MÓDULO MÁQUINAS HERRAMIENTAS

JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA

MQUINAS HERRAMIENTAS

1.

UNIDAD 1: INTRODUCCIN A LAS MQUINAS HERRAMIENTAS .................................. 3

1.1 Clasificacin de Las Mquinas Herramientas ........................................................................ 4 1.2 Caractersticas Tcnicas de las Mquinas Herramientas ...................................................... 6 1.3 Conceptos del Mecanizado .................................................................................................. 17 1.4 Diseo y Manufactura .......................................................................................................... 23 1.5 Evaluacin ........................................................................................................................... 35 2. UNIDAD 2: TEORA DEL MAQUINADO DE METALES ..................................................... 36

2.1 Teora de la formacin de viruta .......................................................................................... 36 2.2 Relaciones de fuerza y Ecuacin de Merchant .................................................................... 40 2.3 Relacin entre potencia y energa de maquinado ................................................................ 43 2.4 Temperatura de corte .......................................................................................................... 44 2.5 Evaluacin ........................................................................................................................... 46 3. UNIDAD 3:TECNOLOGA DE LAS HERRAMIENTAS DE CORTE ................................... 47

3.1 Vida de las herramientas ..................................................................................................... 47 3.2 Materiales para herramientas .............................................................................................. 49 3.3 Geometra de las herramientas ........................................................................................... 53 3.4 Fluidos para corte ................................................................................................................ 56 3.5 Evaluacin ........................................................................................................................... 58JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA4. UNIDAD 4:OPERACIONES DE MAQUINADO ................................................................... 60

4.1 Torneado y operaciones afines ............................................................................................ 60 4.2 Taladrado y operaciones afines ........................................................................................... 73 4.3 Fresado................................................................................................................................ 83 4.4 Centros de maquinado......................................................................................................... 86 4.5 Evaluacin ......................................................................................................................... 105

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1. UNIDAD 1: INTRODUCCIN A LAS MQUINAS HERRAMIENTAS

Las Mquinas Herramientas se las puede definir como mquinas estacionarias que se utiliza para dar forma o modelar materiales slidos, en especial a los materiales metlicos. El modelado se consigue eliminando parte del material de la pieza o estampndola con una forma determinada. Son la base de la industria moderna y se utilizan directa o indirectamente para fabricar piezas de mquinas y herramientas. Estas mquinas pueden clasificarse en tres categoras: mquinas desbastadoras convencionales, prensas y mquinas herramientas especiales. Las mquinas desbastadoras convencionales dan forma a la pieza cortando la parte no deseada del material y produciendo virutas. Las prensas utilizan diversos mtodos de modelado, como cizallamiento, prensado o estirado. Las mquinas herramientas especiales utilizan la energa luminosa, elctrica, qumica o sonora, gases a altas temperaturas y haces de partculas de alta energa para dar forma a materiales especiales y aleaciones utilizadas en la tecnologa moderna. Para entender el maquinado se lo podra definir como un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de corte, para remover el exceso de material de una parte de trabajo, de manera tal que, el material sobrante es la forma deseada. En el maquinado la caracterstica, de mayor relevancia es la formacin de viruta, gracias al corte el cual genera una deformacin cortante sobre el material de trabajo; al removerse la viruta queda expuesta una nueva superficie. El maquinado se aplica generalmente a los metales aunque tambin es frecuentemente en los polmeros sintticos.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAEl maquinado es uno de los procesos de manufactura de gran importancia. De esta forma se puede decir que parte de la Revolucin Industrial y el desarrollo econmico de muchos pases tuvo su asidero en varias de las operaciones de maquinado. En resumen la importancia del maquinado radica en las siguientes razones. El maquinado es aplicado en una amplia variedad de materiales de trabajo. Prcticamente todos los metales slidos se pueden maquinar. Los plsticos y los y los compuestos plsticos se pueden cortar por maquinado. Los materiales cermicos presentan dificultad para el maquinado debido a su alta dureza y fragilidad. El maquinado es usado para generar cualquiera forma geomtrica regular, como superficies planas, agujeros redondos y cilindros. Combinando varias operaciones de maquinado se pueden producir formar complejas y de variedad ilimitada. El maquinado puede producir dimensiones con tolerancias muy estrechas de menos de 0.025 mm y con gran precisin. El maquinado es capaz de dar acabados superficiales muy tersos, que pueden llegar a ser mejores que 0,4m.

1.1 Clasificacin de Las Mquinas HerramientasLas mquinas herramientas se clasifican, fundamentalmente, en dos grupos: Mquinas herramientas que trabajan por arranque de material Mquinas herramientas que trabajan por deformacin. En estos dos grupos de clasificaciones, se los define a continuacin para estudiar sus subdivisiones: MQUINAS HERRAMIENTAS CON ARRANQUE DE MATERIAL Arranque de grandes porciones de material: - Cizalla. - Tijera. - Guillotina.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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Arranque de pequeas porciones de material: - Tornos. Tornos revlver y automticos. Tornos especiales. - Fresadoras. - Mandriladoras y mandriladoras fresadoras. - Taladros. - Mquinas para la fabricacin de engranes. - Roscadoras. - Cepilladoras, limadoras y mortajas. - Brochadoras. - Centros de mecanizado (con almacn y cambio automtico de herramienta). - Mquinas de serrar y tronzadoras. - Unidades de mecanizado y mquinas especiales. Arranque de finas porciones de material: - Rectificadoras. - Pulidoras, esmeriladoras y rebarbadoras. - Mquinas de rodar y lapeadoras. - Mquinas de mecanizado por procesos fsico-qumicos (lser,). MQUINAS MATERIAL HERRAMIENTAS POR DEFORMACIN DEL

- Prensas mecnicas, hidrulicas y neumticas. - Mquinas para forjar. - Mquinas para el trabajo de chapas y bandas. - Mquinas para el trabajo de barras y perfiles. - Mquinas para el trabajo de tubos. - Mquinas para el trabajo del alambre. - Mquinas para fabricar tornillos, tuercas y remaches. Si se considera que una mquina de mquina-herramienta es aquella mquina compuesta que transmite trabajo y arranca viruta, entonces se la diferencia de: Las mquinas compuestas hidrulicas, elctricas). que transmiten fuerza (trmicas,

Las mquinas que realizando trabajo no arrancan viruta (corte, estampacin, compresin)


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Fig.1

1.2 Caractersticas Tcnicas de las Mquinas HerramientasLas cara ctersticas tcnicas de una mquina herramienta indican, de una forma simple, los elementos de la mquina en cuestin, as como sus posibilidades de trabajo. Dichas caractersticas permiten conocer rpidamente las prestaciones y la capacidad de la mquina. Las caractersticas tcnicas de una mquina -herramienta pueden clasificarse en: CARACTERSTICAS GENERALES: Se refieren a la clase de mquina, mando de la misma, naturaleza de los mecanismos principales, forma geomtrica de los rganos msicos principales, etc. CARACTERSTICAS DE CAPACIDAD: Se refieren a las distancias entre elementos que definen las dimensiones mximas de las piezas a montar.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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CARACTERSTICAS DE TRABAJO: Se refieren a las posibilidades de potencias, velocidades, etc.

TALADRO DE BANCO

Fig. 2

Es una mquina-herramienta donde el movimiento de corte, que es circular, corresponde a la herramienta (broca). El movimiento de avance, que es rectilneo, tambin corresponde a la herramienta. La pieza, se mantiene en reposo sobre la mesa de la taladradora. Esta mquina es adecuada para efectuar agujeros (taladros) cilndricos en piezas macizas o agrandar agujeros ya existentes, obtenidos bien por taladrados anteriores o por otros procedimientos (forja, fundicin, etc.). La taladradora, como mquina-herramienta, se compone de: RGANOS MSICOS: Cabezal BancadaJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA Montante o columna Mesa

MECANISMOS: Motor Caja de cambios de velocidades de giro del husillo Caja de cambios de velocidades de avance del husillo Husillo

CARACTERSTICAS TCNICAS DE LA TALADRO DE BANCO.

Fig. 3 Caractersticas generales:

Clase de taladradora: de columna. Naturaleza del cabezal: de cono de poleas. Columna: cilndrica. Caractersticas de capacidad: Capacidad de taladrado (dimetro mximo de taladrado). Distancia del husillo a la mesa.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA Caractersticas de trabajo: Potencia del motor. Gama de velocidades de giro del husillo porta-brocas. Gama de velocidades de avance del husillo.

EL TORNO PARALELO

Fig. 4

Es una mquina-herramienta donde el movimiento de corte, que es circular, corresponde a la pieza. La herramienta (cuchilla), que posee el movimiento de avance, se desplaza, siguiendo una trayectoria que va generando la superficie de la pieza, lo que le permite obtener piezas de revolucin, como: Cilindros ConosJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAEsferas Roscas Se llama torno paralelo porque la disposicin del carro principal sobre la bancada le permite mecanizar superficies con generatrices paralelas al eje de rotacin de la pieza. El torno, como mquina-herramienta, se compone de:

RGANOS MSICOS:

- Cabezal - Bancada - Contrapunto o contracabezal - Carros: principal, transversal y orientable. MECANISMOS: Motor Caja de cambios de velocidades de giro Caja de cambios de velocidades de avance Inversor Lira Eje de cilindrar Eje de roscar

EJES DE MOVIMIENTO EN EL TORNO PARALELO. Eje Z de movimiento:JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAEl movimiento segn el eje Z es el que corresponde con la direccin del husillo principal, que es el que proporciona la potencia de corte, y es paralelo a las guas de la bancada. Eje X de movimiento: El eje X es radial, perpendicular al eje Z y paralelo a las guas del carro transversal.

