Problemas 2003 04

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGA

PROCESOS DE MANUFACTURA I

PRACTICA CALIFICADA. Viernes, 12 de diciembre del 2003SOLUCIONARIO

PROBLEMA 4Un torno madrina una pieza de un dimetro de 60 mm hasta 80 mm respectivamente;la operacin de acabado: se requiere un avance de 0,06 mm/rev y una profundidad decorte de 0,5 mm y se establece una velocidad de corte mximo de 40 m/min y, en eldesbasto: se utilizar un avance de 0,5 mm/rev, disponiendo de la velocidad de cortemxima en 28 m/min, la pasada ser de igual profundidad, y la potencia del motorelctrico es 3,5 Kw y dispone de velocidades de salida para el husillo principal de:

n = 21, 26, 32, 40, 50, 62, 78, 97, 120, 188, 234, 290 y 365 rpm.

Para todas las acciones considerar un rendimiento mecnico de 75% y la presinespecfica de corte es 0,17 mm3/s/watt para la operacin de desbasto, y 0,22mm3/s/watt para la operacin de acabado. Se pide determinar:1. La potencia de corte requerida del sistema.2. Nmero de pasadas en el desbasto, y la profundidad de corte.3. Remocin del metal en cada proceso de manufactura.4. Velocidad rotacional y velocidad de corte en cada proceso.5. Tiempo de mecanizado en el devastado.

SOLUCIN:

1. Potencia de corte requerida:

a) Profundidad de pasada:

Desbastado:

a = 0,5 mm/rev

Vc = 28 m/min

Potencia especfica en debastado es:

K = 0,17 mm3/s/watt

.rpm,n

rpm,.

.n

5148

514860

281000

=

==

min/8,221000

120)60(

mVc ==

Potencia efectiva:

Pe = Pm. = 3,5 Kw (0,75) = 2,625 Kw

Potencia de corte:

Pc = Kc. Zw = 0,05min-kw/cm3 x 111,5cm3/min

Pc = 5,557 Kw.

2. Profundidad de pasada desbastado:

d2 = 80 0,5 = 79,5 mm

Autor : Ing. Snchez Valverde. 8 julio 2013Pgina 1

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mmdd

p 75,92

605,79

2

12 =

=

=

Caudal de Viruta:

Zw = Ac. Vc = 4,875 x 22.8 = 111, 5 cm3/min

Ac = a. b = 0, 5 x 9, 75 = 4,875 mm2

Potencia de corte:

Zw

PcKc =

Pc = K. Zw = 0, 05 x 11, 5 = 5,557 kW

Pe < Pc modificar:

Profundidad de pasada: tercera pasada.

mmp

p 25,33

75,9

3===

Zw = 3, 25 x 0, 5 x 22, 8 = 37, 05 cm3/min

Potencia de corte:

Pc = 0, 05 x 37, 05 = 1, 85 Kw.

Pe > Pc (2,625 > 1,85 Kw)..... Correcto

Acabado:

1. Velocidad de giro:

min/m,..n.d.

Vc

rpmn

rpm,.

.

d.

Vc.n

7371000

15080

1000

150

1515980

4010001000

===

=

===

a). Caudal de la viruta:

Zw = 0, 5 x 0, 06 x 37, 7 = 1, 13 cm3/min

3. Potencia de corte:

Pc = Kc. Zw = 0,07 x 1,13 cm3

/min.Kw-min/cm3

Pc = 7, 92 x 10-2 KW (0, 0792)

4. Tiempo de mecanizado:

min14,3120.5,0

60.

150.5,0

.

.====

d

na

LTm

Acabado:

min93,27150.06,0

80.

.===

na

LTm


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PROBLEMA 5

Un tornillo de 3 entradas y con una longitud roscada de 53 mm est siendo tallado en

un torno universal. Para esta operacin se han previsto 5 pasadas iguales, la

rotacin del husillo principal es de 88 rpm y la relacin de transmisin entre elhusillo y el tornillo patrn es 15/8, y el paso igual a 4 mm.

