en el proceso de torneado. Con el valor del ngulo (de acuerdo a catlogo =14), el valor de la seccin de viruta s (obtenida en el punto 4.4 del presente informe), y para el material utilizado en el experimento, cuya resistencia a la traccin (ruptura) = 67 kgf/mm (aproximadamente 65 kgf/mm), se obtiene el valor de KSC mediante un nomograma (Ferraresi 1966):

Los valores de correccin 1F y 2F se obtienen a partir de las siguientes grficas, conociendo G= profundidad de corte/avance y la seccin de corte s:

Seccin de Corte Herramienta CoroCut N123U3 [ ]aI mm [ ]ra mm 2s mm

1.20 2.30 2.76

Para obtener la esbeltez de la viruta es necesario determiner la profundidad de corte (medida sobre el experimento) y el avance, a partir del modelo (4):

. . .minmma r p m F = (4)

Indice de Esbeltez de Viruta [ ]profundidad mm mmavance

rev

G

2.25 0.75 3.00

Otro procedimiento para la obtencin de la fuerza de corte Fx ampliamente conocido es el propuesto por Kienzle (1952) en donde se obtiene la presin especfica de corte Ks a travs de valores tabulados. Kienzle propone el modelo (5):

1ss z

KKh

= (5)

Donde la fuerza de corte Fx es calculado a partir del modelo (6):

11

zx sF K h b

= (6) Donde 1sK es una constante del metal mecanizado para un rea de corte de 1mm, z es un coeficiente angular de la recta, h el espesor de la viruta, y b el ancho de viruta. Ferraresi (1966) proporciona un cuadro resumen con los parmetros mencionados anteriormente para diversos tipos de materials. En el caso del componente mecanizado (barra de acero SAE 1045, cuya denominacin DIN es Ck45 de acuerdo al conversor de nomenclaturas http://www.dixipolytool.ch/fileadmin/templates/main/GroupeMatAll.html) se tiene:

SAE 1045 (Ck 45) 1 z 1sK 31sK 0.86 222 215

La fuerza de avance Fy es una componente vectorial resultante del efecto de corte en la arista principal y es paralela a la fuerza de rechazo Fx. La fuerza de avance est definida por el modelo (7):

'y rF Pa C C C C C = (7)

Donde:

'Pa : Fuerza de Avance Nominal rC : Coeficiente de correccin segn el radio de curvature de la herramienta

C : Coeficiente de correccin segn la posicin del ngulo C : Coeficiente de correccin segn la posicin del ngulo C : Coeficiente de correccin segn la posicin del ngulo C : Coeficiente de correccin segn la posicin del ngulo Para la herramienta utilizada, los valores angulares asociados con los siguientes:

Herramienta de Corte CoroCut N123U3 r

70 10 14 6 1/8 La fuerza de rechazo puede ser calculada mediante el modelo (8):

( )' 2 3Pr Pr PrzF C C Cp = + + (8) Donde:

'Pr : Valor de la fuerza de rechazo nominal C : Coeficiente de correccin segn la posicin del ngulo C : Coeficiente de correccin segn la posicin del ngulo Cp : Coeficiente de correccin segn la profundidad de corte

2Pr : Componente de la fuerza segn el ngulo 3Pr : Componente de la fuerza segn el ngulo

En el siguiente esquema se presenta el nomograma de Meyer (1957) para la obtencin grfica de la fuerza de avance y rechazo respectivamente. La velocidad relativa Va es, en estricto rigor, la velocidad de avance, que es derivada grficamente a partir de la velocidad de corte (9).

1000 minpieza

c

n mV

= (9) El trazo negro muestra la verificacin de los valores a partir de todos los datos experimentales:

4.4.2 Modelamiento para la obtencin de la Potencia de Mecanizado Finalmente, otro de los parmetros fundamentales en el proceso de mecanizado es la potencia de mecanizado Nc, la cual puede ser obtenida a partir del modelo (10):

60 75x c

cF VN =

(10)

Donde xF es la fuerza corte, y cV la velocidad de corte, descrita anteriormente en el modelo (9). La eficiencia en tanto puede ser obtenida como la relacin entre la potencia de corte Nc y la potencia proporcionada por el tren de engranajes del torno (ver punto 3.5.3 del presente informe) como se muestra en el modelo (11):

c

e

NN

= (11)

