Modelo de Corte Ortogonal

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN Laboratorio de Procesos de Mecanización Mecanización

“Modelo de Corte Ortogonal” Nombre:  Jorge Sandoval Hasing Fecha: 27 de agosto del 2014

I término 2014 – 2015

Tabla de contenido OBJETIVOS E INTRODUCCIÓN  ............................................................................................................ 3

PRINCIPIOS Y PRÁCTICA  ..................................................................................................................... 3

PROCESOS DE LA PRÁCTICA Y RESULTADOS ...................................................................................... 4

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................................. 5

REFERENCIAS  ...................................................................................................................................... 5

ANEXOS  ............................................................................................................................................... 5

Cálculos Representativos. ............................................................................................................... 5

Ilustraciones .................................................................................................................................... 6

OBJETIVOS E INTRODUCCIÓN 1. 2. 3. 4.

Aplicar los conocimientos recibidos en clase sobre modelo de corte ortogonal. Observar los diferentes tipos de viruta que se obtienen con diferentes materiales. Familiarizarse con el uso del torno convencional del CAMPRO. Introducir el uso de calibradores vernier.

Para la práctica se brindó 5 tipos de materiales metálicos con los que se quería mostrar la validez del modelo de corte ortogonal, midiendo las dimensiones de su viruta y con otros datos proporcionados, determinar el esfuerzo cortante necesario para llevar a cabo dicha acción de mecanizado. Para llevar a cabo la práctica se determinaron, ya sea por medición o por cálculo, los parámetros que demanda la ecuación de Merchant tales como ángulo de inclinación de la herramienta, fuerza cortante, espesor y ancho de viruta, fuerza de empuje entre otros factores. Finalmente la ecuación nos ayudó a estimar el esfuerzo cortante “teórico” aplicado en el

mecanizado, los que comparamos con los valores reales para cada material.

PRINCIPIOS Y PRÁCTICA Las ecuaciones que citaremos en esta práctica hacen referencia al esquema del modelo de corte ortogonal, a continuación:

Ilustración 1. Desplazamiento de planos basado en modelo de corte ortogonal.

Ilustración 2. Fuerzas presentes en el mecanizado para mantener el equilibrio.

Con éstos esquemas podemos expresar los parámetros involucrados

 =  ó          cos            =tan− 1sin  Á

  = ∗ sin Á     = 1000∗  ó        = cos  sin     ℎ       =  

 =        =      . Para desarrollar la práctica se usó como datos     

=12°  = 1220   =1095   =265 [⁄]  = 

PROCESOS DE LA PRÁCTICA Y RESULTADOS 1. Determinar la pieza a maquinar en el torno. 2. Colocar bajo el mandril del torno una hoja de papel con el fin de colectar la viruta. 3. Ajustar correctamente la pieza a maquinar, quedando centrada en el mandril para evitar cabeceo al girar o cualquier inconveniente posterior. 4. Determinar los RPM máximos con los que trabajaría el torno. Esto como valor de referencia, ya que en los casos que excedan los RPM posibles de la máquina se utilizarán 1 000RPM para el trabajo. 5. Colocar la cuchilla en la posición correcta. Procedemos a encender el torno. 6. Para cada material la profundidad de corte será de 1 mm, valor el cual se lo programa en el torno y se comienza el mecanizado. 7. Una vez realizada la mecanización, se para la máquina y recolectamos la viruta. 8. Realizamos las medidas de ancho y espesor de la viruta mediante un calibrador vernier. 9. Procedemos a realizar los cálculos respectivos. D (mm)

RPM máx

RPM trabajo

tc (mm)

w (mm)

r

φ (°)

As (mm^2)

Hierro Fundido Acero ASTM 1045

21,25

3970

1000

0,1

0,05

10

82,8

0,005559

451,8575 81287,872

81,3

25,4

3321

1000

0,25

0,9

4

85,5

0,359163

264,9676 737,73584

0,7

Acero Inoxidable Fundición de Aluminio

25,4

3321

1000

0,2

0,81

5

88,5

0,317529

490,6172 1545,1112

1,5

72,2

1168

1000

0,9

0,95

1,111111

53,1

2,828579

1493,918 528,15141

0,5

Bronce

77,4

1090

1000

0,09

0,1

11,11111

85,1

0,03291

874,0451 26558,313

26,6

Material

Tabla 1. Resultados de modelo de corte.

Fs (N)

τ

(N/mm^2)

τ (GPa)

τ teo

(GPa) 9,5 4,15 2,7 3,6 2,3

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

Fue posible aplicar el modelo de corte ortogonal para estimar los esfuerzos cortantes aplicados a la pieza de trabajo en el mecanizado.



Para los materiales tenaces, la viruta que producen es más larga y enredada que los materiales frágiles cuya viruta se asemeja a una limadura de material debido a su diminuto tamaño.



La diferencia en el esfuerzo cortante calculado con el teórico se debe a la dependencia de la potencia con el torque y la velocidad angular, puesto que la velocidad usada fue mucho menor a la calculada, el torque aumento y por ende la fuerza cortante.

o

o

Cuidar las condiciones de la máquina herramienta y no exceder las velocidades de corte a pesar que mediante cálculo se haya obtenido valores altos de revolución. No tener contacto directo con las virutas a penas se desprenden del material, puesto que la temperatura es muy elevada.

REFERENCIAS      

http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/arranquedeviruta/ http://es.scribd.com/doc/8262436/31/MODELO-DE-CORTE-ORTOGONAL http://academic.uprm.edu/lrosario/page/4055_clases/corte1.htm http://www.goodfellow.com/E/Phosphor-Bronze.html http://www.matweb.com/search/datasheet_print.aspx?matguid=193434cf42e343fab880 e1dabdb143ba Fotografías cortesía de Anthony Córdova Moreno.

ANEXOS Cálculos Representativos. A manera de ejemplo se tomarán los datos del acero ASTM 1045, y de igual manera se procederá para los demás materiales. Los datos que tenemos de este acero son los siguientes: Diámetro: 25.4 mm Velocidad Corte (herramienta): 265 m/min to= 1 mm Ángulo de virutamiento= 12° Fc=1220 N Ft=1095 N tc= 0.25 mm w=0.95 mm Se calcula las RPM del material, con la siguiente ecuación:

1000∗265/ = 3321   = 1000∗ =  ∗25.4 Siguiendo la recomendación de cuidar la máquina, trabajaremos a 1000 RPM a manera de cátedra. Ahora procedemos a calcular r:

1 = 4  =  = 0.25 Después se procede a calcular el ángulo ϕ:

cosα =tan− ( 4cos12 )=85.5°  φ=tan− 1sinα 14sin12 Toca calcular el área As, con la siguiente fórmula:

1∗0.9 =0.359    = ∗ = sin sin85.5 Calculamos la fuerza Fs mediante la siguiente expresión:

 =  cos  sin = 1220cos85.5  1095sin85.5 = 264.9  Finalmente, obtenemos el esfuerzo cortante definido por:

 = 264.9  =737   0.7   =  0.359   Ilustraciones

Ilustración 3. Materiales a mecanizar, bronce, hierro  fundido, acero inoxidable, aluminio

Ilustración 4. Viruta de Hierro fundido

Ilustración 5. Viruta de acero de transmisión (ASTM 1045)

Ilustración 6. Viruta de acero inoxidable.

Ilustración 7. Viruta de bronce