Procesos de Fabricacion - Mecanizado(1)

Procesos de fabricación: Mecanizado

Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas

Ingeniería de Sistemas y Automática

Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas

Clasificación de las Tecnologías de Fabricación

Ingeniería de Sistemas y Automática

Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas

Tecnologías de Fabricación Por eliminación de material

Por fusión y moldeo

Por deformación

Por soldadura

Por sinterizado

Arranque de viruta

Moldeado en arena

Forja libre o con estampa

Soldadura eléctrica

Compresión axial

Mecanizados por medios no convencionales

Moldeado en coquilla Moldeado bajo presión

Laminación

Soldadura con gas

Extrusión Estirado

Soldadura por medios no convencionales

Conformado de chapas

Unión por abrasivos

Compactación isostática Extrusión y laminación

Índice:

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Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas

1. Fundamentos del arranque de material 1.

Introducción

2.

Nomenclatura

2. Formación de la viruta 1.

Hipótesis establecidas y relaciones analíticas

3. Teoría de corte 1.

Energía de corte

2.

Teoría de Ernst-Merchant

3.

Teoría de Lee y Shaffer

4. Vida de las herramientas y economía de corte 5. Procesos de mecanizado

Fundamentos (1)

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Máquina Herramienta:

Son máquinas no portables que operadas por una fuente de energía exterior conforman los materiales por arranque de viruta, abrasión, choque, presión, técnicas eléctricas, ..., o una combinación de ellos.

Movimientos fundamentales: •Movimiento fundamental de corte (Mc) •Movimiento de avance (Ma)

Fundamentos (2) Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas

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Fundamentos (3) Herramienta elemental monocorte: •Angulo de inclinación L (λ) •Cara D de corte, anterior o de desprendimiento •Cara I, dorsal, o de incidencia •Plano de referencia de trabajo •Plano de corte •Plano de medida de trabajo •Plano de trabajo •Ángulo de incidencia A (α) •Ángulo de desprendimiento de trabajo C (γ) •Ángulo del filo B (β) •Ángulo de posición de arista de corte K (χ)

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Fundamentos (4) Se consideran tres operaciones básicas: • Torneado • Fresado • Taladrado

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Torneado: •Genera formas cilíndricas •La pieza tiene un movimiento rotativo •La herramienta se desplaza radial o longitudinalmente

Fresado: •Gran versatilidad •La pieza normalmente se mantiene fija •La herramienta gira y se desplaza en una o dos direcciones

Taladrado: •Sólo para mecanizar agujeros •Aún así es la operación más realizada •La pieza se mantiene fija •La herramienta gira y se desplaza longitudinalmente •Puede realizarse en una fresadora

Fundamentos (5)

torneado

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fresado

taladrado

Fundamentos (6) Herramientas específicas para cada aplicación, pero puede hacerse una distinción fundamental: •Herramientas enterizas •Herramientas de placa soldada •Herramientas de plaquita intercambiable (mayor parte de las herramientas actuales)

herramientas enterizas

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Fundamentos (7)

herramienta de placa soldada

herramienta de plaquita intercambiable

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Formación de la viruta (1) Tipos de viruta: •Viruta continua •Viruta continua con filo aportado •Viruta discontinua o quebrada

Hipótesis: •Corte ortogonal L=0 •Material maleable, flujo continuo de viruta •No hay expansión lateral •Herramienta rígida con filo perfecto

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Formación de la viruta (2)

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Formación de la viruta (3) Relación de corte: r=

t sin φ = t v cos(φ - γ )

Grado de recalcado:

ε = 1/ r Deformación plástica: γs =

∆s cos γ = ∆x sin φ cos(φ - γ )

Relación de velocidades: cos γ Vs = V cos(φ - γ )

Vv = V

sin γ cos(φ - γ )

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Formación de la viruta (4)

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Fuerzas y tensiones de corte: Ft = R cos( ρ - γ ) N t = R sin( ρ - γ ) = Ft tan(ρ - γ )

Según las direcciones de corte: Según las direcciones de la cara de desprendimiento:

µ = tan ρ

sin ρ cos( ρ - γ ) cos ρ N = R cos ρ = Ft cos( ρ - γ ) F = R sin ρ = Ft

Según el plano de cizallamiento: Fs = R cos(φ + ρ - γ ) = Ft

Cálculo de ρ:

cos(φ + ρ - γ ) cos( ρ - γ )

tan ρ =

N s = R sin(φ + ρ - γ ) = Ft

N t + Ft tan γ Ft - N t tan γ

sin(φ + ρ - γ ) cos( ρ - γ )

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Teoría de corte (1) Energía de corte:

P = Ft v

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U=

P Ft v Ft = = ∀ tbv tb

Teoría de Ernst-Merchant: Ft = R cos( ρ - γ ) ∂Ft =0 ∂φ

τ s = τ 0 + kσ s ∂Ft =0 ∂φ

π 2φ + ρ - γ = 2

2φ + ρ - γ = C

1a teoría

2a teoría

C = arctan

1 k

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Teoría de corte (2) Teoría de Lee y Shaffer:

φ + ρ -γ =

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π 4

Estas teorías de corte proporcionan funciones que permiten el cálculo del ángulo de cizallamiento

Teoría de corte (3)

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Teoría de Zorev de la fricción en la interfase viruta-herramienta:

Vida de las herramientas (1) Temperaturas en el corte de metales: Método analítico de Cook:

T = 0.4

U vt0 0.333 ( ) ρC K

• T temp. Media en la interfase viruta-herramienta (ºC) •U energía específica de la operación (Nm/mm3) •v velocidad de corte (m/seg) •t0 espesor de la viruta antes de corte (m) •ρC calor específico volumétrico del material (J/mm3-ºC) •K difusividad térmica del material de trabajo (m2/s)

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Vida de las herramientas (2) Desgaste de las herramientas: Por exceso de temperatura Por rotura

Por desgaste progresivo

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Vida de las herramientas (3)

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Formula de Taylor:

VT n = C Generalización de la fórmula:

V = C v P - p A - aT - n

Vida de las herramientas (4)

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Criterios de optimalidad: Tiempo más económico: P = [Tr + (Tm + Tc ) N ]Pm +

N N Pf + Tch Pm np np

∂P =0 ∂V

1 - n Pf + Tch Pm 1 - n Te = = R n Pm n

Tiempo de Máxima Producción: Tu = Tc +

Tch T + Tm + r np N

∂Tu =0 ∂T

Tp =

1- n Tch n

Vida de las herramientas (5) ejemplo:

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