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