Se pide determinar:

1. El paso del tornillo a construir en mm.

2. El tiempo neto total de ejecucin del roscado, en mm

SOLUCIN

a) Paso del tornillo patrn :patrntornillon

roscaraposiblePasoPTP =

mmPPP TPTP

TP 4==

rpmnnnr

r

rpmn

TPTPHT

T

H

93.46/

8/15

88

====

Entonces de formula:

mmPi

Pi

xPi

xPnPi TPTP

5.1215

73.187

493.46

=

=

==

b) Tiempo de mecanizado long roscado = 53 mm

# entradas = 3

# pasadas = 5 iguales

Entonces: LxZLT =

159353 == xLT

Pero:mmL

TR73.187

=

Entonces:

min0.4

93.46

73.187

=

=

tm

mm

Va

Ltm TR

PROBLEMA 6

En condiciones aceptadas como de corte ortogonal y mediante una operacin de

mandrilado, en un torno horizontal se est agrandando el dimetro de un agujero de

39.82 mm a 42.82 mm en una longitud de 85 mm y empleado un avance de 0.20

mm/rev, producindose una viruta de 0.25 mm de espesor. En esta operacin se

emplea una cuchilla con un ngulo de filo de 55 y sujeta en la mquina de tal manera

que el ngulo de ataque es de 30|. Experimentalmente se determina que la fuerza de


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corte es de 144 Kgf y la normal a ella es de 60 Kgf. Si se sabe, adems; que la

velocidad de flujo de la viruta es de 9.45 m/min y que en 4 min se arrancan 110.16 g

de una viruta con un peso especifico de 6.8 grf/cm3, determine:

1. La velocidad rotacional del husillo, en rpm2. El ancho de la viruta, en mm

3. La razn de corte

4. La potencia de corte, en Kw

5. El ngulo de incidencia de la cuchilla

SOLUCIN

Tenemos:

mmLongitud

mmDf

mmDi

85

82.42

82.34

=

=

=

==

==

55

30

mm250erevmm200

0

.

/.

Hallamos: ?

Sabemos: =++ 90

== 5305590

Hallamos: mmDiDf

5.12

82.3982.42

2=

=

=

Por formula : 23.0min5.120.0 mmAxA

axpA

CC

C

==

=

De los Di y Df podemos hallar un Dm:

mmDiDf

Dm 32.412

82.3982.42

2=

+=

+=

Tenemos :t

VZW = tambin :

wV =

Luego:min/5.13

3.048.6

16.110m

xx

gr

xPtxA

WV

CC

===

De formula hallamos:Dm

VEn

.

1000

=

Reemplazando datos: rpmrpmmmx

mxn 10499.103

32.41

min/5.131000===

Posteriormente el ancho de la ruta en la relacin de corte:

0

7.0min/5.13

min/45.9

e

erc

m

m

V

Vrc C

C

o ====

De donde resulta: mmxe 175.025.07.00 ==


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Luego el rea de la viruta: mmmm

mm

e

AexeeA

C

CWWCC 75142.1

175.0

3.02

====

Hallamos la potencia del corte:

KwP

mkgfxPC

xVFP

C

CCC

371.0

min/5.13144

===

NKgf 81.91 =

SOLUCIONARIO EXAMEN PARCIAL (Ciclo 2003-B) Viernes, 17 de

Octubre del 2003

PROBLEMA N 1

Para una experiencia de corte ortogonal, se mecaniza el material cuyo peso especifico es3/8.7 cmgr , razn por el cual la herramienta usada tiene un ngulo de ataque 10 siendo el

espesor de viruta no deformada es mm26.0 , el ancho de la viruta es mm5.2 , la longitud de

la viruta es m9.1 , y cuyo peso obtenido es de gr9.17 . Asimismo, la profundidad de

contacto de la herramienta y la viruta es mm5.1 , cuyo esfuerzo de cizallamiento normal sobre

la cara de ataque se distribuye forma lineal, desde un valor mximo de 282 mm/kgf hasta

cero sobre el filo del extremo de su longitud de contacto y del mismo modo, el coeficiente

aparente de ficcin es 6.0 . Se pide calcular:

1.- La fuerza normal de cizallamiento.

2.- El ngulo de cizallamiento.

3.- La fuerza resultante o equivalente.

4.- La fuerza de corte.

5.- La presin o coeficiente especifico del material en Kw-min/cm3.

