Índice

Introducción Página 2

Objetivos Página 3

Marco Teórico Página 4

Equipos y Accesorios Página 6

Fórmulas Página 8

Tablas Página 11

Cálculos para potencia Página 14

Gráficos Página 15

Análisis de virutas Página 17

Conclusión Página 19

Anexo Página 20

Bibliografía Página 22

Introducción

En el siguiente informe de mecanizado que es un proceso de manufactura y procesos mecánicos se analizara el material mediante la eliminación de material por arranque de viruta se entiende por viruta, a aquellos restos que se forman al penetrar en un material la parte donde se encuentra el filo que se encuentra perfectamente definido por la herramienta.

Pueden ser:SerradoLimadoTaladradoRoscado TorneadoFresadoBrochado

Se calculara la relación entre su rugosidad medida y la rugosidad calculada. También se analizara los tipos de virutas que fueron obtenidos.

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Objetivos

El objetivo fundamental en los procesos de manufactura por arranque de viruta es determinar los factores de funcionamiento para la configuración geométrica requerida y acabado deseado que harán óptimo el cilindrado de dicha pieza.

Conocer y analizar los distintos tipos de calidades superficiales existentes en una pieza cilíndrica que se forman a medida que esta es torneada a diferentes revoluciones y velocidades de avance.

Finalmente se dará a conocer en forma teórica, práctica y mediante gráficos de líneas las distintas calidades superficiales que tiene la pieza.

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Marco Teórico

El torneado es un proceso en el cual una herramienta de punta remueve material de la superficie de una pieza cilíndrica, que posee un movimiento de rotación, la herramienta avanza paralela al eje de rotación. El torneado se lleva a cabo en una máquina herramienta llamada torno, la cual entrega la potencia para tornear la pieza a una velocidad de rotación determinada con avance de la herramienta y profundidad de corte específicos.

En el torno se pueden realizar trabajos de desbastado o acabado de las siguientes superficies:

Cilíndricas (exteriores e interiores) Cónicas (exteriores e interiores) Curvas o semiesféricas

Partes del torno:

El torno se compone de tres partes principales: El montaje y la bancada El engranaje

Parámetros del torno

Velocidad de corte: La velocidad de corte para trabajo en un torno se puede definir como la velocidad con la cual un punto en la circunferencia de la pieza de trabajo pasa por la herramienta de corte en un minuto. La velocidad de corte se expresa en pies o en metros por minuto.Y se calcula con la siguiente fórmula:

Vc=n∗π∗d1000

( mmin

)

Avance: El avance de un torno se define como la distancia que avanza la herramienta de corte a lo largo de la pieza de trabajo por cada revolución del husillo.

Profundidad de corte: Se denomina profundidad de corte a la profundidad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de la herramienta; generalmente.

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Rugosidad: En mecánica la rugosidad es el conjunto de irregularidades o imperfecciones que posee la superficie del material. La mayor o menor rugosidad de una superficie depende de su acabado superficial. Para el estudio realizado se utilizaron dos rugosidades, la rugosidad total (Rt), y la rugosidad media (Ra); ambas, medidas con el rugosimetro electrónico.

Viruta: La viruta es un trozo de material que posee forma de lámina curvada o espiral, esté residuo se obtiene mediante una herramienta, al realizar trabajos de cepillado, desbastado o perforación a metales.

Tipos de viruta:

Discontinua: Se produce a partir de materiales duros y poco dúctiles o con puntos de

concentración de esfuerzos, este tipo de viruta se propaga rápidamente.

Continua: Se forma en materiales dúctiles, a grandes velocidades de corte o con grandes ángulos de ataque.

Escalonada: esta viruta tiene un aspecto de diente de sierra y se forma al trabajar aceros de dureza media.