CARACTERSTICAS TCNICAS DEL TORNO PARALELO. Caractersticas generales: Clase de torno: Torno paralelo. Naturaleza del cabezal: de cono de poleas. Forma de la bancada: de guas prismticas.

Caractersticas de capacidad: Altura del eje de giro sobre la bancada. Longitud mxima de pieza que se puede tornear. Dimetro mximo de pieza que se puede tornear.

Caractersticas de trabajo: Potencia del motor. Gama de velocidades de giro del eje principal. Gama de velocidades de avance del carro longitudinal y del transversal. Dimensiones del cuerpo de la herramienta a montar sobre el portaherramientas. LA FRESADORA.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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Fig. 5 Es una mquina-herramienta donde el movimiento de corte, que es circular, corresponde a la herramienta (fresa). La pieza, que posee el movimiento de avance, se puede desplazar en varios sentidos, siguiendo diversas trayectorias, lo que le permite obtener piezas de las ms variadas formas geomtricas, como: Piezas poliprismticas Piezas ranuradas y taladradas Engranajes Levas helicoidales y espiroidales La fresadora, como mquina-herramienta, se compone de: RGANOS MSICOS: Cabezal Bancada Mnsula Carro portamesa Mesa


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA MECANISMOS: Motor Caja de cambios de velocidades de giro del husillo Caja de cambios de velocidades de avance de la mesa, el carro y la mnsula Eje de transmisin de avances Husillo telescpico de la mnsula

EJES DE MOVIMIENTO EN LA FRESADORA Eje Z de movimiento: En este eje, que es el que posee la potencia de corte, va montada la herramienta cortante y puede adoptar distintas posiciones segn las posibilidades del cabezal. Eje X de movimiento: Este eje es horizontal y paralelo a la superficie de sujecin de la pieza.Eje Y de movimiento:

Este eje forma con los ejes Z y X un triedro de sentido directoCARACTERSTICAS TCNICAS DE LA FRESADORA.

-

Caractersticas generales: Clase de fresadora: vertical, horizontal, universal, etc. Naturaleza del cabezal: bi- rotativo Columna: de guas rectangulares. Caractersticas de capacidad: Superficie til de la mesa. Curso longitudinal de la mesa.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA Curso transversal del carro. Curso vertical de la mnsula. Conicidad normalizada del eje porta-fresas. Caractersticas de trabajo: Potencia de los motores. Gama de velocidades de giro del eje principal. Gama de velocidades de avance: longitudinal, transversal y vertical. LA RECTIFICADORA UNIVERSAL

Fig. 6 Es una mquina-herramienta donde el movimiento de corte, que es circular, corresponde a la herramienta (muela abrasiva). La pieza, que tambin est animada de un movimiento de rotacin, posee el movimiento de avance y se desplaza siguiendo una trayectoria que le permite acabar piezas de revolucin. Es una mquina-herramienta indicada para eliminar, por abrasin, pequeos espesores de material en aquellas piezas previamenteJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAmecanizadas en otras mquinas-herramientas y que tienen unas caractersticas de dureza, dimensiones o estado superficial, que no es posible terminar por arranque de viruta con herramientas de corte. La rectificadora universal, como mquina-herramienta, se compone de: RGANOS MSICOS: Bancada Mesa Cabezal portapiezas Contrapunto Cabezal portamuela MECANISMOS: Motor correspondiente al portamuelas Motor correspondiente al portapiezas Poleas escalonadas Equipo hidrulico para el movimiento automtico de la mesa

EJES DE MOVIMIENTO EN LA RECTIFICADORA UNIVERSAL Eje X de movimiento: Corresponde al eje donde va montada la muela. Eje Z de movimiento: Corresponde al desplazamiento longitudinal de la mesa. Es horizontal y paralelo a la superficie de sujecin de la pieza y tambin al eje que proporciona la potencia de corte a la muela. CARACTERSTICAS UNIVERSAL TCNICAS DE LA RECTIFICADORA


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA Caractersticas generales: Clase de rectificadora: universal. Naturaleza del cabezal portamuela: giratorio y desplazable. Naturaleza del cabezal portapiezas: orientable. Caractersticas de capacidad: Longitud mxima de pieza a rectificar en la mquina. Dimetro mximo de pieza a rectificar en la mquina. Dimensiones mximas de la muela. Caractersticas de trabajo: Potencia de los distintos motores. Gama de velocidades del eje portapiezas. Gama de velocidades del eje portamuela. Gama de velocidades de avances automticos del cabezal portamuela por cada inversin de la pieza. Giro mximo de la mesa en los dos sentidos. Giro mximo del cabezal portamuela en los dos sentidos. LA RECTIFICADORA TANGENCIAL


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAFig. 7 Es una mquina-herramienta donde el movimiento de corte, que es circular, corresponde a la herramienta (muela abrasiva). La pieza, que posee el movimiento de avance, se puede desplazar siguiendo una trayectoria rectilnea, lo que hace posible el acabado de piezas con superficies planas. Igualmente que con la rectificadora universal, en la rectificadora tangencial se eliminan, por abrasin, pequeos espesores de material en piezas que, previamente, han sido mecanizadas en otras mquinasherramientas. La rectificadora tangencial, como mquina-herramienta, se compone de: RGANOS MSICOS: Bancada Mesa portapiezas Montante Carro Cabezal portamuelas

MECANISMOS: Motor correspondiente al portamuelas Husiilo para el accionamiento del carro portamuelas

1.3 Conceptos del MecanizadoDEFINICIN DEL MECANIZADO Un mecanizado es un proceso de fabricacin que comprende un conjunto de operaciones de conformacin de piezas mediante remocin de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasin.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIASe realiza a partir de productos semi-elaborados como lingotes, tochos u otras piezas previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los productos obtenidos pueden ser finales o semi-elaborados que requieran operaciones posteriores. MECANIZADO POR ARRANQUE DE VIRUTA El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o varios filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminacin de mucho material con poca precisin; proceso intermedio) y de acabado (eliminacin de poco material con mucha precisin; proceso final). Sin embargo, tiene una limitacin fsica: no se puede eliminar todo el material que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer viruta.

Fig. 8

MECANIZADO POR ABRASIN La abrasin es la eliminacin de material desgastando la pieza en pequeas cantidades, desprendiendo partculas de material, en muchos casos, incandescente. Este proceso se realiza por la accin de una herramienta caracterstica, la muela abrasiva. En este caso, la herramienta (muela) est formada por partculas de material abrasivo muy duro unidas por un aglutinante. Esta forma de eliminar material rayando la superficie de la pieza, necesita menos fuerza para eliminar material apretando la herramienta contra la pieza, por lo que permite que se puedan dar pasadas de mucho menor espesor. La precisin que seJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIApuede obtener por abrasin y el acabado superficial pueden ser muy buenos pero los tiempos productivos son muy prolongados.

Fig. 9 MECANIZADO SIN ARRANQUE DE VIRUTA Todas las piezas metlicas, excepto las fundidas, en algn momento de su fabricacin han estado sometidas a una operacin al menos de conformado de metales, y con frecuencia se necesitan varias operaciones diferentes. As, el acero que se utiliza en la fabricacin de tubos para la construccin de sillas se forja, se lamina en caliente varias veces, se lamina en fro hasta transformarlo en chapa, se corta en tiras, se le da en fro la forma tubular, se suelda, se mecaniza en soldadura y, a veces, tambin se estira en fro. Esto, aparte de todos los tratamientos subsidiarios. La teora del conformado de metales puede ayudar a determinar la forma de utilizar las mquinas de la manera ms eficiente posible, as como a mejorar la productividad. MOVIMIENTOS DE CORTE En el proceso de mecanizado por arranque de material intervienen dos movimientos, el movimiento de corte, por el cual la herramienta corta el material, y el movimiento de avance, por el cual la herramienta encuentra nuevo material para cortar. Cada uno de estos dos movimientos lo puede tener la pieza o la herramienta segn el tipo de mecanizado. TRABAJOS MANUALES Y TRABAJOS HECHOS CON MQUINA HERRAMIENTA


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAMecanizado manual Es el realizado por una persona con herramientas exclusivamente manuales: sierra, lima, cincel, buril; en estos casos el operario mecaniza la pieza utilizando alguna de estas herramientas, empleando para ello su destreza y fuerza. Mecanizado con mquina herramienta El mecanizado se hace mediante una mquina herramienta, manual, semiautomtica o automtica, pero el esfuerzo de mecanizado es realizado por un equipo mecnico, con los motores y mecanismos necesarios. ECONOMA DEL MECANIZADO Los costes de produccin de una serie de piezas en una mquinaherramienta se dividen en unos costes fijos y unos costes por unidad de produccin. E.1 Donde C (n) es el coste de produccin de una serie de n piezas, C f (n) es el coste no productivo del proceso para n piezas, Co es el coste unitario de operacin y n es el nmero de piezas producido. El valor de estas variables depende del nmero de piezas de la serie. Atendiendo a los tiempos del proceso, el coste de produccin puede analizarse mediante la siguiente expresin:

E.2 donde C es el coste horario, incluyendo el coste de la mano de obra directa, amortizacin de instalaciones, mantenimiento, etc. ; tnp es el tiempo no productivo, que incluye los tiempos de preparacin de la mquina (tiempo de fase); top es el tiempo de operacin, C f es el coste de los filos de corte, que es el coste de las plaquitas en caso de operacin utilizar plaquitas intercambiables, o el coste de toda la herramienta en el caso de herramientas enterizas; t rf es el tiempo de reposicin de los filos de corte; t m es el tiempo de mecanizado, es decir,JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAel tiempo durante el cual la herramienta est cortando; y T es la duracin o tiempo de vida de la herramienta. El coste horario ser mayor cuanto mayor sea el coste de amortizacin de la mquina y la cualificacin de la mano de obra. Los procesos que utilizan mquinas-herramienta de control numrico tienen un coste horario superior a los procesos que utilizan mquinas convencionales, pero inferior a los procesos que utilizan mquinas especiales, como las mquinas de transferencia (transfert). En el mismo sentido, los tiempos de preparacin para un lote son mayores en una mquina de control numrico que en una mquina convencional, pues se necesita preparar la programacin de control numrico de las operaciones del proceso. Los tiempos de operacin son menores en una mquina de control numrico que en una mquina convencional, por lo cual, a partir de cierto nmero de piezas en un lote, el mecanizado es ms econmico utilizando el control numrico. Sin embargo, para lotes grandes, el proceso es ms econmico utilizando mquinas especiales, como las mquinas de transferencia. Fuentes y contribuyentes del artculo Mecanizado Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=47644790 Contribuyentes: Aitor (D), Alvaro qc, Camr, Canopus49, Comae, Danipahl, Diegusjaimes, Dnu72, Dreitmen, Elthaniel, Ensada, Ephraim33, Estopiko, Feliciano, Fsd141, Guanxito, Gustavocarra, Gustronico, HUB, Humberto, Jorge c2010, JorgeGG, Kolorao, Magister Mathematicae, Mcapdevila, Mitxael, Pintoandres90, Queninosta, ediciones annimas Tano4595, Tortillovsky, Xuankar, 96

Fuentes de imagen, Licencias y contribuyentes Archivo:StechenDrehen.jpg Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:StechenDrehen.jpg Licencia: Creative Commons Attribution-Share Alike Contribuyentes: FlorianJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIASchott Archivo:GrindingStraightWheelH468V.jpg Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:GrindingStraightWheelH 468V.jpg Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 2.0 Contribuyentes: Andy Dingley, Graibeard, 1 ediciones annimas Imagen:Coste unitario mecanizado vs num piezas por lote.svg Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Coste_unitario_mecaniz ado_vs_num_piezas_por_lote.svg Licencia: Creative Commons Attribution-Share Alike Contribuyentes: HUB1 Licencia Creative Commons Attribution-Share Unportedhttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ Alike 3.0


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1.4 Diseo y ManufacturaPara entender como se fabrica un producto y como este se encuentra ligado a los trabajos para su desarrollo, es importante establecer las diferencias entre diseo del producto y la manufactura, con el fin de llevar a cabo, las labores de ejecucin de este, en forma organizada, de manera tal que, garantice la excelente calidad del artculo ya terminado.

CONSIDERACIONES DE DISEO A la hora de realizar un producto, como puede ser el caso de un componente mecnico cualquiera, es necesario preguntarse que tan capaz e s nuestro elemento de resistir una carga determinada, en condiciones de servicio para las cuales fue concebido.

Para realizar el desarrollo de los elementos mecnicos es necesario partir de la ingeniera de diseo la cual tiene como base la determinacin de la resistencia del material, teniendo en cuenta las propiedades mecnicas del material, la geometra, las condiciones de servicio, etc.

Se debe tener en cuenta que el desarrollo del presente tema es a nivel meramente informativo, dado que este tema se estudia a profundidad en las ctedras de Diseo Mecnico y Diseo de Mquinas, las cuales son propias de la carrera de Ingeniera Mecnica. Sin embargo es importante mencionarlo por que para entender los propsitos de la manufactura es menester el poder comprender algunos conceptos de la tecnologa del diseo, para afianzar en los conceptos del maquinado de materiales.


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SEGURIDAD Y FIALBILIDAD Factor de seguridad y coeficiente de fiabilidad Para disear un dispositivo de Manera que no falle, se precisa en primer lugar un parmetro que defina el estado del sistema, un parmetro que disponga de un rango de valores dentro del cual se puede esperar un comportamiento satisfactorio del sistema, y fuera de l sea previsible el fallo. Naturalmente, en muchas ocasiones los parmetros pueden ser mltiples y adems pueden estar vinculados entre s. Como paso previo al diseo, es preciso encontrar todas las posibles causas De fallo, los parmetros que representan cada uno de ellos y su valor lmite; el problema de diseo se replantea entonces como una forma de disponerlas cosas de manera que ninguno de los parmetros representados supere su valor lmite. CONSIDERACIONES ESTTICAS EN EL DISEO MECNICO Introduccin. Concentracin del esfuerzo ante solicitaciones estticas en los materiales dctiles, puede ocurrir que la tensin real supere la tensin de fluencia en los puntos de concentracin de esfuerzos. Al tratarse de un fenmeno muy localizado, la zona afectada se endurece por deformacin plstica en esos puntos, la resistencia de fluencia pasa a tener un valor mayor y no se produce la deformacin permanente del slido. La resistencia aumenta en la cantidad precisa para hacer frente a la tensin adicional fruto de la concentracin de esfuerzos; por tanto, en materiales dctiles sometidos a carga esttica, este efecto puede despreciarse. Criterios de fallo esttico. Tensiones equivalentes Obviamente, no todos los posibles parmetros elsticos son representativos del estado del sistema. Un estado tensional est perfectamente determinado por los valores de las tres tensiones principales 1, 2 y 3,deformaque el parmetro que se elija ser una funcin de ellas, f( 1, 2, 3).En el momento del fallo en el ensayo de traccin, el estado tensional al que est sometido el material es 1 = St, 2 =0 y 3 =0 siendo St la


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAresistencia a fluencia(Syt) ola resistencia a rotura(Sut), segn el fallo que se desee estudiar As, si n es el factor de seguridad, se tiene:

f(n 1,n 2,n 3)= f(St,0,0) E.3

El factor de seguridad se define como la resistencia de fluencia o de rotura dividida entre la tensin equivalente, n = St/ eq . Dicha tensin equivalente vara con el criterio de fallo a utilizar. Para calcular el factor de seguridad deber determinarse previamente el punto del slido en el cual la eq correspondiente, al criterio escogido es mxima.

CONSIDERACIONES DINMICAS EN EL DISEO MECNICO Diseo por resistencia a la fatiga frente a cargas alternantes Introduccin al fenmeno de fatiga El fallo por fatiga se presenta en elementos mecnicos sometidos a cargas variables con el tiempo, y se caracteriza por la rotura repentina despus de un cierto perodo de funcionamiento. El fallo se produce sin deformacin permanente visible o alteracin apreciable de cualquier otro tipo, lo que lo hace mucho ms peligroso que el fallo esttico. Para estudiar el fenmeno se dise un ensayo llamado de viga rotatoria, consistente en someter una probeta se seccin circular a un esfuerzo de flexin producido por una carga fija respecto de los ejes del laboratorio, y ponerla probeta a girar. Para intentar crear un modelo de comportamiento que se ajustara a los resultados obtenidos, se represent en un diagrama logartmico el valor de la tensin mxima alternante y el nmero de ciclos en los que se produca la rotura. El diagrama resultante llamado diagrama de fatiga o diagrama Whler es vlido para aceros de cualquier tipo y para materiales frreos, pero no para otros materiales tales como los plsticos y las aleaciones de aluminio.

CONCEPTOS ELEMENTALES EN SISTEMAS DE MANUFACTURA.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAINGENIERA DE MANUFACTURA. Es la ciencia que estudia los procesos de conformado y fabricacin de componentes Mecnicos con la adecuada precisin dimensional, as como de la maquinaria, herramientas y dems equipos necesarios para llevar a cabo la realizacin fsica de tales procesos, su automatizacin, planificacin y verificacin.