Solucin:3

87 cm/gr.= 10= mme 26.01 = mmb 5.2=ml 9.10 = grW 9.17= mmp 5.1=

2/82 mmkgns =

6.0=


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1.- Fuerza normal de cizallamiento1.1..- Esfuerzo normal de cizallamiento

AsFAs

Fnsns

ns

ns ==

1.1.- rea de cizallamiento deformada

2

5.15.2

2

=

=

pbAs

2875.1 mmAs =1.2. Fuerza normal de cizallamiento

Kgf..AsF nsns 75153875182 ===

2.- Angulo de cizallamiento

=

senr

cosrtg.arc

c

c

1

1

2.1.- Espesor de la viruta deformada= belW s0

mm....

.

bl

Wes 4830

875291

917

0

=

=

=

2.2.- Razn de corte5380

4830

2601 ..

.

e

er

sc ===

Angulo de cizallamiento

( ) ==

= 33058401053801

105380 11 ..tg.arcsen.

cos.tg.arc

3.- Fuerza resultante( ) += senFF ns /

3.1.- Angulo de ficcin media

.tg=

6.0==

nF

F

9630601 .).(tg.arc ==

3.2.- fuerza resultante.

( ) ( )kgf

..sen

.

sen

FF ns 197

109630330

75153=

+=

+=

4.- Fuerza de corte( ) ( ) kgf.coscosFFc 184109630197 ===

5.- Presin o Coeficiente especifico de corte.5.1.- rea de corte no deformado:

03308751 .sen.senAsAc ==

29460 mm.Ac=


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25194

9460

184mm/Kgf.

.Ac

FcKc ===

Kc = 0.0317 Kw-min/cm3

PROBLEMA N 2

Una maquina herramienta tiene un motor elctrico de Kw.252 , cuya eficiencia mecnica es

del %80 , la velocidad del debastado es min/20m y se encuentra dotado de velocidades

siguientes: rpmn 336240,172,123,88,63,,45= y la caja de la mesa esta dotado de las

velocidades de avance siguientes: 115mm/min90,63,45,30,22,16,Va = . La

presin especifica de corte 318.0 min/)2/(036.0 cmkwTeKc = donde; Te es la tolerancia

del eje en el acabado, el dimetro nominal de la pieza es: 0 074074974+= .h , y en el dimetro

mnimo que deber ser utilizado para la operacin del acabado cuyo avance es revmm /35.0 ,una profundidad de corte de mm3 y la longitud de corte es mm350 .

Se pide determinar:

1.- Seleccin de la velocidad de corte en el acabado.

2.- La presin de especfica de corte en el acabado.

3.- La potencia de corte en el acabado.

4.- El numero de pasadas y potencia de corte en cada pasada en el acabado.

5.- El tiempo de mecanizado en el acabado.Solucin :KWPm 25.2= %80= min/20mVc = 974hd=

1.- Seleccin de la velocidad de corte en el acabado:1.2.- Tolerancia al eje

0

074.074+

mmd

mmd

926.73

74

min

max

==

1.3.- seleccin de la velocidad de giro en el debastado:

rpmd

Vcn 86

74

2010001000=

=

=

Seleccionamos para el debastado n = 63 rpm

Seleccionamos para el acabado n = 88 rpm1.4.- Velocidad de corte acabado

min/m..nd

Vc,min

44201000

8892673

1000=

=

=

2.- Potencia especifica de corte18.018.0

2

074.0036.0

2036.0

=

=Te

Kc

3

min065.0

cm

kwKc

=

3.- Potencia de corte


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Zw

PcKc =

3.1.- Remocin de viruta

min/5.2144.20335.03

cmVcpaZw ===KWPc 4.15.21065.0 ==

3.2.- Potencia efectivaKWPmPe 8.18.025.2 ===

3.3.- Verificacin

KW

PcPe

4.18.1 >

>

4.- Numero de pasadasKWPc 4.1=

Una pasada5.- Tiempo de mecanizado

VaLTm =

Seleccin de la velocidad de avance en debastado = 30 mm/minSeleccin de la velocidad de avance en acabado = 45 mm/min

min/8.308835.0 mnaVa === tomamos min/45mmVa =

min8.745

350==Tm

PROBLEMA N 3.

Se requiere disear y acotar el cabezal de un torno sencillo de 16 velocidades

en el husillo de modo que las velocidades ms altas a obtener por mando

directo sean 1600, 1200, 700 y 200 rpm, teniendo el contraeje las posibilidades

de girar a 800 y 464 rpm. Por cierta limitacin, la mayor polea conductora del

contraeje debe tener un dimetro de 250 mm. Para el tren reductor se dispone

de trenes de ruedas dentadas dientes rectos y mdulo 2. Por razones de

espacio la distancia entre centros de los trenes de engranajes debern ser 160mm, ubicndose sobre el husillo del primer tren una rueda dentada de 32

dientes como elemento conductor y otro de 80 dientes como conducido en el

segundo tren.