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Equipos y accesorios

1. Torno

Marca : PINACHOFabricante : METOSAProcedencia : ESPAÑAModelo : S-90/165

Características Técnicas

Capacidad:Altura de punto : 165Distancia entre puntos : 750-1000Diámetro admitido sobre bancada : 335Diámetro admitido sobre escote : 490Diámetro admitido sobre carro longitudinal : 310Diámetro admitido sobre carro transversal : 175Anchura de la bancada : 250Longitud del escote delante del plato liso : 120

Cabezal:Agujero de husilla principal : 42Nariz del husillo principal : DIN 55027-5 Cono morse del husillo principal : 4

Avances y pasos:44 Avances longitudinales : 0.05- 0.7544 Avances transversales : 0.025- 0.37544 Pasos métricos : 0.5 – 7.544 Pasos withworth en hilos por ““ : 60 - 444 Modulares : 0.25- 3.7544 Paso Diametral picth : 120 – 8Paso del husillo patrón : 6

Carros: Recorrido del carro transversal : 245Recorrido del carillo : 120Dimensiones máximas de la herramienta : 16X16

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Contrapunto:

Diámetro de la caña del contrapunto : 48Recorrido de la caña del contrapunto : 140Cono morse del contrapunto : 3

Motor:

Potencia del motor principal en CV : 3Potencia de la motobomba en CV : 0.07

Lunetas:

Capacidad de la fija mínima : 10- 115Capacidad de la móvil mínima : 10 - 70

2. Rugosímetro

Marca : HOMMELWERKE Procedencia : ALEMANIA

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3. Tester de rugosímetro

Marca : HOMMELTESTER Procedencia : ALEMANIA

4. Porta placa y placa (designación según SANDVIK COROMANT)

Porta Placa: MTJNR 2020K-16WPlaca: TNMG16 0404-PMλ= -6° (ángulo de inclinación)α= 0° (ángulo de incidencia)γ= -6° (ángulo de ataque)κ= 75° (ángulo de posición)Rℇ=0.4 mm (radio de punta)

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Fórmulas

Promedio

x=∑ x

n

Donde: x = Mediciones de laboratorio, Ra y Rtn = Numero de mediciones

Desviación Estándar

σ=√∑ (x−x )2

n−1

Donde: x = Promedio de Ra y Rt respectivamente

Incertidumbre

I= σ∗t√n

Dónde: t = Factor student (Revisar anexo)

Rugosidad Teórica

Rt=f 2

8∗rε∗1000

Dónde: f = Avance por revoluciones (mm/rev) r ε= Radio de punta (Depende herramienta) = 0,4 mm

Rt=¿ Profundidad de perfil en µm

Número de revoluciones

n=Vc∗1000π∗d

(rpm)

Dónde: Vc= Velocidad de corte (m/min), en este caso = 232,5 (m/min) d = 44 (mm)

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Potencia

P= Ap∗f∗Vc∗Kss60∗103∗η

(kW )

Dónde: Ap= Profundidad de corte = 0,3 (mm)

Kss = Fuerza especifica de corte, en este caso es 3100 (N

mm2), para un acero SAE 1020.

η = Rendimiento de la máquina (0,75)

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Tablas

Mediciones experimentales de Ra y Rt, con rugosímetro

f1=0,1 1 2 3 4 5 x σ IRa 0,72 0,72 0,73 0,73 0,71 0,722 0,008 0,008Rt 3,88 3,9 3,86 3,86 3,62 3,824 0,115 0,110

f1=0,119 1 2 3 4 5 x σ IRa 0,93 0,91 0,92 0,92 0,92 0,92 0,007 0,007Rt 5,14 4,96 5,02 5,02 5,04 5,036 0,065 0,062

f1=0,138 1 2 3 4 5 x σ IRa 1,19 1,18 1,18 1,17 1,18 1,18 0,071 0,067Rt 6 6 6 6,04 5,98 6,004 0,022 0,021

Rugosidades según avance:

Avance (f) 0,1 0,119 0,138Ra ± I 0,722 ± 0,008 0,92 ± 0,007 1,18 ± 0,067Rt ± I 3,824 ± 0,110 5,036 ± 0,062 6,004 ± 0,021

R teórico 0,0031 0,0044 0,006

Rugosidades totales, según avance:

Avance (f) Rt ± I R teórico Rt (diagrama)*0,1 3,824 ± 0,110 3,1 2,7

0,119 5,036 ± 0,062 4,4 40,138 6,004 ± 0,021 6 5

Rt (diagrama)*: Ver anexo.