La Ingeniera de Manufactura es una funcin que lleva acabo el personal tcnico, y esta relacionado con la planeacin de los procesos de manufactura para la produccin econmica de productos de alta calidad. Su funcin principal es preparar la transicin del producto desde las especificaciones de diseo hasta la manufactura de un producto fsico. Su propsito general es optimizar la manufactura dentro de la empresa determinada. El mbito de la ingeniera de manufactura incluye muchas actividades y responsabilidades que dependen del tipo de operaciones de produccin que realiza la organizacin particular. Entre las actividades usuales estn las siguientes: 1) Planeacin de los procesos 2) Solucin de problemas y mejoramiento contino. 3) Diseo para capacidad de manufactura. La planeacin de procesos implica determinar los procesos de manufactura ms adecuados y el orden en el cual deben realizarse para producir una parte o producto determinado, que se especifican en la ingeniera de diseo. El plan de procesos debe desarrollarse dentro de las limitaciones impuestas por el equipo de procesamiento disponible y la capacidad productiva de la fbrica. Planeacin tradicional de procesos. Tradicionalmente, la planeacin de procesos la lleva acabo ingenieros en manufactura que conocen los procesos particulares que se usan en la fabrica y son capaces de leer dibujos de ingeniera con base en suJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAconocimiento, capacidad y experiencia. Desarrollan los pasos de procesamiento que se requieren en la secuencia ms lgica para hacer cada parte. A continuacin se mencionan algunos detalles y decisiones requeridas en la planeacin de procesos. Procesos y secuencias. Seleccin del equipo Herramientas, matrices, moldes, soporte y medidores. Herramientas de corte y condiciones de corte para las operaciones de maquinado. Mtodos. Estndares de trabajo Estimacin de los costos de produccin. Estimacin de materiales Distribucin de planta y diseo de instalaciones. PLANEACION DE PROCESOS PARA PARTES Los procesos necesarios para manufactura una parte especifica se determinan en gran parte por el material con que se fabrica la parte. El diseador del producto selecciona el material con base en los requerimientos funcionales. Una vez seleccionado el material, la eleccin de los procesos posibles se delimita considerablemente. En este anlisis de los materiales para ingeniera proporcionamos guas para el procesamiento de cuatro grupos de materiales. Metales Cermicos Polmeros Materiales compuestos. Una tpica secuencia de procesamiento para fabricar una parte separada consiste en: 1.- materia prima inicial. 2.- procesos bsicos 3.- procesos secundariosJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA4.- procesos para el mejoramiento de las propiedades 5.- operaciones de acabado. Un proceso bsico establece la geometra inicial de la parte. Entre ellos estn el colocado de metales, el forjado y el laminado de chapas metlicas. En la mayora de los casos, la geometra inicial debe refinarse mediante una serie de Procesos secundarios. Estas operaciones transforman la forma bsica en la geometra final. hay una correlacin entre los procesos secundarios que pueden usarse y el proceso bsico que proporciona la forma inicial.

La seleccin de ciertos procesos bsicos reduce la necesidad de procesos secundarios gracias a que con el modelo se obtienen caractersticas geomtricas detallada de dimensiones precisas.

Despus de operaciones de formado, por lo general se hacen operaciones para mejorar las propiedades incluyen el tratamiento trmico en componentes metlicos y cristalera. En muchos casos, las partes no requieren estos pasos de mejoramiento de propiedades en su secuencia de procesamiento. Las operaciones de acabado son las ultimas de la secuencia; por lo general proporciona un recubrimiento en la superficie de la parte de trabajo (o ensamble) Entre estos procesos estn la electrodeposicin y la pintura.

DESARROLLO HISTORICO DE LOS SISTEMAS DE MANUFACTURA. El punto de partida de los procesos de manufactura moderno pueden acreditarse a Eli Whitney con su mquina despepitadora de algodn sus principios de fabricacin intercambiables o su mquina fresadora sucesos todos ellos por los aos de 1880 tambin en esa poca aparecieron otro procesos industriales a consecuencia de la guerra civil en los Estados Unidos que proporciono un nuevo impulso al desarrollo de procesos de manufactura de aquel pas.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAEl origen de la experimentacin y anlisis en los procesos de manufactura se acreditaron en gran medida a Fred W. Taylor quien un siglo despus de Whitney publico los resultados de sus trabajos sobre el labrado de los metales aportando una base cientfica para hacerlo. El contemporneo Miron L. Begeman y otros investigadores o laboratoristas lograron nuevos avances en las tcnicas de fabricacin, estudios que han llegado ha aprovecharse en la industria. El conocimiento de los principios y la aplicacin de los servomecanismos levas, electricidad, electrnica y las Computadoras hoy da permiten al hombre la produccin de las mquinas. PROCESOS DE MANUFACTURA CONVENCIONALES

De acuerdo con esta definicin y a la vista de las tendencias y estado actual de la fabricacin mecnica y de las posibles actividades que puede desarrollar el futuro ingeniero en el ejercicio de la profesin, los contenidos de la disciplina podran agruparse en las siguientes reas temticas:

Procesos de conformacin sin eliminacin de material Por fundicin Por deformacin

Procesos de conformacin con eliminacin de material Por arranque de material en forma de viruta Por abrasin Por otros procedimientos

Procesos de conformado de polmeros y derivados Plsticos Materiales compuestos

Procesos de conformacin por unin de partesJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA Por sinterizacin Por soldadura

Procesos de medicin y verificacin dimensional Tolerancias y ajustes Medicin dimensional

Automatizacin de los procesos de fabricacin y verificacin Control numrico Robots industriales Sistemas de fabricacin flexible Las propiedades de manufactura y tecnolgicas son aquellas que definen el comportamiento de un material frente a diversos mtodos de trabajo y a determinadas aplicaciones. Existen varias propiedades que entran en esta categora, destacndose la templabilidad, la soldabilidad y la dureza entre otras.

Maquinabilidad:

Propiedad que determina la capacidad de mecanizacin de un material. Est relacionada con los procesos en los cuales existe arranque de material o viruta como:

Cizallado: proceso por el cual se corta una plancha o una pieza metlica en fro por medio de tijeras o cizallas.

Torneado: operacin que consiste en trabajar una pieza en un torno, mquina-herramienta en la que se asegura y se hace girar la pieza a trabajar, para pulirla o labrarla. Existen varios tipos de torneado como el simple o recto y el cnico y horadado.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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Taladrado: operacin que consiste principalmente en la abertura, agrandamiento, corte y acabado de agujeros en una pieza.

Tambin estn el fresado, el cepillado y el rectificado entre otros procesos que involucran maquinabilidad.

Isotropa: Un material o pieza es isotrpico cuando presenta exactamente las mismas propiedades en todas las direcciones. Lo contrario es que sea anisotrpico, o sea, que tenga propiedades distintas para cada direccin (propiedades direccionales).

PRODUCCIN ECONMICA

El costo de un producto depende de las inversiones o gastos que se generan en cuanto al consumo de materias primas maquinas, mano de obra y otros gastos generales.

Maquinaria, mano de obra = costos independientes Materiales, materias primas = costos principales.

Puede afirmarse que el objetivo de una produccin econmica radica en generar un producto bajo cierto beneficio; esto nos infiere que el costo debe ser aceptable y competitivo tambin que debe existir una demanda para el producto o ms aun, esta demanda debe crearse.


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIADesde que se empezaron a utilizar mquinas, herramientas siempre ha habido un gradual pero constante avance hacia la construccin de maquinaria ms eficiente sea combinado con operaciones o hacindolas ms independientes de la operatividad humana.

Reduciendo de modo los tiempos de maquinado y el costo de mano de obra. Algunas se han convertido en mquinas completamente automticas que su sistema de control es muy reducido.

Esto ha hecho que se alcance grandes volmenes de produccin aun costo de mano de obra cada vez mas bajo, lo que es esencial para cualquier sociedad que desea gozar de un alto nivel de vida. El desarrollo de mquinas de alta produccin va acompaado con el concepto de calidad de manufactura. La calidad y la precisin en las operaciones de manufactura demandan la existencia permanente de un control geomtrico severo sobre las piezas que se pretenden sean intercambiables y que ofrezcan mejor servicio durante su operacin.

CRITERIOS FUNDAMENTALES QUE DETERMINAN UNA PRODUCCION ECONOMICA O RENTABLE SON:

1.- Un proyecto funcional lo mas simple posible y de una calidad esttica apropiada.

2.- La seleccin de un material que represente la mejor concomitancia entre las propiedades fsicas, su aspecto exterior, costo y factibilidad para trabajarlo y maquilarlo.


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA3.- La seleccin de los procesos de manufactura para fabricar el producto debe ser de tal suerte que con ello se obtenga la necesaria exactitud y rugosidad y aun costo unitario lo ms bajo posible.

METODOS AVANZADOS DE MANUFACTURA. INGENIERIA CONCURRENTE: Se refiere aun enfoque para el diseo de producto en el cual las empresas intentan reducir el tiempo que se requiere para llevar acabo un nuevo producto al mercado. En una compaa que practica la ingeniera concurrente (o tambin conocida como Ing. simultanea) la planeacin de manufactura empieza cuando el diseo de producto se esta desarrollando El diseo para la manufactura y el ensamble es el aspecto mas importante de la ingeniera concurrente, debido a que tiene el mayor impacto en los costos de produccin y en el tiempo de desarrollo del producto. ELABORACIN RAPIDA DE PROTOTIPOS. Se refiere a la capacidad para disear y producir productos de alta calidad en el tiempo mnimo. Es una familia de procesos de fabricacin singulares, desarrollados para hacer prototipos de ingeniera en el menor tiempo posible. Mencionare tres tcnicas donde ellas dependen de datos de diseo generados en un sistema grafico computarizado. Hablar de esto implica haber de la gran precisin con que se realizan los trazos gracias modelo grafico computarizado de la geometra de partes.

1.- ESTEREOLITOGRAFIA 2.-SINTERIZADO SELECTIVO CON LSER 3.-MODELADO POR DEPOSICIN FUNDIDA


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA1. ESTEREOLITOGRAFIA: es un proceso para fabricar una parte plstica slida a partir de un archivo de datos. generado a partir de un modelo slido mediante un sistema grafico computarizado de la geometra de partes controla un rayo lser. Cada capa tiene .005 a 0.0020 Plg. el laser sirve para endurecer el polmero foto sensible en donde el rayo toca el liquido, formando una capa solida de plstico, que se adhiere a la plataforma. Cuando termina a la capa inicial, se baja la plataforma una distancia igual al grosor de la capa anterior y se forma una segunda as sucesivamente hasta terminar la pieza completa. 2. SINTERIZADO SELECTIVO CON LASER: este proceso es similar al anterior nada ms que en lugar de utilizar un polmero lquido se utilizan polvos y se comprime por el rayo laser hasta formar las capas que van a formar la pieza. 3. MODELADO POR DEPOSICIN FUNDIDA: este proceso se basa en irle dando forma con el rayo laser aun una pieza ya sea de un material similar al de la cera.