Se pide determinar:

1. Los dimetros de las poleas escalonadas montados sobre el

contraeje y el husillo principal.

2. El nmero de dientes de los engranajes del segundo tren.


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3. La relacin de transmisin en cada tren de engranajes.

4. Disear el esquema de la transmisin de las poleas escalonadas y el

tren reductor.5. Dimetros primitivos del primer y segundo tren reductor.

SOLUCIN:

Datos.

Velocidad Directa

rpm

rpm

1200

1600

4

2

==

rpm

rpm

200

700

8

6

==

80322250211

==== ZZmmmd

mmCrpma

1604648000

===

Distancia virtual de la polea escalonada:

87654321 ddddddddCV +=+=+=+=

Dimetro de la rueda de la polea:

22

12250

800

1600

dd

d

a

==

Distancia virtual entre poleas:

375125250

125

21

2

=+=+=

=

ddC

mmd

V

1.- Dimetros de las poleas escalonadas:

125250375

25051

375

11600

800

375

1

12

1

1

===

==

+

=

+

=

mV

m

V

dCd

.

n

n

Cd

150225375

22566671

375

11200

800

375

1

14

13

===

==

+

=

+

=

mV

m

V

dCd

.

n

n

Cd

200175375

17514282

375

1700

800

375

1

16

1

5

===

==

+

=

+

=

mV

m

V

dCd

.

n

n

Cd


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30075375

755

375

1200

800

375

1

18

1

7

===

==

+

=

+

=

mV

m

V

dCd

n

n

Cd

2.- Nmero de dientes del segundo tren de engranajes:

Relacin de transmisin:

42

31

.

.

ZZ

ZZi = 4. diagrama de poleas y tren reductor

Sabemos que: 4321 ZZZZ +=+

( )

( )

( )

80

802

2160

128

322

2160

2

3

3

2

2

21

=

+=

=

+=

+=

Z

Z

Z

Z

ZZm

C

5.- dimetro primitivo de las ruedas dentadas:

d = Z. m

mm*dd

mm*d

mm*d

160280

2562128

64232

43

2

1

=====

==

PROBLEMA N 4.

De las condiciones propuestas por corte ortogonal y mediante una operacin

de mandrinado, en un torno horizontal se est agrandando el dimetro de un

agujero de 39.82 mm a 42.82 mm en una longitud de 85 mm y empleado un

avance de 0.20 mm/rev, producindose una viruta de 0.25 mm de espesor. En

esta operacin se emplea una herramienta con un ngulo filo de 55 y se sujeta

en la mquina de manera tal, que el ngulo de ataque es de 30.


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Experimentalmente se determina que la fuerza de corte es de 144 Kgf y la

normal a ella es de 60 Kgf. Si se sabe, adems; que la velocidad de flujo de la

viruta es de 9.45 m/min y que en 4 min se arrancan 110.16 grf de una viruta

con un peso especifico de 6.8 grf/cm3. Se pide determinar:

1. La velocidad rotacional del husillo, en rpm.

2. La razn de corte.

3. El espesor de viruta no deformado.

4. El ancho de la viruta, en mm.

5. La potencia de corte, en Kw.

SOLUCIN

Tenemos:

= 6.8 grf/cm3

W = 110.16 grf

Vo = 9.45 m/min

Fc = 144 Kgf

Ft = 60 Kgf.

mmLongitud

mmDf

mmDi

85

82.42

82.34

=

=

=

=

===

55

30

250

200

0

mm.e

rev/mm.a

Hallamos: ?

Sabemos: =++ 90

== 5305590

Profundidad de pasada:

mm...DiDf

p 512

82398242

2=

=

=

Seccin de corte:

23051200 mm.Amin.*.A

p*aA

CC

C

==

=

Dimetro medio: los Di y Df podemos hallar un Dm:

mm

DiDf

Dm 32.412

82.3982.42

2 =+

=

+

=


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Caudal de viruta: CCCW V*AV*p*atiempo

volumen

T

VZ ====

Volumen de corte: especificopesovirutadePesoW

V ==

Velocidad de corte

min/m..*.*

gr.

