Clase03 Condiciones de Corte

8/8/2019 Clase03 Condiciones de Corte

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Operaciones deOperaciones de

MaquinadoMaquinadoLECCION IIILECCION III

Ing. Ivannia Hasbum., M.Eng.

Sistemas

Modernos deManufactura


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Mquina herramienta

Definicin:Una mquina herramienta es una mquinaaccionada mecnicamente, capaz de sujetar y

sostener la pieza de trabajo y la herramienta, ysimultneamente dirigir y guiar las herramientasde corte o trabajo, o ambas, para realizardiversas operaciones de corte de metales paradar diferentes formas y dimensiones.


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Clasificacin de la mquinas herramientas

Las mquinas herramientas se puedenclasificar de diferentes maneras.

1. Clasificacin con base en el tipo desuperficie generada:a. Mquinas herramientas para trabajo

cilndrico: torno mecnico, torno

revolver, etc.b. Mquinas herramientas de superficieplana: fresadora, cepillo, etc.


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Clasificacin de las mquinas herramientas

2. Clasificacin con base en le propsito de lamquina herramienta:

a. de propsito nicob. de propsito mltiplec. de propsito especiald. mquina de transferencia

e. controlada numricamente


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Clasificacin de las mquinas herramientas

3. Clasificacin con base en la viruta: a. mquinas herramientas que utilizan

herramientas de corte: torno, fresadora, cepillo,etc. b. mquinas herramienta que utiliza abrasivos:

rectificadora, pulidora, etc.


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Torneado

El torno retira el material girando la pieza de trabajocontra una herramienta de corte de un solo punto.Las partes a maquinar se pueden sujetar entre dossoportes rgidos llamados puntos o centros, omediante algn dispositivo como y un plato o mandril


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Torneado


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Maquinas herramientas convencionales:

Operacin: Torno

El trabajo gira a determinada velocidad La herramienta avanza paralela al eje del

trabajo La profundidad de corte es la penetracin

de la herramienta en la superficie originaldel trabajo.


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TORNEADOTORNEADOLa herramienta es aproxima lentamente endireccin paralela al eje de rotacin.

Se efecta en un torno que provee potenciapara rotar la parte a una velocidadrotacional dada y aproximando laherramienta de acuerdo con unaprofundidad de corte.


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Vida til de la herramienta

Al tiempo durante el cual unaherramienta mantiene su capacidad de

maquinado entre dos operaciones deafilado se le conoce como vida til de laherramienta


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Factores que afectan la vida til de laherramienta

La velocidad de corte de la herramienta. Unavelocidad mayor de corte disminuye la vida til de laherramienta.La forma de la herramienta y sus ngulosLa relacin de avance y profundidad de corte.La rigidez de la herramienta, la pieza de trabajo y lamquina.La naturaleza del material que se est cortandoLa compensacin qumica de la herramientaLas operaciones de tratamiento trmico efectuadasen la herramienta.


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Condiciones de cortefresado, taladrado, torneado

Meta: seleccionar la mejor combinacin de laherramienta de corte, profundidad, velocidady avance para producir la geometra final ylograr las tolerancias y acabados deseados enel material especificados por el diseados. Elobjetivo es minimizar el desgaste de laherramienta de corte, dispositivos y la

mquina herramienta y al mismo tiempomaximizar el rendimiento del proceso y losingresos econmicos.


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Variables a considerar. Rigidez del mtodo de sujecin

(dispositivos) Condicin de la herramienta de corte y de

la mquina herramienta C

antidad de piezas a fabricar Caractersticas de la materia prima

(tratamiento, dureza, etc.)


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Procedimiento general: Profundidad de corte (d,p) Velocidad de corte (v, rpm)Avance de corte (fm, ft, fr) Velocidad de remocin (MRR, Q) Fuerza o Potencia requerida (HP) Tiempo de maquinado (T)


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Condiciones de corte

Profundidad de corte (d) 2d= Do-Df o Do-Df = d2

Devaste: 0.125 pulg 0.75 pulg. 3.2 mm 1.9 mm

Acabado: 0.005 pulg 0.124 pulg 0.13 mm 3.1 mm

Velocidad de rotacin en el torneado: N = v*12 / (T * Do)

N= velocidad de rotacin rev/min. v= velocidad de corte en la superficie cilndrica (obtenida de tabla) Do= dimetro original de la pieza.