BIBLIOGRAFIA

*Apuntes preparados a partir de Jos Ignacio Pedrero Moya: Tecnologa de Mquinas. Tomo I: Fundamentos. Ejes, acoplamientos y apoyos. Madrid, 2005: Universidad Nacional de Educacin a Distancia. This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike2.5SpainLicense.To biela copy of thislicense, visit : http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/es/ or send a letter to Creative Commons, 543 Howard Street, 5th Floor, San Francisco, California, 94105, USA. La composicin de este documento se ha realizado mediante LATEX. Correo: [email protected]. Web: http://narodnaia.googlepages.com


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAKALPAKJIAN, S SCAMID, S 2000 Manufacturing Engineeringand Technologyed, Mikell P. Groover ed. Prentice Hall Fundamentos de Manufactura Moderna, ed. Prentice Hall Apuntes enviados por: Luis Echeverra [email protected]

1.5 Evaluacin


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2. UNIDAD 2: TEORA DEL MAQUINADO DE METALES

TEORA DEL MAQUINADO DE METALES Con la teora del maquinado, se estudian cuales son los diferentes parmetros que intervienen en este proceso de manufactura, y como se interrelaciona unos con otros y en especial como se determinan estos para optimizar al mximo los recursos, disponibles para obtener un producto que cumpla con las especificaciones de diseo, de manufactura, y estndares de calidad, exigidos por la compaa.

2.1 Teora de la formacin de virutaLa geometra de la mayora de operaciones de maquinado prctico presenta complejidad en su ejecucin. Para su anlisis se desprecian muchas de las complejidades geomtricas y los procesos se pueden describir con buena precisin. Se denomina modelo ortogonal ver figura 10. El cual es en dos dimensiones y es una simplificacin del corte real el cual es visto en 3 dimensiones. El modelo de corte ortogonal juega un papel fundamental en el anlisis.


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAFig. 10

MODELO DE CORTE ORTOGONAL El corte ortogonal usa por definicin una herramienta en forma de cua, en la cual el borde cortante es perpendicular a la direccin de la velocidad de corte. Al presionar la herramienta contra el material se forma una viruta por deformacin cortante a lo largo de un plano llamado plano de corte, este forma un ngulo con la superficie de trabajo. Solamente el afilado borde de corte de la herramienta hace que ocurra la falla del material, como resultado la viruta se separa del material original. La herramienta de corte tiene solamente dos elementos geomtricos, el ngulo de ataque y el ngulo o claro de incidencia. El ngulo de ataque determina la direccin de la viruta la cual fluye de la parte de trabajo, y el ngulo del claro el cual brinda un espacio pequeo entre la herramienta y la superficie recin generada. Durante el corte, el borde cortante de la herramienta se coloca a cierta distancia por debajo de la superficie original del trabajo. sta corresponde al espesor de la viruta antes de su formacin t0. Al formarse la viruta a lo largo del plano de corte se incrementa su espesor a tc. La relacin de t0 a tc se llama relacin de grueso de viruta o simplemente relacin de viruta r. La geometra del modelo de corte ortogonal nos permite establecer una relacin importante entre el espesor de la viruta, el ngulo de ataque y el ngulo del plano de corte. Sea ls la longitud del plano de corte. Se verifica fcilmente. Con un arreglo matemtico puede determinarse de la siguiente manera: La deformacin cortante ocurre a lo largo del plano de corte puede estimarse al examinar la figura. La figura 11 (a) muestra laJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAdeformacin cortante aproximada, en la que una serie de placas paralelas se deslizan una contra otra para formar la viruta. De acuerdo con la definicin de deformacin cortante, cada placa experimenta la deformacin cortante mostrada en 11 (b); que relacionada con la parte (c) se expresa como:

Fig. 11 La cual puede reducirse a la siguiente definicin de deformacin cortante para el corte de metales: FORMACIN REAL DE VIRUTA Se precisa saber que hay diferencias entre el modelo ortogonal y el proceso de maquinado real. En primer lugar el proceso de deformacin cortante no ocurre sobre un plano. Si el corte tuviera lugar en un solo plano ello implicara que la accin de corte debera ocurrir en forma instantnea, en lugar de hacerlo en un periodo de tiempo finito (aunque breve). Para un material que se comporta en forma real, la deformacin cortante debe ocurrir dentro de una zona delgada de corte, ms que un plano de espesor cero. Este es el modelo ms realista del proceso, el cual se ilustra en la figura. Experimentos realizados en la zona de corte de metal han demostrado que espesor de la zona de corte es solamente unas pocas milsimas de longitud


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAEn segundo lugar existe un corte adicional como un corte secundario, el cual resulta de la friccin entre la herramienta y la viruta al deslizarse a lo largo de la cara inclinada de la herramienta. Su efecto aumenta con el incremento de la friccin entre la herramienta y la viruta. Las zonas de corte primario y secundario se pueden ver en la figura 12.

Fig. 12 En tercer lugar, la formacin de la viruta depende del tipo de material que se mquina y las condiciones de corte de la operacin. Se pueden distinguir tres tipos bsicos de de viruta. 1. Viruta discontinua. Cuando se maquinan materiales relativamente frgiles (ejemplo hierro fundido) a bajas velocidades de corte, la viruta se forma frecuentemente en segmentos separados. Esto tienden a impartir una textura irregular a la superficie maquinada. Una alta friccin en la herramienta-viruta y los avances y profundidades grandes de corte promueven la formacin de este tipo de viruta. 2. Viruta contina. Cuando se cortan materiales de trabajo dctiles a altas velocidades, con avances y profundidades pequeas, se forman virutas largas y continuas. Cuando se forma este tipo de viruta se obtiene un buen acabado superficial. Un borde cortante bien afilado en la herramienta y una baja friccin herramienta-viruta crean el ambiente propicio para la formacin de viruta continua.


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA3. Viruta contina con acumulacin en el borde. Cuando se maquinan materiales dctiles a bajas velocidades o medias, la friccin entre la herramienta y la viruta, tienden a causar adhesin de porciones de material de trabajo en la cara inclinada de la herramienta. Esta formacin de se llama acumulacin en el borde. La formacin de esta acumulacin es de naturaleza cclica; se forma y crece, luego se vuelve inestable y se rompe. Gran parte de la acumulacin de de desecho se lleva la viruta. Sin embargo, algunas porciones pueden incorporarse a la superficie de trabajo recin formada, ocasionando que la superficie se vuela rugosa.

2.2 Relaciones de fuerza y Ecuacin de MerchantSe pueden definir varias fuerzas con respecto al modelo de corte ortogonal. Con base en estas fuerzas, se puede definir el esfuerzo cortante, el coeficiente de friccin y algunas otras relaciones. FUERZAS DE CORTES EN LOS METALES Considere las fuerzas que actan en la viruta durante el corte ortogonal que se muestra en la figura 10. Las fuerzas que la herramienta aplica en la contra la viruta se pueden discernir en dos componentes, mutuamente perpendiculares: 1. Fuerza de Friccin F. Es la fuerza de friccin entre la herramienta y la viruta que resiste el flujo de viruta a lo largo de la cara inclinada de la herramienta. 2. Fuerza normal a la friccin N. Es la fuerza perpendicular a la friccin. Los dos componentes se pueden usar para definir el coeficiente de friccin entre la herramienta y la viruta: La fuerza de friccin y su fuerza normal se pueden sumar de manera vectorial para formar una fuerza resultante R, la cual se orienta en unJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAngulo , llamado ngulo de friccin. El ngulo de friccin se relaciona con el coeficiente de friccin de la siguiente manera: Adems de las fuerzas de la herramienta que actan sobre la viruta, el trabajo impone dos componentes de fuerza sobre la viruta:

3. Fuerza cortante Fs. Es la fuerza que causa la deformacin de corte que ocurre en el plano de corte.

4. Fuerza normal a la cortante Fn. Es la fuerza normal a la cortante. Con base en la fuerza de corte podemos definir el esfuerzo cortante que acta a lo largo del plano corte entre el trabajo y la viruta: El esfuerzo cortante determinado por la ecuacin 8 representa el nivel requerido de esfuerzo para realizar las operaciones de maquinado. En principio, este esfuerzo es igual al esfuerzo cortante del material de trabajo bajo las condiciones en las que ocurre el corte.

La suma vectorial de las fuerzas componentes Fs y Fn da por resultado la fuerza resultante R. Para que las fuerzas que actan sobre la viruta se encuentren balanceadas, la resultante R debe ser igual en magnitud, pero en direccin opuesta y colineal con la resultante R.