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Memoria de Cálculo

Se realiza a continuación los cálculos para la medición N°1, a modo de ejemplo:

Datos: f=0,1

Promedio

x=∑ x

n

Se reemplazan los datos en la fórmula

1. Para Ra

x=0,72+0,72+0,73+0,73+0,715

=0,722

2. Para Rt

x=3,88+3,90+3,86+3,86+3,625

=3,824

Desviación estándar

σ=√∑ (x−x )2

n−1

Se reemplazan los datos en la fórmula

1. Para Ra

σ=√ (0,722−0,72)2+(0,722−0,72)2+(0,722−0,73)2+(0,722−0,71)2

4=0,008

2. Para Rt

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Ra Rt0,72 3,880,72 3,900,73 3,860,73 3,860,71 3,62

σ=√ (3,824−3,88)2+(3,824−3,90)2+(3,824−3,86)2+(3,824−3,62)2

4=0,115

Incertidumbre

I= σ∗t√n

Se reemplazan los datos en la fórmula1. Para Ra

I=0,008∗2,132

√5=0,008

2. Para Rt

I=0,115∗2,132

√5=0,110

Rugosidad Teórica

Rt=f 2

8∗rε∗1000 (µm)

Se reemplazan los datos en la fórmula1. Para: f=0,1 (mm/rev)

Rt=0,1

8∗0,4∗1000=3,1µm

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Cálculos para la potencia

Número de revoluciones

n=Vc∗1000π∗d

(rpm)

Se reemplazan los datos en la fórmula

n=232,5∗1000π∗44

(rpm )=1681,98(rpm)

En la máquina no existe el valor n=1681,98 (rpm), por lo que se debe utilizar un valor cercano, que no sobrepase el rango de Vc (275-190 (m/min)), por lo que se utilizó n=1400 rpm. Por lo que se recalcula Vc nuevamente.

Vc=n∗π∗d1000

=1400∗π∗441000

=193,52(mmrev

)

Potencia

P= Ap∗f∗Vc∗Kss60∗103∗η

(kW )

Se reemplazan los datos en la fórmula

1. Para: f=0,1 (mm/rev)

P=0,3∗0,1∗193,52∗3100

60∗103∗0,75(kW )=0,399(kW )≅ 0,4 (kW )

2. Para: f=0,119 (mm/rev)

P=0,3∗0,119∗193,52∗3100

60∗103∗0,75(kW )=0,476 (kW )≅ 0,48 (kW )

3. Para: f=0,138 (mm/rev)

P=0,3∗0,138∗193,52∗3100

60∗103∗0,75(kW )=0,552(kW )≅ 0,55(kW )

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Gráficos

1. Gráfico de rugosidad media (Ra) vs avance (f)

0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.150.600

0.700

0.800

0.900

1.000

1.100

1.200

1.300

Ra-IRaRa+I

Avance f (mm/rev)

Rugo

sida

d m

edia

(Ra)

(µ)𝑚

2. Gráfico de rugosidad total (Rt) vs avance (f)

0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.153

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

RtRt+IRt-I

Avance f (mm/rev)

Rugo

sidad

tota

l (Rt

) (µ

)𝑚

- Según los gráficos, las rugosidades absolutas son idénticas desde un avance aproximado de 0,12 hacia valores menores, en cambio las rugosidades totales se interceptan desde valores mayores a ese avance. En general, las rugosidades son cercanas a una línea recta con pendiente positiva a medida que aumenta el avance.

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3. Gráfico de rugosidad teórica vs avance (f)

0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.150

1

2

3

4

5

6

7

Avance f (mm/rev)

Rugo

sidad

teór

ica (µ

)𝑚

4. Rugosidades totales vs avance (f)

0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.150

1

2

3

4

5

6

7

Rt teóricaRt diágramaRt

Avance f (mm/rev)

Rugo

sidad

es (µ

)𝑚

- Se evidencia que la rugosidad total va en aumento mientras el avance es mayor, es decir, son directamente proporcionales. Además en el grafico numero 4 podemos observar que en los distintos valores de rugosidades totales, la determinada por el rugosimetro fue la

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que tomo valores mayores en comparación con la teórica y la observada según diagrama, que son similares.

Análisis de virutas

Tipos de viruta:

Virutas obtenidas en la experiencia.

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F= 0,1 ( avance)

Como se puede apreciar esta viruta es helicoidal larga, muy pequeña en su comienzo y un poco más grande al final. el color de la viruta es azulado debido a la temperatura la cual alcanza al mecanizar el material.

F= 0,119 (avance)

En esta viruta se logra observar el mismo color que la anterior, también es helicoidal corta pero no tanto como la anterior si se compara con las de la la figura de los tipos de viruta. También se observa que a lo largo de esta viruta su forma helicoidal se va alargando.