Df= diametro final de la pieza

Nmero de cortes Nmero de cortes= d/ d max

Factor de conversinpulgadas por minutoso por 1000 en caso dem/min

Especificacin delfabricante


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Avance lineal : f es el avance de la herramienta sobre lasuperficie expresado en (pul/rev) o (mm/rev) obtenido de tablas(valentino pag 444 unidades pulgadas por revolucin)N velocidad de rotacin (revmin)

avance (f) = fm * N

flineal - pulmin (mm min)pulg rev mm/rev

Devaste: 0.010 0.030 0.23 0.75

Acabado: 0.003 0.010 0.07- 2.4

Tiempo de maquinado real esta dado por: Tm = L * nmero de cortes/ f lineal (unidades minutos)

Donde L es la longitud de corte L=l +aLa velocidad volumtrica de remocin esta dado por: pulg3

/min o mm3/min. MRR = v*12 * f * d

Valor de tabla

especificacindel fabricante


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Potencia requerida par la operacin: unidades hp

Hpm = hpu * MRR/ eficiencia del motor de la

mquinaValor sugerido0.9

Valor sugerido de

valentino Pag. 446


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Material: hierro fundido BLN = 190

Herramienta: HSS

D inicial 3.0 Dimetro final: 2.5Profundidad Mx. = 0.1

Longitud de maquinado: 5 pulgadas


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Operaciones relacionados con el torno

careado ahusado Contornos torno

achaflanado tronzadoroscado

perforado taladro moleteado


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Mtodos de sujecin del trabajo detorno

Se usan cuatro mtodos:Montura del trabajo entre los centros

Mandril Boquilla Plato de sujecin


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TORNOTORNO(Formasde sujetar lapieza)(Formasde sujetar lapieza)

Se refiere aluso de doscentros, uno en el cabezal y elotroen elcontrapunto

Lasmordazasse diseanfrecuentemente parasostenerlaparte cilndricasobre eldimetro exterior

Consiste en un buje

tubular con hendiduraslongitudinales

Esun dispositvoparasujetarel

trabajoque se fijaalhusillodeltorno


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Operacin: Taladro El trabajo se mantiene estacionario La herramienta gira y avanza

paralelamente a su eje. El dimetro de la broca determina el

dimetro del agujero. La profundidad de corte es la profundidad

del agujero.


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Taladrado

El taladrado es una operacin de maquinadoque se usa para crear agujeros redondos en

una parte del trabajo.

El taladrado se realiza por lo general con unaherramienta cilndrica rotatoria, llamada

broca, que tiene dos bordes cortantes en suextremo.


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TALADRADOTALADRADOProceso de maquinado en el cual unaherramienta hace un agujero redondoen la pieza de trabajo.Las brocas van de 0.15 a 75 mm.Liberacin de calor y friccin hacenque la profundidad del agujero no sea

mayor a cuatro veces su dimetro.


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Taladrado con brocas helicoidales

Las brocas helicoidales se usanampliamente en la industria para

producir agujeros en forma rpida yeconmica.La punta de la broca tiene la forma

general de un cono. La punta sepuede disearen varias formas, pero eldiseo ms comn es el punta de cincel


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Taladro


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Dos tipos de agujeros:

figura 25.10 pag. 608.


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Condiciones de corte:

RPM =N = v*12 / (T * Dh)N= velocidad de rotacin rev/min.

v= velocidad de corte en la superficie cilndrica(obtenida de tabla)Dh= dimetro de la herramienta: rev min.

Velocidad de avance: pulg /min fm = fr*N ( pul/ rev , mm/ rev)

Factor de conversin

pulgadas por minutoso por 1000 en caso dem/min

Valor de tablas


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Velocidad de remocinQ= MRR = ((T* D

H

2 )/4) * fm

DH DIMETRO DELA HERRAMIENTAPotencia requerida para la operacin: unidades hp

Hpm = hpu * MRR/ eficiencia del motor de la mquinaTiempos para agujeros completos:

Tm = L + 2A fm

T espesor del trabajo pulg. o mmA tolerancia de aproximacin (pul o mm) fr velocidad de avance pulg/min

Tiempo para agujeros ciegos: Tm = L + A

fm donde A= a1

Valor detablas


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TALADRADOTALADRADO(EJEMPLO)(EJEMPLO)

