Laboratorio 1 de Procesos

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Universidad de La Serena Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Mecánica

Laboratorio N°1 Procesos de Fabricación I

Integrantes: Manuel Araya Araya.  Andrea Henríquez Henríquez Castillo. Profesor: José Profesor:  José Castillo. Fecha de entrega: 07/12/2015 entrega:  07/12/2015 Nombre de líder: Andrea líder:  Andrea Henríquez Castillo.

Resumen En el presente informe de laboratorio se mostrara el funcionamiento, montaje y calibración del dinamómetro utilizado para determinar la curva de carga flexión en la mesa de una limadora, además de describir esta máquina herramienta y el movimiento que realiza uno de sus componentes principales que es el carnero.

Abstract In this report laboratory operation, installation and calibration of the dynamometer used for determining the load curve bending a shaper table and describe this machine tool and motion that makes one of its main components is the show ram.

INTRODUCCIÓN Si necesitamos realizar un estudio que permita conocer la influencia de la fuerza de corte vertical y horizontal, que en el torneado o limado cambia de magnitud en la medida en que cambia la medida de los ángulos del buril, requeriremos de un instrumento de medición que conocemos por dinamómetro. Conocer estas fuerzas de corte en operaciones de desbaste por ejem plo en el proceso de torneado, permite relacionar la influencia que tiene el ángulo de corte de la cuchilla relativo al consumo de potencia de la máquina herramienta. Si se tiene un mal ángulo o un afilado irreg ular en la herramienta de corte esto significará un mayor consumo de energía, que se traducirá en elevados costos de operación y afectara en el precio de producción de las piezas a trabajar.

MARCO TEÓRICO La limadora mecánica es una máquina herramienta para el mecanizado de piezas por arranque de viruta, mediante el movimiento lineal alternativo de la herramienta o movimiento de corte.

Figura 1.1 Partes de una limadora.

La mesa que sujeta la pieza a mecanizar realiza un movimiento de avance transversal, que puede ser intermitente para realizar determinados trabajos, como la ge neración de una superficie plana o de ranuras equidistantes. Asimismo, también es posible desplazar verticalmente la herramienta o la mesa, manual o automáticamente, para aumentar la profundidad de pasada. La limadora mecánica permite el mecanizado de piezas pequeñas y medianas y, por su fácil manejo y bajo consumo energético, es preferible su uso al de otras máquinas herramienta para la generación de superficies planas de menos de 800 mm de longitud.

Componentes principales: -Bancada: es el elemento soporte de la máquina, aloja todos los mecanismos de accionamiento, suele ser de fundición y muy robusta. Está provista de guías horizontales sobre las que deslizan el carnero y dos guías verticales sobre las que puede desplazarse verticalmente la mesa.

-Guías -Mesa: sobre las guías verticales de la parte frontal de la bancada se apoya un carro provisto de guías horizontales sobre las que se desplaza la mesa propiamente dicha, por tanto puede moverse verticalmente por desplazamiento vertical del carro. -Carnero o carro: es la parte móvil de la máquina, desliza sobre guías horizontales con forma de cola de milano, situadas en la parte superior de la bancada y en cuya parte frontal hay una torreta provista de un portaherramientas en el que se fija la herramienta de corte. -Mecanismo de accionamiento del carnero: Hay varios tipos: por cremallera, por palanca oscilante y plato-manivela o hidráulico.

Movimientos de la Limadora -Movimiento Principal o de Corte (Herramienta). -Movimiento de Avance (Mesa). -Movimiento de Ajuste o Profundidad (Carro porta Herramienta). La cepilladora es una máquina que trabaja según los principios del cepillado mecánico. El movimiento de corte en el cepillado lo tiene la pieza, que se desplaza longitudinalmente; el movimiento de avance y el movimiento de penetración lo tiene la herramienta, al moverse transversal y verticalmente de forma adecuada. En el Limado el movimiento de corte solo lo tiene la Herramienta y la pieza, tiene un movimiento transversal. El movimiento de corte se divide en dos fases bien diferenciadas: la carrera de trabajo y la carrera de retroceso. Durante la carrera de trabajo, la mesa debe acelerarse hasta alcanzar la velocidad de trabajo y después frenarse hasta el reposo. La carrera de retroceso empieza con velocidad inicial nula hasta llegar a la velocidad que se mantiene durante un cierto tiempo, para alcanzar, finalmente, el reposo después de un breve periodo de frenado. Para disminuir el tiempo empleado en la carrera de retroceso, efectuada en vacío (es decir, que durante aquella la herramienta no corta viruta).

EXPERIENCIA Objetivo: Demostrar el funcionamiento, montaje y calibración del dinamómetro en la máquina-herramienta.

Instrumentos y accesorios: 

Dinamómetro “TECQUIMENT PE.1”.



Indicadores de cuadrante “MERCER”.



Falsa herramienta.



Plantilla de posición de la herramienta.