Todos los datos anteriormente determinados en el proceso de experimentacin son tabulados y ordenados para su posterior anlisis. 5. PRESENTACION DE RESULTADOS 5.1 Resultados Obtenidos en el Anlisis de Fuerzas de Corte Via DynoWare El siguiente cuadro muestra los resultados de los valores de fuerza corte experimental (a travs del dinammetro piezoelctrico) y recogidos por el software DynoWare:

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1 89 177

265

353

441

529

617

705

793

881

969

1057

1145

1233

1321

1409

1497

1585

1673

1761

1849

1937

2025

2113

2201

2289

2377

2465

Fuerza de Avance

Fuerza de Rechazo

Fuerza de Corte

5.2 Resultados Comparativos en el Anlisis de Fuerzas de Corte Los resultados obtenidos mediante el equipamiento, los valores de ASME/AWF, Kronenberg, y Kienzle son mostrados a continuacin:

Fuerza de Corte (Fx) (kgf) DynoWare (promedio)

ASME/AWF Kronenberg Kienzle

546.261 654.85/455.12 514.06 779.06 5.3 Resultados Experimentales del Anlisis de Fuerza de Avance La siguiente es una comparacin de los resultados experimental y emprico de la fuerza de avance (Fy)

Fuerza de Avance (Fy) (kgf) DynoWare (promedio)

Fuerza Calculada

552.068 618.150 5.4 Resultados Experimentales del Anlisis de Fuerza de Rechazo La siguiente es una comparacin de los resultados experimental y emprico de la fuerza de rechazo (Fz)

Fuerza de Rechazo (Fz) (kgf) DynoWare (promedio)

Fuerza Calculada

240.556 285.35 5.5 Resultados Experimentales del Anlisis de Potencia La siguiente es una comparacin de los resultados experimental y emprico de la potencia, utilizando los valores empricos de fuerza de corte y el valor promedio experimental desde DynoWare:

Potencia (CV) DynoWare (promedio)

ASME/AWF Kronenberg Kienzle

6.81 4.56/3.17 3.58 5.44 Eficiencia (Potencia Engranaje =8.38 CV)

81% 54%/38% 43% 65%

6. CONCLUSIONES Finalizado el procedimiento experimental y emprico es posible visualizar importantes consideraciones. La primera observacin corresponde a los diversos valores de la fuerza de corte obtenidos entre los sistemas propuestos; existe una fluctuacin de alrededor del 10% en los resultados finales. Factores tales como la medicin de la geometra de la viruta y la seccin de corte podran eventualmente alterar los valores finales, por lo que se sugiere una mayor prolijidad en estas mediciones, utilizando, en lo posible, elementos de precision tales como micrmetros o elementos formalmente calificados. Tambin es preciso sealar que los valores propuestos por los distintos autores para los parmetros empricos podran ser referenciales a una situacin standard (temperature, humedad constante), as como para un tipo de herramienta predeterminado. Los resultados obtenidos mediante el equipamiento por tanto podran ser los ms confiables, sto se ve reflejado en los valores de eficiencia del corte; los valores recogidos por DynoWare demuestran que existe una eficiencia de 81% en el mecanizado. La toma de muestras en lapsos tan pequeos como 1milisegundo permiten la medicin de las fuerzas de manera prcticamente instantnea, asegurando enormemente la confiabilidad de los resultados. De sto se desprende que, a mejor resolucin de observacin, mayor es la credibilidad de los valores, aunque sto implique un banco mayor de datos disponibles para el anlisis. Con respecto a los valores de la fuerza de avance y rechazo, el fenmeno es similar. Existe una interesante correlacin entre la fuerza de corte y avance; ambas se ven gobernadas por la velocidad de corte. Los nomogramas de Meyer son bastante poco ortodoxos para el anlisis de fuerzas, pero sin embargo la dispersion con respecto a los valores recogidos por DynoWare no supera el 11% un valor bastante valorable si se desea conocer dichas fuerzas prescindiendo de un dinammetro piezoelctrico. Sera oportuno pues, analizar ms en profundidad las curves de correlacin de Meyer, a modo de generar las funciones que las gobiernan, para posteriormente proponer un sistema de clculo automtico que permita conocer las variables involucradas con mayor exactitude y precision.