Una operacin de taladrado se va a ejecutar conuna broca HSS de 0.75 pulgadas de dimetrosobre una pieza de acero fundido (Bhn=125) . Elagujero es ciego con una profundidad de 1.5pulgadas. La tolerancia de aproximacin es de 0.1

pulgadas. Calcule las condiciones de corte


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Operaciones relacionadas con eltaladrado

Escariado: Se usa para agrandar ligeramenteun agujero

Roscado interior: se usa para cortar unarosca interior en un agujero existenteAbocardado:se produce un agujeroescalonado en el cual un dimetro msgrande sigue a un dimetro ms pequeoparcialmente dentro del agujero.

Avellanado: es una operacin similar alabocardado salvo que el escaln en elagujero tiene forma de cono


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Operaciones relacionadas con eltaladrado

Centrado: esta operacin taladra unagujero inicial para establecer con

precisin el lugar donde se taladrar elsiguiente agujero.Refrenteado:es una operacin similar al

fresado que se usa para suministrar unasuperficie maquinada plana en la partede trabajo en un rea localizada.


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Operaciones de taladro


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Fresado

El fresado es una operacin demaquinado en el cual se hace pasar una

parte de trabajo enfrente de unaherramienta cilndrica rotatoria conmltiples bordes o filos cortantes


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Operacin: Fresado

La herramienta gira a determinada velocidad. El trabajo avanza en direccin perpendicular al eje

de la herramienta. La profundidad de corte es la penetracin de la

herramienta debajo de la superficie original. La herramienta de corte en el fresado se llama

fresa


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FRESADOFRESADOProceso en el cual una pieza es maquinada atravs de una herramienta que tiene mltiplesfilos y que se llama fresa.El eje de rotacin de la herramienta esperpendicular a la direccin de alimentacin.La geometra creada en fresado es una superficieplana aunque se pueden obtener otrasgeometras dependiendo del tipo de fresa.

La herramienta sufre impacto y calor pues entray sale en cada pasada, por ello la operacin defresado es una operacin de corte interrumpido


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FRESADORAFRESADORA


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Fresado:


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Fresado ascendente: ladireccin delmovimiento de losdientes es opuesto alavance

Fresadodescendente. El

movimiento de lafresa es la mismaque la direccin delavance


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FRESADOFRESADO


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FRESADOFRESADO


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FRESADOFRESADOCondicionesde corteCondicionesde corte

Profundidad:Total= Po Pf

Po: profundidadinicial

Pf: profundidadfinal

Condicin suave mediano duro Dureza 20 - 120 121 220 221 - 425 Profundidad 0.5 * D

h

0.25 * Dh

0.125 * Dh

FRESADOFRESADO


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Velocidadde corte RPM =N = v*12 / (T * Dh)

Dh: dimetro de la herramienta

Avance Fr= ft * nt * N

Velocidad de remocinQ= MRR = w*d*fr

Factor de conversinpulgadas por minutos o por1000 en caso de m/min

Valor de tabla

Nmero dedientes

Dimetro de laherramienta

Profundidad decorte

FRESADOFRESADO


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Potencia requerida para la operacin: unidadeshpHpm = hpu * MRR/ eficiencia del motorde la mquina

Tiempospara completos:

Tm = L + A

fm T espesor del trabajopulg. ommAtolerancia de aproximacin (pul omm)

fm velocidadde avance pulg/min

Valorde tablas

Ajuste= 2*dimetrode laherramienta

FRESADOFRESADO


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FRESADOFRESADO(EJEMPLO)(EJEMPLO)

Una operacin de fresado de superficie seejecuta sobre una pieza rectangular dealuminio con una dureza Brinell de 100. El

material tiene 10 pulgadas de largo y 2pulgadas de ancho. La fresa tiene dosdientes y es de 0.5 pulgadas de dimetro.El material de la herramienta es de HSS.

Cules son las condiciones de corte?


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MAXIMIZANDOLARAZONDEMAXIMIZANDOLARAZONDE

PRODUCCIONPRODUCCIONImplica minimizar el tiempo de maquinado.Para torneado hay tres elementos que contribuyen

al ciclo de produccin: Manejo de la parte (carga y descarga) (Th) Maquinado de la parte (Tm) Cambio de herramienta (Tt)

vidaporproducidaspartesdenmeron

n

TparteT

p

p

tt

!