Marco de carga y porta pesas.



Pesas de 5 y 10Kg.

Material: 

No se usa material.

Dinamómetro El dinamómetro para torno es un dispositivo empleado para medir fuerzas de corte en las herramientas empleando el montaje en la torreta. La aplicación principal del dinamómetro es la medición de la fuerzas de corte en operaciones de torneado. También puede ser usado para la calibración de la medición de fuerzas en dispositivos de monitoreo de herr amientas.

Indicador de cuadrante Llamado también reloj comparador, consiste en una caja metálica atravesada por una varilla o palpador desplazable axialmente en algunos milímetros (10 mm para comparadores centesimales y 1 mm. para comparadores milesimales). En su desplazamiento la varilla hace girar, por medio de varios engranajes, una aguja que señalará sobre una esfera dividida en 100 partes el espacio recorrido por el palpador, de tal forma que una vuelta completa de la aguja representa 1 mm. De desplazamiento del palpador y, por consiguiente, una división de la esfera corresponde a 0.01 mm de desplazamiento del mismo. Una segunda aguja más pequeña indica milímetros enteros. El reloj comparador es un instrumento de medición que se utiliza en los talleres e industrias para la verificación de piezas y que por sus propios medios no da lectura directa, pero e s útil para comparar las diferencias que existen en la cota de varias piezas que se quieran verificar. La capacidad para detectar la diferencia de medidas e s posible gracias a un mecanismo de engranajes y palancas, que

van metidos dentro de una caja metálica de forma circular. Dentro de esta caja se desliza un eje, que tiene una punta esférica que hace contacto con la superficie. Este eje al desplazarse mueve la aguja del reloj, haciendo posible la lectura direc ta y fácil de las diferencias de medida. La precisión de un reloj comparador puede ser de centésimas de m ilímetros o incluso de milésimas de milímetros micras según la escala a la que esté graduado. También se presentan e n milésimas de pulgada. El mecanismo se basa en transformar el movimiento lineal de la barra deslizante de contacto en movimiento circular que describe la aguja del reloj. El reloj comparador tiene que ir incorporado a una galga de verificación o a un soporte con pie magnético que permite colocarlo en la z ona de la máquina que se desee. Es un instrumento muy útil para la verificación de diferentes tareas de mecanizado, especialmente la excentricidad de ejes de rotación.

Componentes de un dinamómetro: Componentes: Componentes:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Carátula. Aguja principal. Arillo. Vástago. Husillo. Punta de contacto. Aguja cuenta vueltas. Indicadores pasa / no pasa. Capuchón.

Procedimiento: 1.

Montar el dinamómetro sobre la mesa de una limadora de modo que se pueda calibrar la componente vertical.

2.

Ensamblar la falsa herramienta en la perforación cuadrada del dinamómetro fijándola en su posición adecuada por medio de la plantilla.

3.

Colocar el indicar de cuadrante en cero y el marco de carga sobre la falsa herramienta, por medio de una bolita de acero.

4.

Cargar el dinamómetro por intermedio del porta pesas con incrementos de carga de 10 Kg., anotando la deflexión producida por los instrumentos de carga aplicados.

5.

Repetir la lectura y anotaciones al de scargar el dinamómetro.

6.

Repetir el procedimiento para la componente horizontal, comprobando por medio de un nivel la posición horizontal del dinamómetro.

Datos medidos La tabla 1.1 muestra los datos medidos para la presente experiencia, en donde el peso está medido en kilogramos y la carga y descarga en milímetros.

Peso

Componente Vertical Carga Descarga

Componente Horizontal Carga Descarga

0

0,000

0,000

0,000

0,001

10

0,004

0,040

0,003

0,004

20

0,008

0,008

0,008

0,008

30

0,012

0,013

0,012

0,013

40

0,016

0,016

0,016

0,018

50

0,020

0,022

0,020

0,022

60

0,024

0,026

0,025

0,026

70

0,029

0,030

0,030

0,030

80

0,034

0,034

0,034

0,035

90

0,038 0,038 0,039 Tabla 1.1 Datos medidos en la experiencia.

0,039

100 90     ] 80    g    K     [ 70    a     d 60    a    c    i 50     l    p    A 40    a    g 30    r    a    C 20 10 0

Componente Vertical

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Deformación [ m] Carga

Descarga

Figura 1.2 Gráfica de Carga y Descarga en la componente vertical.

Regresión Lineal: (Componente Vertical) Las líneas de tendencia arrojadas por el programa fueron las siguientes:

ó = 0,4231 ∗  − 0,5395 ó = 0,4291 ∗  − 0,2099

100

Componente Horizontal

90     ]    g    K     [    a     d    a    c    i     l    p    A    a    g    r    a    C

80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50

Deformación [ m] Carga

Descarga

Figura 1.3 Gráfica de Carga y Descarga en la componente horizontal.