7. TEORIA DEL EXPERIMENTO En los procesos de produccin mediante arranque de viruta conviene aprovechar al mximo la potencia disponible de la mquina herramienta con el objetivo de incrementar la productividad o eficiencia. Un parmetro que da una indicacin de la eficiencia del proceso es la energa consumida por unidad de volumen de material removido, y se conoce como fuerza especfica de corte (ks). Energa absorbida en el corte por unidad de volumen ks.

Ks = Fc L = Fc ( HP ) (kg/mm2) Ac L Ac pulg3 / min

Generalmente ks se expresa como fuerza especfica de corte, es decir: Ks = Fc Ac Donde: Fc = Fuerza de corte (kgf) Ac = Seccin de corte (mm2) La fuerza especfica de corte depende del material y puede variar considerablemente en uno a otro, siendo afectada por los cambios en la seccin de corte, ngulos y velocidad. Potencia de Corte Nc Nc = Fc x Vc (CV) 60 x 75 Donde: Vc : Velocidad de corte m/min Fc : Fuerza de corte Fuerza de Corte Es la fuerza de maquinado que acta en la direccin del corte (Fc). La magnitud de esta fuerza puede estimarse aplicando frmulas de presin especfica de corte, considerando que: Fc = ks x Ac (kgf)

Donde: Ac es la seccin de corte y es igual a: Ac = a x p bien Ac = b x h en mm2 Frmulas de Potencia Especfica de Corte Uno de los primeros investigadores que procur expresar analticamente la dependencia de la presin especfica con los factores vistos anteriormente fue Taylor (1908). Sus frmulas son las siguientes Ks = 88 para fundicin gris a0,25 p0,07 ks = 200 para acero semidulce a0,97 Despus de Taylor, varios investigadores siguieron trabajando para expresar valores de fuerza especfica de corte, en forma simple y suficientemente precisa para fines prcticos. Resultados de estos trabajos son la frmula ASME y Nomograma de Kienzle que se da a continuacin Potencia de Avance Na Na = Fa x Va (CV) 1000 x 60 x 75 Donde: Va : Velocidad de Avance mm/min Fa : Fuerza de avance (kgf) Potencia Efectiva de Corte Ne Ne = Nc + Na (CV) La potencia de avance es pequea en relacin con la potencia de corte y se puede aproximar. Ne = Nc (CV)

FORMULA ASME Ks = Ca/an Ca = Constante del material n = 0,2 para aceros n = 0,3 para fierro fundido 8. BIBLIOGRAFA 1. Fundamentos do usageim do materiais Dino Ferrarezi

2. Apuntes Procesos Mecnicos USACH

INDICE 1. RESUMEN................................................................................................................. 1 2. OBJETIVOS.............................................................................................................. 1

2.1 Objetivo General................................................................................................. 1 2.2 Objetivos Especficos .......................................................................................... 1

3. INSTRUMENTOS Y EQUIPAMIENTO UTILIZADO ....................................... 2

3.1 Dinammetro Piezoelctrico .............................................................................. 2 3.2 Amplificador de Carga Multicanal..................................................................... 4 3.3 Tarjeta Anlogo Digital (A/D)......................................................................... 6 3.4 Software de Adquisicin de Datos...................................................................... 8 3.5 Torno Mecnico ................................................................................................ 10

4. DESCRIPCIN DEL PROCEDIMIENTO ......................................................... 12

4.1 Conexin e Instalacin del Instrumental .......................................................... 12 4.2 Programacin de Parmetros en el Amplificador de Carga............................ 13 4.3 Preparacin de Parmetros en el Software DynoWare ................................... 13 4.4 Determinacin de Parmetros de Mecanizado................................................. 15

5. PRESENTACION DE RESULTADOS ................................................................ 22

5.1 Resultados Obtenidos en el Anlisis de Fuerzas de Corte Via DynoWare....... 22 5.2 Resultados Comparativos en el Anlisis de Fuerzas de Corte ......................... 23 5.3 Resultados Experimentales del Anlisis de Fuerza de Avance......................... 23 5.4 Resultados Experimentales del Anlisis de Fuerza de Rechazo ....................... 23 5.5 Resultados Experimentales del Anlisis de Potencia ....................................... 23

6. CONCLUSIONES.................................................................................................... 24 7. TEORIA DEL EXPERIMENTO .......................................................................... 25

8. BIBLIOGRAFA..................................................................................................... 27