!/


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PRODUCCIONPRODUCCIONLa suma de los tres tiempos da el tiempo del cicloen minutos:

Si la velocidad de corte se incrementa, el tiempode maquinado decrece y el tiempo de cambio deherramienta por unidad se incrementa. El tiempode manejo permanece estable.

p

tmhc

n

TTTparteT /


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PRODUCCIONPRODUCCION


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PRODUCCION(TORNEADO)PRODUCCION(TORNEADO)Sea el tiempo de maquinado en minutos:

partepormaquinadodeTiempoT

aherramientdeVidaT

T

T

n

fvLDT

m

mp

m

!

!

!

:

***T


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PRODUCCION(TORNEADO)PRODUCCION(TORNEADO)Sea np se puede expresar as:

1

1

1

***

*

n

n

p

m

p

vLD

Cfn

T

Tn


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PRODUCCIONPRODUCCIONEl tiempo del ciclo en minutos ser:

n

nt

hc

Cf

vLDT

vf

LDTT

1

11

*

)***(*

*

** !

TT


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PRODUCCION(TORNEADO)PRODUCCION(TORNEADO)La velocidad mxima y tiempo mximo se puedeexpresar as:

tmax

n

t

max

c

Tn

T

T

n

Cv

dv

dT

*11

*11

0

-


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MINIMIZANDOELCOSTOMINIMIZANDOELCOSTO

PORUNIDADPORUNIDADImplica buscar la velocidad que minimiza el costo.Para torneado hay cuatro componentes quedeteminan el costo: Costo de manejar la parte (Ch) Costo de maquinar la parte (Cm) Costo de cambio de herramienta (CTt)

Costo de la herramienta (Cto)


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PORUNIDADPORUNIDAD

operadordelCostoC

n

CC

n

TCCT

TCC

TCC

o

p

tto

p

mot

mom

hh

!

!

!

!

!

*

*

*0


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PORUNIDADPORUNIDAD

afiladodeto

afiladodeie po

afilarsepuedequevecesden eron

afilablesparaCTn

PC

filosden eron

insertodelecioP

insertosparan

PC

g

g

g

gg

g

tt

e

t

e

tt

cos

*

Pr

!

!

!

!

!

!

!


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PORUNIDADPORUNIDADEl costo total por unidad ser:

n

n

ttoohoc

p

t

p

tomohoc

Cf

vLDCTCvf

LDCTCCT

nC

nTCTCTCCT

1

1

1

*

)***(*)*(*

****

***

TT


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MINIMIZANDOELCOSTOMINIMIZANDOELCOSTOPORUNIDADPORUNIDAD


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PORUNIDADPORUNIDAD

!

!

!

o

tt

min

n

tto

o

min

c

C

CTCo

nT

CTC

C

n

nCv

dvdC

**1

1

*

*

1

*

0

La velocidad mnima que genera mnimo costo y lacorrespondiente vida til de herramienta mnima

son:


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EJEMPLOEJEMPLOUna operacin de torneado se va a ejecutar con unaherramienta de HSS (acero de alta velocidad). Laparte tiene una longitud de 20 pulgadas y undimetro de 4 pulgadas. La alimentacin es de 0.01

pulgadas/rev. El tiempo de carga y descarga de lapieza es de 5 minutos y el cambio de la herramientarequiere de 2 minutos. El costo del operador deltorno es de $30 por hora y la herramienta cuesta $3por filo. Encontrar:

a. La velocidad de corte para una mxima razn deproduccin.b. Velocidad de corte para un costo mnimo


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EJEMPLOEJEMPLO


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SOLUCIONDELEJEMPLOSOLUCIONDELEJEMPLOA. De la tabla anterior se tiene n=0.125 y C=200.

minpiesv

v

Tn

Cv

max

max

n

t

max

/8.143

2*1125.0

1

200

*11

125.0

!

-

!

-

!


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SOLUCIONDELEJEMPLOSOLUCIONDELEJEMPLOA. Con Co=$30/hr, $0.5/min se tiene:

minpiesv

v

CTCC

nnCv

min

min

n

tto

omin

/121

32*5.0

5.0*

125.01

125.0*200

**

1*

125.0

!

!

!

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