FUERZA DE CORTE Y POTENCIA DE MECANIZADO1.OBJETIVO GENERAL:

Familiarizar al alumno con los conceptos de fuerza especfica de corte y potencia requerida en el mecanizado y su relacin con los parmetros de corte empleados en el proceso de mecanizado.

2.OBJETIVOS ESPECFICOS

a)Entregar al alumno la capacidad de cuantificar la potencia y la fuerza de corte necesarias en el mecanizado con herramientas monocortantes.

b) Entregar al alumno la capacidad de cuantificar la potencia y el torque necesarios en el fresado.

c) Entregar al alumno la capacidad de cuantificar la potencia y el torque necesarios en el taladrado.

d)Que el alumno adquiera la capacidad de comparar los valores de fuerzas, torques y potencias obtenidos experimentalmente con los correspondientes valores obtenidos a partir de los modelos matemticos basados en la fuerza especfica de corte.

3.- INTRODUCCIN TERICA

3.1GENERALIDADES

En los procesos de produccin mediante arranque de viruta conviene aprovechar al mximo la potencia disponible de la mquina herramienta con el objetivo de incrementar la productividad o eficiencia.

Un parmetro que da una indicacin de la eficiencia del proceso es la energa consumida por unidad de volumen de material removido, y se conoce como fuerza especfica de corte (ks).

Energa absorbida en el corte por unidad de volumen ks.

Ks = Fc L = Fc ( HP ) (kg/mm2)

Ac L Ac pulg3 / min

Generalmente ks se expresa como fuerza especfica de corte, es decir:

Ks = Fc AcDonde:

Fc = Fuerza de corte (kgf)

Ac = Seccin de corte (mm2)

La fuerza especfica de corte depende del material y puede variar considerablemente de uno a otro, siendo afectada por los cambios en la seccin de corte, ngulos y velocidad. La influencia de estos factores se aprecia en los grficos adjuntos.

Tendencias de la fuerza especfica de corte ks con diferentes factores

Vc(m/min) Vc(m/min)

Tendencias de la fuerza especfica de corte ks con diferentes factores, continuacinLa potencia necesaria para el maquinado resulta del producto de cada componente de la fuerza del maquinado por la respectiva componente de la velocidad de corte.

Potencia de Corte Nc

Nc = Fc x Vc (CV)

60 x 75

Donde:

Vc : Velocidad de corte m

min

Fc : Fuerza de corte

Fuerza de CorteEs la fuerza de maquinado que acta en la direccin del corte (Fc). La magnitud de esta fuerza puede estimarse aplicando frmulas de presin especfica de corte, considerando que:

Fc = ks x Ac (kgf)

Donde:

Ac es la seccin de corte y es igual a:

Ac = a x p bien

Ac = b x h en mm2Frmulas de Potencia Especfica de Corte

Uno de los primeros investigadores que procur expresar analticamente la dependencia de la presin especfica con los factores vistos anteriormente fue Taylor (1908). Sus frmulas son las siguientesKs = 88 para fundicin gris a0,25 p0,07ks = 200 para acero semidulce a0,97Despus de Taylor, varios investigadores siguieron trabajando para expresar valores de fuerza especfica de corte, en forma simple y suficientemente precisa para fines prcticos. Resultados de estos trabajos son la frmula ASME y Nomograma de Kienzle que se da a continuacinPotencia de Avance Na

Na = Fa x Va (CV) 1000 x 60 x 75

Donde:

Va : Velocidad de Avance mm

min

Fa : Fuerza de avance (kgf)

Potencia Efectiva de Corte Ne

Ne = Nc + Na (CV)

La potencia de avance es pequea en relacin con la potencia de corte y se puede aproximar.