*A*T

WV

CC 513

86304

16110 ===

1. Velocidad de rotacional:

Dm*.n

Vc*1000=

rpmrpm.mm.*

min/m.*

n 104991033241

5131000

===

2. La relacin de corte:

0

0

70513

459

e*ree

er

.min/m.

min/m.

V

Vr

CCC

c

C

oc

==

===

3. Espesor no deformado de la viruta.

mm..*.eC175025070

==4. El ancho de la viruta, en mm.

mm.mm.

mm.

e

Ab

b*eA

C

C

CC

7511750

302

===

=

5. La potencia del corte:

Kw.*

P

min/mKgfmin/m.*kgfP

V*FP

C

C

CCC

3176060102

1944

1944513144

==

===

EXAMEN DE SUSTITUTORIO. Jueves, 08 de enero del 2004Nota: anotar; nombre del curso, cdigo, apellidos y nombres en elcuadernillo, para cada problema una pgina y en el orden propuesto, de no


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realizarse como lo sugerido NO se calificara, todo el desarrollo de los problemas

deber realizarse con lapicero negro o azul, prohibido el uso del lpiz

PROBLEMA 1.-

Para rebajar en una limadora de codo en 6 mm el espesor de una superficie plana de320 x 212mm, se regula la longitud de carrera del carnero a 264 mm, la profundidad

de pasada a 3 mm, el avance a 0.5 mm/ciclo y la distancia entre centros de la corona

dentada-biela es 320 mm.

La acepilladora a utilizar tiene las caractersticas siguientes: longitud de la biela 450

mm, velocidades de rotacin del plato-manivela: 14, 22, 30, 40, 52, 62 rpm. Potencia

del motor de accionamiento 3 CV y eficiencia total de la mquina 80%.

Se recomienda no exceder la velocidad de corte media de 16 m/min y adoptar

recorridos transversales en vaco, anterior y ulterior en 10 mm c/u, adems, se sabe

que la fuerza especifica de corte para las condiciones de operacin tiene el valor de3.7 Watt/mm3/s. se pide determinar:

1. los ngulos de carrera, corte y retorno.

2. la velocidad de rotacin seleccionada del plano manivela

3. la velocidad de corte mxima, en m/min

4. el tiempo necesario para el cepillado de toda la superficie, min

5. La potencia motriz requerida, en CV

SOLUCIN

min/mV

mm

mmLmmAncho

mmSuperficie.Long

C 14

3

264212

320

=== =

=

80.0

/4

3450

/5.0

=

=

=

=

=

n

ummcu

cvPmmmR

ciclomm

Distancia entre centro corona-biela:

b. = 320 mm

Hallamos === 174502

264

2

)(arcsen

R

Larcsen

Y el ngulo de trabajo

==+=

146

214

2180

hallamos rpmx

x

L.

xVn C 36

2642

21416

2=

==

Entonces seleccionamos de tablas rpmn 30=

Velocidad de tangencial:

)........(..........

2

maxI

rb

nRV

C +

=


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Hallamos: velocidad perifrica : nrV 2=

min/m..**r*n*V

mm.*

*r

br

691787933022

87934502

264320

R*2

L

===

===

Velocidad de mxima de corte:

De (I) min/m..

*.**

rb

R*r*n*V

maxC2419

8793320

45087933022=

+=

+=

min/m..x.

v.rb

RV

maxC23196917

8793320

450=

+=

+=

Tiempo de mecanizado:

Hallamos el min.**.

mmN

n.*a

LTm 2322

3050

264 ===

Hallando la velocidad de corte media VC

KgfF

mm*rev

mm.*

mm

KgfF

P*a*KF

V*FP

mediacortedeFuerza

min/m.V

))((

))()((

*

L*n**V

C

C

CC

CCC

C

C

566

350377

3213

1000214

26436030

1000

2

2

=

=

==

=

==

Potencia de corte media:

min/mKgfP

)min

m.)(Kgf(Vc*FcP

C

C

=

==

7539

3213566

min

mKgf

CVx

seg

mKgfP

seg

mKgfP

min

mKgfP

C

C

C

75

1127

127

7626

=

=

=

CV.PC 671=

PROBLEMA 2.-

Se deber disear en un torno una cadena cinemtica, constituida en la forma de: un

motor asncrono de rpm1750 , acoplamiento de engranajes AZ y BZ , y en la salida


7/28/2019 Problemas 2003 04

15/34



se deber reducir la velocidad en %12 y se acopla una sola polea faja de dimetros

igual a : mm100 y mm275 respectivamente; y en su contraeje de ingreso se ubica

un conos de poleas escalonadas, cuyo dimetro son: 100mmy125158,200, , y en el

husillo principal a la salida y montado en posicin inversa otro cono de poleas iguales.