5. Fuerza cortante Fc. Es la fuerza que va en direccin del corte, la misma direccin de la velocidad de corte v. 6. Fuerza de empuje Ft. Es la fuerza que van en direccin de t0. Es perpendicular a fuerza de corte. La fuerza de corte y la fuerza de empuje se muestran en la figura 13 (b) junto con la fuerza resultante R. La direccin respectiva de esta fuerza es conocida as que los transductores de fuerza en el dinammetro pueden alinearse en concordancia.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIATomando como base las fuerzas que pueden calcularse, es posible derivar las ecuaciones para relacionar los cuatro componentes de la fuerza que no pueden medirse. Usando el diagrama de fuerzas de la figura 14. Se puede definir las siguientes relaciones trigonomtricas. 7. Fuerza cortante Fc. Es la fuerza que va en direccin del corte, la misma direccin de la velocidad de corte v. 8. Fuerza de empuje Ft. Es la fuerza que van en direccin de t0. Es perpendicular a fuerza de corte. La fuerza de corte y la fuerza de empuje se muestran en la figura 10 (b) junto con la fuerza resultante R. La direccin respectiva de esta fuerza es conocida as que los transductores de fuerza en el dinammetro pueden alinearse en concordancia. Tomando como base las fuerzas que pueden calcularse, es posible derivar las ecuaciones para relacionar los cuatro componentes de la fuerza que no pueden medirse. Usando el diagrama de fuerzas de la figura 15. Se puede definir las siguientes relaciones trigonomtricas. ECUACIN DE MERCHANT Es una relacin importante en el corte del metal, la cual fue derivada por Eugene Merchant. La derivacin esta basada en la suposicin de corte ortogonal, pero su validez general se extiende a operaciones de maquinado en tres dimensiones. Merchant empez con la definicin de esfuerzo cortante, expresado mediante la siguiente relacin. l se bas que entre los ngulos posibles que emanan del borde cortante de la herramienta donde puede ocurrir la deformacin de corte, hay un corte de ngulo que predomina. En este ngulo, el esfuerzo cortante es precisamente igual que la resistencia de corte del material, razn por la cual la deformacin cortante ocurre en este ngulo. El esfuerzo cortante es menor para otros ngulos posibles, por lo tanto la deformacin cortante y por ende la viruta no puede ocurrir en otros ngulos. El ngulo en cuestin se puede determinar tomando la derivada del esfuerzo cortante en la ecuacin E.4 con respecto a e igualando la derivada a cero. Resolviendo para se obtiene la ecuacin de Merchant.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA2.3 Relacin entre potencia y energa de maquinadoEl sistema de fuerzas que intervienen en un proceso de corte tridimensional consta de tres componentes, las cuales se definen a continuacin: Fuerza de Corte Fc: Es la que acta en el vector velocidad de corte. Esta fuerza es la que requiere mayor cantidad de potencia, el 99% de esta, para realizar el proceso. Fuerza de Avance Ft: Es la fuerza avance y consume el 50 % de la fuerza de corte Fc y acta en direccin de avance de la herramienta, y corresponde solo a un pequeo porcentaje de la potencia, debido a que las velocidades de avance son pequeas. Fuerza Radial Fr: Es perpendicular a la superficie de mecanizado. Esta a su vez es el 50% de la fuerza de avance Ft y su contribucin a las necesidades de potencia son bajas. La energa por unidad (potencia) de tiempo, o potencia para corte est determinada como sigue:

En caballos de fuerza (HP) la potencia de maquinado en esta dada por:

En donde HPc ser la potencia neta o bruta requerida para realizar el corte de los metales, la cual es generada por la mquina herramienta, usada en el proceso de maquinado y es ms grande que la potencia de corte. En la cual HPg es la potencia entregada por el motor de la mquina herramienta, expresada en caballos de potencia y E es la eficiencia de la


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAmquina herramienta, donde el valor tpico de esta, se encuentra alrededor del 90%.

HPu es la potencia unitaria consumida por unidad de volumen de corte y en la cual se verifica, que MRR es la velocidad de remocin de material, y la cual se determina mediante el producto.

La potencia unitaria puede ser expresada en trminos de la potencia unitaria U, tambin conocida como energa especifica y la cual se determina como sigue: ENERGIA DE MAQUINADO Los datos provenientes de tablas de la potencia especfica de corte esencialmente provienen de la energa requerida para tal corte. Esencialmente la mayora de la energa que se consume en la cizalladura y el rozamiento en la superficie de contacto entre la herramienta y viruta. Le ecuacin E.5 nos permite determinar su valor.

2.4 Temperatura de corteTEMPERATURA En todas las operaciones de maquinado la energa disipada se convierte en calor lo cual eleva la temperatura en la zona de corte. En este sentido la temperatura influye en la resistencia, dureza y desgaste de laJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAherramienta de corte, producir cambios en las dimensiones de la pieza. Tambin puede altear trmicamente la pieza de trabajo de forma tal que sus propiedades mecnicas se van alteradas, este incremento puede verse en la figura 16.

Fig. 16

Adems cuando la herramienta de corte est incidiendo sobre la pieza de trabajo, la viruta empieza a desprenderse y las fluctuaciones de temperatura son muy elevadas ocasionando un choque trmico, y para un acero los niveles de temperatura se presentan desde los 650 a 700C en la zona de corte cuando la viruta se esta desalojando, la temperatura va disminuyendo una vez que se extiende por la pieza de trabajo y el calor se va disipando como se puede observar en la figura 17

Fig. 17JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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2.5 Evaluacin


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3. UNIDAD 3: TECNOLOGA DE LAS HERRAMIENTAS DE CORTE

TECNOLOGA DE LAS HERRAMIENTAS DE CORTE En los procesos de maquinado de materiales las herramientas de corte, juegan un papel fundamental dentro del desarrollo de las labores, para llevar a cabo la manufactura de un producto, como tal. Por tanto es de suma importancia conocer cuales son su propiedades mecnicas, los materiales con que estn fabricadas, su geometra y los fluidos usados para prolongar la vida estas, por que de esto depende la eficacia y eficiencia de estos procesos.

3.1 Vida de las HerramientasLas herramientas durante el trabajo estn sometidas a las acciones siguientes: a. Grandes esfuerzos localizados b. Altas temperaturas c. Deslizamiento de la viruta por la superficie de ataque d. Deslizamiento de la herramienta de trabajo por la superficie mecanizada. Estas condiciones inducen el desgaste de la herramienta que, a su vez, afecta en forma negativa la vida de la herramienta, la calidad de la superficie mecanizada y su exactitud dimensional, y en consecuencia la economa de las herramientas de corte. Analizaremos por separado el desgaste de la herramienta en la superficie de incidencia y luego el desgaste en la superficie de ataque.


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DESGASTE Y FALLA En general, el desgaste de la herramienta es un proceso gradual, muy parecido al desgaste de la punta de un lpiz ordinario. La rapidez del desgaste depende de los materiales de la herramienta y de la pieza, la forma de la herramienta, el fluido de corte, los parmetros del proceso (como la velocidad de corte, avance y profundidad de corte) y las caractersticas de la mquina herramienta. Existen dos tipos bsicos de desgaste, que corresponden a dos regiones de la herramienta: desgaste de flanco y desgaste de crter. Existen tres formas posibles de falla en la herramienta de corte: a. Falla por fractura. Este modo ocurre cuando la fuerza de corte se hace excesiva en la punta de la herramienta, causando una falla repentina por fractura. b. Falla por temperatura. Esta falla ocurre cuando la temperatura de corte es demasiado alta para el material de la herramienta, causando ablandamiento en la punta, deformacin plstica y prdida del filo en el borde. c. Desgaste gradual. El desgaste gradual del borde cortante ocasiona prdida de la forma de la herramienta, reduccin de la eficiencia del corte, desgaste acelerado y falla final de la herramienta, de forma similar a la falla por temperatura. DESGASTE DE FLANCO El desgaste de flanco se presenta en la superficie de incidencia de la herramienta, y en general se atribuye a: (a) frotamiento de la herramienta sobre la superficie mecanizada, que causa desgaste adhesivo y /o abrasivo, y (b) alta temperatura que afecta las propiedades del material de herramienta y la superficie de la pieza. DESGASTE DE CRTER El desgaste de crter se presenta en la superficie de ataque de la herramienta y, ya que cambia la geometra de la inter-cara entre viruta y herramienta, afecta al proceso de corte. Los factores ms importantesJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAque influyen sobre el desgaste de crter son: (a) la temperatura de la intercara herramienta viruta y (b) la afinidad qumica entre los materiales de herramienta y pieza. Adems, los factores que influyen sobre el desgaste de flanco tambin influyen sobre el desgaste de crter. CONCLUSIONES 1. El aumento de temperatura es consideracin importante, porque puede tener efectos adversos sobre la vida de la herramienta, y tambin sobre la exactitud dimensional y la integridad superficial de la pieza mecanizada. 2. Dos clases principales de desgaste de la herramienta depende de las caractersticas de los materiales de la pieza y de la herramienta, de la velocidad de corte, avance, profundidad de corte y fluidos de corte, as como de las caractersticas de la mquina herramienta. 3. Al aplicar la relacin de Taylor a una operacin de mecanizado tpica, la velocidad de corte debe permanecer constante durante dicha operacin.