Ne = Nc (CV)

FORMULA ASME

Ks = Ca

anCa = Constante del material

n = 0,2 para aceros

n = 0,3 para fierro fundido

Valores de Ca para herramientas de Acero Rpido

MATERIAL DUREZA BRINELL CA

SAE 1020 177 180

SAE 1045 187 215

SAE 4340 302 233

Fundicin media 181 122

Fundicin dura 241 142

Esta tabla tiene validez para la siguiente forma de la herramienta

r

106141/4

3.2 Dinammetro piezoelctrico marca Kistler modelo 5233A-1

Instrumento utilizado para medir las fuerzas del mecanizado (de corte, de avance y rechazo) por medio de tres sensores o discos de los cuales cada uno mide la fuerza de la respectiva componente ( fz, fx, fy ) al recibir cargas elctricas y luego transmitirlas a un controlador con diferentes escalas y este a su vez las emite a un computador conectado, obteniendo as los resultados de las fuerzas.

4.METODO A SEGUIR4.1En primer trmino, el profesor explica al alumno los equipos empleados en el laboratorio, con especial detenimiento en los instrumentos a usar en la medicin de la fuerza de mecanizado.4.2Para el torneado cilndrico, el alumno debe proponer las condiciones de mecanizado a usar en la experiencia basado en el criterio de mxima potencia y respetando las limitantes presentes en el sistema mquina-herramienta-pieza. Y modificando, (la geometra de la herramienta, la velocidad de corte, el avance, la profundidad de corte y el material a mecanizar), se procede a medir y registrar la fuerza de mecanizado resultante.

4.3Realizar la toma de datos de la fuerza de mecanizado variando los parmetros fundamentales del proceso, como son: Velocidad de corte, avance, profundidad de corte, ngulo de desprendimiento, etc.

4.4Repetir los puntos 4.2 y 4.3 para los procesos de fresado y taladrado.5.- VARIABLES A CONSIDERAR

5.1. Procesos de mecanizado usados en el laboratorio, (torneado, fresado, taladrado).

5.3 Parmetros de corte, (velocidad de corte, avance, profundidad de corte geometria de la herramienta y material a mecanizar)

5.4 Condiciones lmites del sistema mquina-herramienta-pieza.

6.- TEMAS DE INTERROGACIN

6.1 Tipos de sistemas de medicin usados para medir la fuerza de mecanizado en los procesos de torneado, fresado y taladrado.

6.2 Capacidades de medicin de estos instrumentos.

6.3 Criterios de clculo de las condiciones de mecanizado para los procesos ya citados.6.4 Seleccin de la herramienta de corte.7.- EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR

7.1 Pi de metro universal. 7.2 Sistema de medicin de la fuerza de mecanizado con hardware y software para la adquisicin de los datos.7.3 Fresadora vertical.

7.4 Fresadora universal.7.5 Torno paralelo con ajuste continuo de las RPM del husillo.

7.6 Herramientas de corte para cilindrado exterior.

7.7 Fresas frontales, tangenciales y de vstago.

7.8 Dispositivos de fijacin del dinammetro en cada mquina herramienta.

7.9 Material para el mecanizado.

8.LO QUE SE PIDE EN EL INFORME

8.1Las caractersticas tcnicas de los instrumentos, de las herramientas y de las mquinas herramienta empleados en el laboratorio.

8.2Descripcin del mtodo seguido.

8.3 Para cada proceso de mecanizado ensayado, presentar los resultados procesados mediante grficos y compararlos con los obtenidos mediante los modelos propuestos en catlogos de herramientas de corte.

8.4Anlisis de los resultados obtenidos, comentarios y conclusiones personales.

8.5La referencia bibliogrfica.

8.6El apndice con:

a.1.Fotografas o esquemas de los procesos de mecanizado experimentados y su interaccin entre las herramientas de corte y el material a mecanizara.2Desarrollo de los clculos correspondientes a cada proceso ensayado.

a.2.Presentacin de resultados.

a.3.Grficos.

a.4.Resultado de la investigacin al tema propuesto por el profesor

9.- BIBLIOGRAFA

9.1

Boothroyd Geofrey Fundamentos del corte de Metales y de las mquinas

Herramientas. Edit. Mc Graw-Hill.9.2

Micheletti Gian Federico Mecanizado por arranque de viruta. Edit. Blume.

9.3Ferraresi, D., Usinagen dos metais

9.4Ferraresi, D., Ensayo de Maquinabilidad de Metales

9.5Pedrs, J.M., El corte en el Torneado y Fresado

9.6Tecquipment, Lathe Tool DynamometerPAGE 1