Asimismo, en el cono de polea, se monta un primer tren de engranajes a la entrada

1Z y 2Z , y en el rbol-eje se monta el segundo tren 3Z y 4Z de dientes rectos

cuya distancia entre centros es de mm168 y la relacin de transmisin a la entrada y

salida (1i y 2i ) igual a 3, se pide determinar:

1.- El diseo grafico a mano alzada del sistema (Esquematizar).

2.- El tren de engranajes AZ y BZ .

3.- La velocidad rotacional por mando directo del husillo principal.

4.- El modulo y numero de dientes 1Z y 2Z .

5.- La velocidad rotacional por mando reductor.

Solucin:

1.- Diseo grafico

mmC

iidd

dd

dd

dd

168

3100

125

158

200

21

27

45

63

81

=

====

==

==

==

2.- Tren de engranajes: salida del motor

25

22

1750

1540==

B

A

Z

Z

3.- Velocidad de giro : Mando directo

rpmn 280200

100560

2== rpmn 443

158

1255604 ==

rpmn 708125

158560

6== rpmn 1120

100

200560

8==

4.- Modulo normal

25,516)31(

1682

)1(

2

11

+

+

zi

cm

4.1.- Nmero de dientes real - Pin:


7/28/2019 Problemas 2003 04

16/34



214)31(

16821 =+

=Z

4.2.- Nmero de dientes Rueda:6332112 === iZZ

Iteracin del modulom

1Z 2Z 21 ZZ + C i

5 16.8 50,4 67.2 168 34 21 63 84 168 3

5.- Mando reductorenZZn = 212 143 nZZne =

rpmZZZZnn 31

6363

2121280

42

3121 ===

rpmnn 499

1443

9

143 === rpmnn 79

9

1708

9

165

===

rpmnn 1249

11120

9

187

===

PROBLEMA 3.-

En una fresadora universal se deber ejecutar un canal mm12 de profundidad pormm15 de ancho y con una longitud de mm300 ; se dispone de una herramienta-

fresa de disco de mm100 dimetro y de 21 dientes, y del mismo modo, se

recomienda en el trabajo no exceder en dientemm /08.0 el avance por diente y una

velocidad de corte min/25m .Asimismo, la maquina tiene un motor elctrico de KW2.2 y tiene una eficiencia

mecnica en sistema de transmisin de %80 , y para su manejo esta dotado de las

siguientes funciones:

Velocidad rotacional rpmn 450220190112906345 =

Velocidad de avance o automtico

min/160115906345302216 mmVa =

La presin especifica del corte3

180

20360

cm

minkwe.Kc

.

medio

=

Cortes ulteriores y posteriores de mm15 respectivamente

Por lo expuesto se pide calcular:

1.- Seleccin de la velocidad rotacional.

2.- Potencia especifica de corte.

3.- Potencia de corte.


7/28/2019 Problemas 2003 04

17/34



4.- Numero de pasadas de igual profundidad y potencia en cada pasada.

5.- Tiempo de mecanizado.

Solucin:

mmp 12= mmb 15= mmL 300= mmL 300=2

/430 mmKgfKc = mmD 100= 21=Z dientemmaZ /08.0=min/25mVc

1.- Seleccin de la velocidad rotacional

1000

nDVc

=

rpmD

Vcn 58.79

100

2510001000=

=

=

1.1.- Seleccin:rpmn 63=

1.2.- Velocidad de corte real

min/8.191000

63100mVc =

=

2.- Potencia especifica de corte

3

18.0min

2036.0

cm

kweP medioesp

=

2.1.- Espesor medio

mmD

PaeZmedio

0277.0100

1208.0 ===

3

180

077802

027700360

cm

minkw.