F= 0.138 (avance)

En la viruta con un avanze mayor se puede ver, que al igual que las dos anteriores es de forma helicoidal al compararla con la tabla de formas de virutas pero esta viruta es mas larga que las anteriores, aunque también comienza de una forma corta va creciendo en mayor magnitud que las anteriores. El color es el mismo azulado.

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Conclusión

- Según gráficos y análisis se puede concluir que no es conveniente para la calidad superficial del material que el avance sea demasiado grande, ya que estas son directamente proporcionales y en la mayoría de los trabajos se busca una calidad superficial con la menor rugosidad posible.

- Por otro lado, con respecto a las potencias obtenidas, se observa que a mayores avances, mayores son las potencias. Lo que quiere decir que cuanto más grandes son las exigencias que se requiere de la herramienta, también lo es la potencia del motor de la máquina de corte.

- Con respecto a la viruta se puede decir que en esta experiencia las tres muestras que se tomaron fueron helicoidales, con la diferencia que la que tiene menor avance es más corta que la que tiene más avance, ósea se puede concluir que a mayor avance es más larga la viruta helicoidal.

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Anexo

Tabla de distribución t- Student

La tabla da áreas 1 y valores rtc ,1 , donde, 1][ cTP , y donde T tiene distribución t-Student con r grados de libertad.

1-α

r 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 0.975 0.99 0.995

1 1.000 1.376 1.963 3.078 6.314 12.706 31.821 63.657 2 0.816 1.061 1.386 1.886 2.920 4.303 6.965 9.925 3 0.765 0.978 1.250 1.638 2.353 3.182 4.541 5.841 4 0.741 0.941 1.190 1.533 2.132 2.776 3.747 4.604 5 0.727 0.920 1.156 1.476 2.015 2.571 3.365 4.032

6 0.718 0.906 1.134 1.440 1.943 2.447 3.143 3.707 7 0.711 0.896 1.119 1.415 1.895 2.365 2.998 3.499 8 0.706 0.889 1.108 1.397 1.860 2.306 2.896 3.355 9 0.703 0.883 1.100 1.383 1.833 2.262 2.821 3.250 10 0.700 0.879 1.093 1.372 1.812 2.228 2.764 3.169

11 0.697 0.876 1.088 1.363 1.796 2.201 2.718 3.106 12 0.695 0.873 1.083 1.356 1.782 2.179 2.681 3.055 13 0.694 0.870 1.079 1.350 1.771 2.160 2.650 3.012 14 0.692 0.868 1.076 1.345 1.761 2.145 2.624 2.977 15 0.691 0.866 1.074 1.341 1.753 2.131 2.602 2.947

16 0.690 0.865 1.071 1.337 1.746 2.120 2.583 2.921 17 0.689 0.863 1.069 1.333 1.740 2.110 2.567 2.898 18 0.688 0.862 1.067 1.330 1.734 2.101 2.552 2.878 19 0.688 0.861 1.066 1.328 1.729 2.093 2.539 2.861

20

20 0.687 0.860 1.064 1.325 1.725 2.086 2.528 2.845

21 0.686 0.859 1.063 1.323 1.721 2.080 2.518 2.831 22 0.686 0.858 1.061 1.321 1.717 2.074 2.508 2.819 23 0.685 0.858 1.060 1.319 1.714 2.069 2.500 2.807 24 0.685 0.857 1.059 1.318 1.711 2.064 2.492 2.797

Rt de diagrama

1. Para f=0,1 (mm/rev) Rt= 2,7 (µm)

2. Para f=0,119 (mm/rev) Rt= 4 (µm)

3. Para f=0,138 (mm/rev) Rt= 5 (µm)

Tipo de virutas

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Bibliografía

GERLING, HEINRICHAlrededor de las máquinas y herramientasEditorial reverse S.ABarcelona-buenos aires-México

JUAN MIGUEL GODOYTeoría de corteQuinta ediciónArica 2000

Buscadores de internethttp://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/arranquedeviruta/http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizado

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UNIVERSIDAD DE TARAPACA DE ARICA ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERIA MECANICA

EUDIM

“Análisis de viruta”

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Laboratorio N°1

Integrantes: katherinne MuñozJuan MaldonadoMario FloresBryan Galleguillos

Juan July

Profesor: Ladislao Arce

Asignatura: Procesos de fabricación

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