Regresión Lineal: (Componente Horizontal) Las líneas de tendencia arrojadas por el programa fueron las siguientes:

ó = 0,4378 ∗  − 0,9989 ó = 0,4322 ∗  + 0,1539

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS Según los datos medidos solo existe deformación residual en la descarga de pesos en la componente horizontal, por lo tanto, para un caso real hay que tener en cuenta el hecho de que cuando en la limadora, la herramienta retroceda de forma horizontal con respecto a la pieza, existirá una desviación de orden de micrómetros que podría ser despreciable dependiendo del grado de precisión requerido para la pieza mecánica terminada. Se calculó también los errores para cada punto, error promedio y desviación estándar:

Peso Carga 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Deflexión [m] Componente Vertical v. regresion % error Descarga

v. regresion

error

0,00E+00

-9,27E-07

0,0

0,00E+00

-5,82E-07

0,0

4,00E-06

3,15E-06

21,4

4,00E-05

3,50E-06

91,2

8,00E-06

7,22E-06

9,8

8,00E-06

7,59E-06

5,1

1,20E-05

1,13E-05

5,9

1,30E-05

1,17E-05

10,2

1,60E-05

1,54E-05

4,0

1,60E-05

1,58E-05

1,5

2,00E-05

1,94E-05

2,8

2,20E-05

1,98E-05

9,8

2,40E-05

2,35E-05

2,0

2,60E-05

2,39E-05

8,0

2,90E-05

2,76E-05

4,9

3,00E-05

2,80E-05

6,6

3,40E-05

3,17E-05

6,9

3,40E-05

3,21E-05

5,6

3,80E-05

3,57E-05

6,0

3,80E-05

3,62E-05

4,8

% error final σ 

2,8 8,4

% error final σ 

4,0 30,8

Tabla 1.3 Error entre datos empíricos y regresión en la componente vertical.

Peso Carga 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Deflexión [m] Componente Horizontal v. regresion % error Descarga

v. regresion

% error

0,00E+00

-4,82E-07

0,0

1,00E-06

1,20E-06

0,0

3,00E-06

4,14E-06

37,9

4,00E-06

5,80E-06

45,0

8,00E-06

8,75E-06

9,4

8,00E-06

1,04E-05

30,0

1,20E-05

1,34E-05

11,4

1,30E-05

1,50E-05

15,4

1,60E-05

1,80E-05

12,4

1,80E-05

1,96E-05

8,9

2,00E-05

2,26E-05

13,0

2,20E-05

2,42E-05

10,0

2,50E-05

2,72E-05

8,9

2,60E-05

2,88E-05

10,8

3,00E-05

3,18E-05

6,1

3,00E-05

3,34E-05

11,3

3,40E-05

3,65E-05

7,2

3,50E-05

3,80E-05

8,6

3,90E-05

4,11E-05

5,3

3,90E-05

4,26E-05

9,2

% error final σ 

11,2 10,1

% error final σ 

14,9 13,0

Tabla 1.4 Error entre datos empíricos y regresión en la componente horizontal. Como se puede observar en las tablas anteriores los resultados de error son:            

El porcentaje de error entre los datos empíricos y la regresión muestra el grado de exactitud que se tendría al tratar de predecir las cargas sobre la herramienta al saber su desplazamiento con respecto a su eje central. Como es evidente, en la componente vertical en descarga, la desviación estándar es relativamente significativa, ya que la deformación medida con un peso de 10 kg está bastante alejada de la recta de regresión lineal, lo que genera dos posibilidades: una, que al momento de medir la deformación, el porta pesas haya estado oscilando afectando de esta manera la medición. La otra posibilidad es que haya habido un error humano en la medición, es decir, que las personas que tomamos aquel dato, no lo hayamos visto claramente debido a la mala visibilidad, poca luz, reflejo de la cubierta del instrumento, etc.

En la limadora, al ser una máquina herramienta de precisión, se debe tener en cuenta las variaciones del desplazamiento en función de la carga ejercida sobre la herramienta de corte debido a que las piezas fabricadas vienen con medidas específicas que se deben cumplir.

CONCLUSIONES En general se podría decir que la regresión es el camino más apropiado para predecir las cargas sobre la herramienta pero con un pequeño grado de incertidumbre debido a variaciones que pueden tener origen en el entorno inmediato a la limadora o por error humano ya que es un método barato y bastante aproximado para prevenir la falla de la herramienta de corte por fract ura al ejercer sobre ella una fuerza excesiva. Una mejora posible al sistema sería montar un dinamómetro digital en tiempo real que midiera las deformaciones y la carga sobre la herramienta en el momento del maquinado y las almacenara para luego hacer un análisis de rendimiento para las herramientas de corte para luego poder decidir cuál e s la más apropiada para cada tarea.

BIBLIOGRAFÍA ♦ “Fundamentos

de la manufactura moderna ”, Mikell Grover.

♦”Herramientas,

máquinas, trabajo ”, Walter Bartsch.