..Kc

. =

=

3.- Potencia de corte

Zw

PcKc=

ZwKcPc =

3.1.- Caudal de remocin de la virutaVabpZw =

a.- Velocidad de avance automticonaVa =

b.- Avance por revolucinrevmmZaa Z /68.12108.0 ===

min/8.1056368.1 mmVa ==


7/28/2019 Problemas 2003 04

18/34



Seleccin de la velocidad de avance:min/90mmVa =

min/20.16min/1620090121533

cmmmZw ===

KWPc 25.120.16078.0 ==

4.- Numero de pasadas

4.1.- Potencia efectivaKWnPmPe 76.18.02.2 ===

4.2.- VerificacinKWPcPe 25.176.1 >>

Una sola pasada

5.- Tiempo de mecanizado

Va

XLaLuLTm

2+++=

5.1.- Longitud de entrada de la herramientammPDPX 5.32)12100(12)( ===

5.2.- Longitudes ulterioresmmLuLa 301515 =+=+

min03.45.90

5.3230300=

++=Tm

SOLUCIONARIO: EXAMEN FINAL. Viernes, 02 de enero del 2003PROBLEMA N 1 (7 puntos)Se va acepillar en una limadora de codo, un material de acero SAE 1020 en dos pasadas deigual caudal, con un avance de 0.21 mm/ciclo, y rebajar en 5 mm el espesor de su superficieplana de 420 x 250 mm, cuya capacidad de carrera mxima del carnero es de 400 mm y 0.5Kw de potencia corte media. Para el mecanizado se deber tener en cuenta lo siguiente:

- Considerar espacios vacos anteriores y ulteriores longitudinales y transversalesiguales de 8 mm respectivamente.

En estas consideraciones de operacin, el coeficiente especfico del material-herramienta es0.56 mm3/s/watt. Y la limadora de codo tiene una distancia entre centros de rotacin del plano-manivela es 440 mm y la longitud de la biela es 700 mm. Se pide determinar:

1) Los ngulos de carrera, corte y retorno respectivamente.2) Velocidad media de corte.3) Velocidad de giro o rotacin del plato-manivela4) Tiempo de corte media requerida.5) Potencia y fuerza de corte media.

SOLUCIN

DATOS


7/28/2019 Problemas 2003 04

19/34



mmua

N

8

0mm44b

Pasadas2

==

==

mmRWatt

smmK

mmL

ciclomma

C

700

/56.0

250

/21.0

3

=

=

==

mm.52=

1. Angulo de Carrera

a)=

=

+=

+=

11

1907002

16250

2

211

.x

SenR.

uLSen

b) Angulo de corte

=+=+= 202)11(21802180

c) Angulo de retorno=== 158221802180

2. Velocidad de Corte media

min/mV

*..

.V

V*.*.*..

V.*p.*a*.Z.KP

C

C

C

CWCC

32

605334093750

50

522107857150

78571

=

==

=

==

3. Velocidad de rotacin plato- manivela

rpm.n

.*

*

L**

V.*

L***V

C

C

567

2660360

32202

2

2

=

==

=

4. Tiempo de corte media

min..*n*T

min.*V

LT

C

C

C

00830567360

202

360

008301032

266

3

===

===

5. Potencia media de corte

Kw.P

s

Kgf..P

F.VP

C

minm

C

CCC

50

102

1

60

6259532

=

=

=

Fuerza media de Corte


7/28/2019 Problemas 2003 04

20/34



Kgf.F

Kgf..x.xx.A.KF

F.VP

C

CC

CCC

695

625955221010278571

====

=

Kgf.sxKw.s

mKgfx

min/m

Kw.FC 6259560102

16

50 ==

PROBLEMA N 2 (7 puntos)En una operacin de fresado normal, la fresa tiene un dimetro de 100 mm y de 21

dientes. La frecuencia rotacional del husillo principal es 150 rpm, la velocidad de avanceautomtico es 2.5 mm/s, la profundidad de corte es 4 mm y el ancho de la herramienta es 50mm, donde la relacin entre el espesor medio de la viruta no deformada y la presin especifica

del material es Kc = 1.4.

+

medioe

. 610251 . watt/mm3/s. Se pide determinar:

1. Espesor mximo y medio de la viruta no deformada.2. La presin especifica del material.3. Caudal de remocin.4. Longitud de la viruta no deformada.5. Momento torsor angular.6. Potencia media angular requerida.7. Fuerza tangencial y radial media.Solucin.

Datos : D =100 mm Z = 21 dientes n = 150 rpm

VA = 2. 5 mm/s = 150 mm/min p = 6 mm b = 50 mm.