3.2 Materiales para herramientasLas herramientas de torneado se diferencian en dos factores, el material del que estn constituidas y el tipo de operacin que realizan. Segn el material constituyente, las herramientas pueden ser de acero rpido, metal duro soldado o plaquitas de metal duro (widia) intercambiables. La tipologa de las herramientas de metal duro est normalizada de acuerdo con el material que se mecanice, puesto que cada material ofrece unas resistencias diferentes. El cdigo ISO para herramientas de metal duro se recoge en la tabla ms abajo. Cuando la herramienta es de acero rpido o tiene la plaquita de metal duro soldada en el portaherramientas, cada vez que el filo se desgasta hay que desmontarla y afilarla correctamente con los ngulos de corte especficos en una afiladora. Esto ralentiza bastante el trabajo. Por ello, cuando se mecanizan piezas en serie lo normal es utilizarJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAportaherramientas con plaquitas intercambiables, que tienen varias caras de corte de usar y tirar y se reemplazan de forma muy rpida. Plato y perno de arrastre Brocas de centraje de acero rpido. Herramienta de metal duro soldada.

Fig. 18

CARACTERSTICAS DE LAS PLAQUITAS DE METAL DURO La calidad de las plaquitas de metal duro (Widia) se selecciona teniendo en cuenta el material de la pieza, el tipo de aplicacin y las condiciones de mecanizado. La variedad de las formas de las plaquitas es grande y est normalizada. Asimismo la variedad de materiales de las herramientas modernas es considerable y est sujeta a un desarrollo continuo.


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Fig. 19

Los principales materiales de herramientas para torneado son los que se muestran en la tabla siguiente.

La adecuacin de los diferentes tipos de plaquitas segn sea el material a mecanizar se indican xa continuacin y se clasifican segn una Norma ISO/ANSI para indicar las aplicaciones en relacin a la resistencia y la tenacidad que tienen. CDIGO DE CALIDADES DE PLAQUITAS


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CDIGO DE FORMATOS DE LAS PLAQUITAS DE METAL DURO Como hay tanta variedad en las formas geomtricas, tamaos y ngulos de corte, existe una codificacin normalizada compuesta de cuatro letras y seis nmeros donde cada una de estas letras y nmeros indica una caracterstica determinada del tipo de plaquita correspondiente. Ejemplo de cdigo de plaquita: SNMG 160408 HC


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Las dos primeras cifras indican en milmetros la longitud de la arista de corte de la plaquita. Las dos cifras siguientes indican en milmetros el espesor de la plaquita. Las dos ltimas cifras indican en dcimas de milmetro el radio de punta de la plaquita. A este cdigo general el fabricante de la plaqueta puede aadir dos letras para indicar la calidad de la plaqueta o el uso recomendado.

3.3 Geometra de las herramientasHERRAMIENTAS DE TRABAJO Las herramientas de corte son diseadas con filos cortantes con el fin de minimizar el contacto de rozamiento entre la herramienta y la pieza de trabajo. Las variaciones en la forma de la herramienta cortante influyen en la vida de esta, acabado superficial de la pieza de trabajo y la cantidad de fuerza requerida para obtener una viruta de material matriz.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIALos ngulos existentes en una herramienta son los llamados ngulos bsicos de esta, y estos componen a su vez la llamada geometra de la herramienta. La designacin de cualquier herramienta contiene una lista de estos ngulos, en grados, y tamaos de radio de nariz, este mtodo numrico ha sido estandarizado por la Asociacin de Americana Estndares, tal como se ilustra en la figura.

Fig. 20

ngulo de ataque complementario: Este ngulo entre la cara de la herramienta y la lnea paralela a la base del porta-herramienta. Este ngulo es medido en un plano que es paralelo al filo cortante lateral y perpendicular a la base. Las variaciones de este ngulo afectan a la direccin de la viruta. Conforme este ngulo es incrementado mientras otras condicionesJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIApermanecen constantes, la vida de la herramienta se incrementa mientras la fuerza de corte requerida disminuye. ngulo de ataque principal: Este es definido por el ngulo que est entre la cara de la herramienta y el plano paralelo a la base de la herramienta. Es medido en un plano perpendicular a la base del porta-insertos y el filo cortante lateral. Las variaciones de este ngulo afectan a la direccin del flujo de viruta. Conforme este ngulo es incrementado se prolonga la vida de la herramienta, se disminuye al fuerza de corte requerida y se mejora al acabado superficial. ngulo de alivio final: Este es el ngulo que existe entre el final del flanco y la lnea perpendicular a la herramienta. El propsito de este ngulo es el de prevenir el rozamiento entre la pieza de trabajo y el final del flanco de la herramienta. Un ngulo de alivio excesivo reduce la resistencia de la herramienta por lo que dicho ngulo no debe ser ms grande de lo necesario. ngulo de alivio lateral: Este ngulo esta entre en flanco lateral de la herramienta y la lnea perpendicular a la base. Este ngulo tiene el mismo funcionamiento que al ngulo de alivio final. En las operaciones de torneado este debe ser los suficientemente largo para permitir que hombro de la herramienta avance. ngulo de corte final: Este es ngulo que esta entre el flanco lateral de la herramienta y la lnea perpendicular al mango de la herramienta. El propsito de este ngulo es no permitir el rozamiento entre el filo de la herramienta y la pieza de trabajo. Un excesivo ngulo de corte final reduce la resistencia de la herramienta sin ningn beneficio. ngulo lateral de corte: Este ngulo esta entre el filo de corte en la parte lateral del mango de la herramienta.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAEste filo provee de la mayor accin de corte por que debe ser mantener siempre el filo de este. Incrementando este ngulo el ancho de la viruta se hace lo ms grueso posible e influye en la direccin del flujo de la viruta. Un filo lateral excesivo debe ser evitado, por que produce vibraciones, razn por la cual se debe evitar afilar en exceso. Conforme este ngulo se afecta la vida de la herramienta se aumenta mientras el acabado superficial se disminuye. En instancia esto ser perdido si existen vibraciones. Radio de nariz: El radio de nariz conecta los filos laterales y finales, y debe ser mezclado, en cada uno de estos filos para poder facilitar el trabajo pesado. A pesar que los chaflanes son utilizados para poder dar forma al radio de nariz, los resultados ms satisfactorios son cuando estos se hacen en forma de arco. Las herramientas de punta tienen un radio de nariz igual a cero, y el incrementar el radio de nariz desde cero evita una alta concentracin de calor en la punta cortante. Cuando el radio de nariz es incrementado la vida de la herramienta y el acabado superficial son aumentados; tambin se presenta una reduccin en las fuerzas de corte. Sin embargo, existe un limite del tamao de nariz que debe ser considerado por que se presentaran vibraciones si este es demasiado grande.

3.4 Fluidos para CorteLUBRICANTES PARA METALES En el trabajo de maquinado de metales, especialmente donde intervienen tornos automticos, fresadoras, mquinas roscadoras, etc., el frotamiento y el corte de los metales originan elevadas temperaturas que es necesario evitar a fin de facilitar la operacin.


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAEsto se consigue con el empleo de lquidos lubricantes especiales para el maquinado; estos liquidas se proyectan o aplican a la herramienta y al material en el punto de contacto durante la operacin. Los lquidos lubricantes facilitan el trabajo en distintas formas: En primer trmino, mantienen la herramienta y la pieza a una temperatura moderada, que reduce el desgaste de la herramienta. Adems al evitar una dilatacin excesiva, simplifican la tarea del terminado de la pieza con la medida exacta prevista. En segundo trmino, los lubricantes especiales para maquinado reducen el consumo de energa debido a sus propiedades lubricantes. En tercer lugar, impiden que la viruta de desalojo se suelde a la herramienta, cosa que puede ocurrir cuando se maquinan aceros tenaces. Tienen adems estos lubricantes. la propiedad de mejorar la terminacin de las superficies, arrastrar las virutas y proteger contra la corrosin. Antes de la aparicin de estos productos en el mercado, era comn en los talleres de maquinado de metales el empleo de agua jabonosa con pequeos agregados de querosn tambin soluciones acuosas de carbonato de sodio preparadas sin ningn contralor; pero estas soluciones no tienen un efecto lubricante apreciable y actan virtualmente tan solo por medio de enfriamiento. Los aceites para maquinado se clasifican en dos grupos principales que comprenden: ACEITES EMULSIONABLES Y ACEITES PUROS Los primeros forman emulsiones con el agua y son aplicados en esta forma. Los aceites son compuestos de aceites minerales combinados con aceites de origen animal. Las propiedades que debe tener el aceite para maquinado de metales dependen de las operaciones a que se destina en particular. Pese a estas consideraciones de orden tcnico, las mismas pueden ser modificadas en el campo de la prctica de acuerdo al tipo de metal que se trabaja y la clase de operacin que se efecta. La preparacin de estos compuestos para el maquinado de metales, es una base promisora para la iniciacin de una industria que bienJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAestudiada y perfeccionada con acertado criterio prctico, puede ser fuente de recursos para el futuro de los jvenes emprendedores. Veamos algunas frmulas de lubricantes del tipo que nos ocupa, comenzando por los ms simples, pero de reconocida eficacia. Frmula Vaselina lquida liviana 290 cc Agua Pura 250 cc Aceite Rojo . 90 cc Soda Caustica .. 10 gr

La preparacin se hace en dos partes: primero se disuelve la soda custica en el agua; aparte se mezcla el aceite rojo con la vaselina lquida, agitando bien, y despus se incorpora la primera disolucin agitando prolijamente el preparado, que debe presentar un aspecto lechoso, quedando listo para envasar. COMPUESTO DE ACEITE PARA CORTAR Se trata de una mezcla de aceite mineral liviano, con un 15 a 30 % de aceite de grasa de cerdo. Esta variacin en el porcentaje de grasa de cerdo depende de las operaciones de maquinado a que se destine y de las velocidades desarrolladas en las mismas. Est especialmente indicado para tornear, taladrar y fresar acero y hierro forjado. Es conveniente que el aceite de grasa de cerdo no contengan ms del 5% de cidos grasas libres, pues en las temperaturas desarrolladas durante el corte y la friccin, estos cidos suelen atacar el metal.

3.5 Evaluacin


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4. UNIDAD 4: OPERACIONES DE MAQUINADO

Todas la operaciones de maquinado conllevan a la formacin de viruta a travs de la deformacin de la pieza de trabajo con ayuda de una herramienta de corte. Adems la cantidad de deformacin de material que sufre no solo determina la calidad de superficies maquinadas. En principio este captulo trata del estudio de los diferentes tipos de operaciones que son de uso comn el maquinado de metales, y como estos se interrelacionan, para dar origen a un producto.

4.1 Torneado y operaciones afinesTORNEADO Y OPERACIONES AFINES Se denomina torno (del latn tornus, y este del griego , giro, vuelta) a un conjunto de mquinas herramienta que permiten mecanizar piezas de forma geomtrica de revolucin. Estas mquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnolgicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolucin industrial, el torno se ha convertido en una mquina bsica en el proceso industrial de mecanizado.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAEl torno es una mquina que trabaja en el plano porque solo tiene dos ejes de trabajo, normalmente denominados Z y X. La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guas o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve segn el eje X, en direccin radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la herramienta a lo largo del eje de rotacin, produce el cilindrado de la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetra de la pieza se realiza la operacin denominada refrentado. Los tornos copiadores, automticos y de Control Numrico llevan sistemas que permiten trabajar a los dos carros de forma simultnea, consiguiendo cilindrados cnicos y esfricos. Los tornos paralelos llevan montado un tercer carro, de accionamiento manual y giratorio, llamado charriot, montado sobre el carro transversal. Con el charriot inclinado a los grados necesarios es posible mecanizar conos. Encima del charriot va fijada la torreta portaherramientas. TIPOS DE TORNOS Actualmente se utilizan en las industrias de mecanizados los siguientes tipos de tornos que dependen de la cantidad de piezas a mecanizar por serie, de la complejidad de las piezas y de la envergadura de las piezas TORNO PARALELO El torno paralelo o mecnico es el tipo de torno que evolucion partiendo de los tornos antiguos cuando se le fueron incorporando nuevos equipamientos que lograron convertirlo en una de las mquinas herramienta ms importante que han existido. Sin embargo, en la actualidad este tipo de torno est quedando relegado a realizar tareas poco importantes, a utilizarse en los talleres de aprendices y en los talleres de mantenimiento para realizar trabajos puntuales o especiales.


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Fig. 20

TORNO COPIADOR Se llama torno copiador a un tipo de torno que operando con un dispositivo hidrulico y electrnico permite el torneado de piezas de acuerdo a las caractersticas de la misma siguiendo el perfil de una plantilla que reproduce el perfil de la pieza. Este tipo de tornos se utiliza para el torneado de aquellas piezas que tienen diferentes escalones de dimetros, que han sido previamente forjadas o fundidas y que tienen poco material excedente. Tambin son muy utilizados estos tornos en el trabajo de la madera y del mrmol artstico para dar forma a las columnas embellecedoras. La preparacin para el mecanizado en un torno copiador es muy sencilla y rpida y por eso estas mquinas son muy tiles para mecanizar lotes o series de piezas que no sean muy grandes.


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Fig. 21

TORNO REVLVER El torno revlver es una variedad de torno diseado para mecanizar piezas sobre las que sea posible el trabajo simultneo de varias herramientas con el fin de disminuir el tiempo total de mecanizado. Las piezas que presentan esa condicin son aquellas que, partiendo de barras, tienen una forma final de casquillo o similar. Una vez que la barra queda bien sujeta mediante pinzas o con un plato de garras, se va taladrando, mandrinando, roscando o escariando la parte interior mecanizada y a la vez se puede ir cilindrando, refrentando, ranurando, roscando y cortando con herramientas de torneado exterior.


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Fig. 22

TORNO AUTOMTICO Se llama torno automtico a un tipo de torno cuyo proceso de trabajo est enteramente automatizado. La alimentacin de la barra necesaria para cada pieza se hace tambin de forma automtica, a partir de una barra larga que se inserta por un tubo que tiene el cabezal y se sujeta mediante pinzas de apriete hidrulico. Estos tornos pueden ser de un solo husillo o de varios husillos: Los de un solo husillo se emplean bsicamente para el mecanizado de piezas pequeas que requieran grandes series de produccin. Cuando se trata de mecanizar piezas de dimensiones mayores se utilizan los tornos automticos multihusillos donde de forma programada en cada husillo se va realizando una parte del mecanizado de la pieza.


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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIATORNO VERTICAL El torno vertical es una variedad de torno diseado para mecanizar piezas de gran tamao, que van sujetas al plato de garras u otros operadores y que por sus dimensiones o peso haran difcil su fijacin en un torno horizontal. Los tornos verticales tienen el eje dispuesto verticalmente y el plato giratorio sobre un plano horizontal, lo que facilita el montaje de las piezas voluminosas y pesadas. Es pues el tamao lo que identifica a estas mquinas, permitiendo el mecanizado integral de piezas de gran tamao.

Fig. 23 TORNO CNC El torno CNC es un tipo de torno operado mediante control numrico por computadora. Se caracteriza por ser una mquina herramienta muy eficaz para mecanizar piezas de revolucin. Ofrece una gran capacidad de produccin y precisin en el mecanizado por su estructura funcional y porque la trayectoria de la herramienta deJORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIAtorneado es controlada a travs del ordenador que lleva incorporado, el cual procesa las rdenes de ejecucin contenidas en un software que previamente ha confeccionado un programador conocedor de la tecnologa de mecanizado en torno.

Fig. 24

ESTRUCTURA DEL TORNO El torno tiene cuatro componentes principales: Bancada: sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte superior lleva unas guas por las que se desplaza el cabezal mvil o contrapunto y el carro principal. Cabezal fijo: contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y las unidades de avance. Incluye el motor, el husillo, el selector de velocidad, el selector de unidad de avance y el selector de sentido de avance. Adems sirve para soporte y rotacin de la pieza de trabajo que se apoya en el husillo.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA Contrapunto: el contrapunto es el elemento que se utiliza para servir de apoyo y poder colocar las piezas que son torneadas entre puntos, as como otros elementos tales como portabrocas o brocas para hacer taladros en el centro de los ejes. Este contrapunto puede moverse y fijarse en diversas posiciones a lo largo de la bancada. Carros portaherramientas: Consta del carro principal, que produce los movimientos de avance y profundidad de pasada y del carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro principal. En los tornos paralelos hay adems un carro superior orientable, formado a su vez por tres piezas: la base, el charriot y el porta herramientas. Su base est apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo en cualquier direccin. Cabezal giratorio o chuck: Su funcin consiste en sujetar la pieza a maquinar, hay varios tipos como el chuck independiente de 4 mordazas o el universal mayormente empleado en el taller mecnico al igual hay chuck magnticos y de seis mordazas. EQUIPO AUXILIAR Se requieren ciertos accesorios, como sujetadores para la pieza de trabajo, soportes y portaherramientas. Algunos accesorios comunes incluyen: Plato de sujecin de garras: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal y transmite el movimiento. Centros: soportan la pieza de trabajo en el cabezal y en la contrapunta. Perno de arrastre: Se fija en el plato de torno y en la pieza de trabajo y le transmite el movimiento a la pieza cuando est montada entre centros. Soporte fijo o luneta fija: soporta el extremo extendido de la pieza de trabajo cuando no puede usarse la contrapunta. Soporte mvil o luneta mvil: se monta en el carro y permite soportar piezas de trabajo largas cerca del punto de corte. Torreta portaherramientas con alineacin mltiple.JORGE ANTONIO NERGRET MEJIA INGENIERO MECNICO UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE CALI-COLOMBIA Email: [email protected]

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JORGE ANTONIO NEGRET MEJIA Plato de arrastre: para amarrar piezas de difcil sujeccin. Plato de garras independientes: tiene 4 garras que actan de forma independiente unas de otras. MOVIMIENTOS DE TRABAJO EN LA OPERACIN DE TORNEADO Movimiento de corte: por lo general se imparte a la pieza que gira rotacionalmente sobre su eje principal. Este movimiento lo imprime un motor elctrico que transmite su giro al husillo principal mediante un sistema de poleas o engranajes. El husillo principal tiene acoplado a su extremo distintos sistemas de sujecin (platos de garras, pinzas, mandrinos auxiliares u otros), los cuales sujetan la pieza a mecanizar. Los tornos tradicionales tienen una gama fija de velocidades de giro, sin embargo los tornos modernos de Control Numrico la velocidad de giro del cabezal es variable y programable y se adapta a las condiciones ptimas que el mecanizado permite. Movimiento de avance: es el movimiento de la herramienta de corte en la direccin del eje de la pieza que se est trabajando. En combinacin con el giro impartido al husillo, determina el espacio recorrido por la herramienta por cada vuelta que da la pieza. Este movimiento tambin puede no ser paralelo al eje, producindose as conos. En ese caso se gira el carro charriot, a

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