1.- Espesor Mximo de la Viruta

emax = 2.aZD

P

a) Avance por diente de la fresa

Va = a. n.

a = rev/mmx.

n

Va1

150

150

150

6052===

a = aZ. Z

aZ = diente/mm.Za 04760

21

1

==

Espesor mximo de la Viruta:

emax = 2* aZD

p

emax = 2* 0.0476 mm... 01901091100

4 2 ==

Espesor medio


7/28/2019 Problemas 2003 04

21/34

7/28/2019 Problemas 2003 04

22/34



PROBLEMA N 3 (6 puntos)En una planta industrial se ha adquirido una mquina-herramienta con la finalidad de

fabricar dispositivos mecnicos en el suministro de componentes durante el periodo de diezaos a razn de 250 piezas mensuales. El costo inicial de la mquina es US$ 12 000 yestimndose los gastos de mantenimiento durante el periodo propuesto en 26% del costoinicial. La tasa de inters comercial es 12% anual y el costo de mano de obra directa es US$15/ horas. Y, el promedio de gastos generales de taller es de US$ 4 500 por mes.

Existe la seguridad de que el tiempo en que se encuentra dedicada a fabricar lamquina y esta desocupada el 20% del tiempo de trabajo, sern empleados en otros trabajos,habindose estimado como su factor global.

El tiempo de maquinado del componente es 12 min, el tiempo de ciclo 15 min, el tiempode servicio es 0.75 min, el tiempo de fatiga es 0.30 min, el tiempo preparacin de mquina es 5horas y la programacin de los trabajos de fabricacin es por lote de 50 piezas. La suma delcosto directo de materiales, de herramienta y de dispositivos asciende a US$ 7.00 se leencarga estimar el costo horario de operacin de mquina incluyndose operador y gastos detaller para el presupuesto de los trabajos adicionales que se reciban. Se pide determinar:1. Costo hora mquina.2. Tiempo calculado.3. Costo de manufactura.4. Costo hora mquina incluyndose al tcnico y gastos generales.

SOLUCIN:

Datos:

Costo Inicial de la Mquina CO = $12 000

Periodo de Vida N = 10 aos

Gastos de Mantenimiento M = 26%

Tasa de Inters Comercial i = 12%

Costo de Mano de Obra Directa L = $15/hora

Promedio de Gastos Generales BL = $ 4 500

Factor de Uso u = 80%

Tiempo de Mquina Tm = 12 min

Tiempo de ciclo TC = 15 min

Tiempo de Servicio TS = 0.75%

Tiempo de fatiga Tf = 0.30%

Costo de Material, herramienta y dispositivos Cmat +Cmat + CHta = $ 71.- Costo Hora Mquina

CH = CM + CL

CM = =

++

N

IipM

u.H

CO

Inters Promedio:

ip = 066010

110

2

121

2.

N

Ni=

+=

+

ip = 6.6%


7/28/2019 Problemas 2003 04

23/34



CM =

++ 260066010

1

802000

00012..

.x

CM = $ 3.195/hora

2.- Tiempo Calculado:

Tcal = TC +n

TP

Tiempo estndar.

Te = TC + TS + Tf =

Tc = 15 + 0.75 + 0.3 = 16.05

Te = 16.05 min

Tcal = Te + min.*

.Tp

0522

50

6050516

50

=+=

3.- Costo de Manufactura

CMANUF = CM .Tcal + L Tcal + BL Tcal + Cmat + CDisp + CHta

CMANUF = $ 3.195 x( )

72000

124500

60

052215

60

0522+++

x..

CMANUF = 1.174 + 5.5125 + 27 + 7

CMANUF = $ 40.686/pieza.

5.- Costo de Hora Mquina Incluyendo Tcnicos y Gastos

CH = ( )BiLMipNI

M.H

CO ++

++

CH =2000

124500152600660

10

1

802000

12000 *..

.*++

++

CH = 7.5 (0.1 + 0.066 + 0.26) + 15 + 27

CH = 3.195 + 15 + 27

CH = $ 45.195/ hora.

PRACTICA CALIFICADA. Viernes, 12 de diciembre del 2003SOLUCIONARIOPROBLEMA 1.-En una fresadora universal, y a lo largo de una superficie plana de 500 mm de longitudse deber fresar un canal de seccin triangular de 20 mm de ancho, cuyos ngulos enlos vrtices es de 45. Para esta ejecucin, se ha proyectado utilizar una fresa deforma perifrica de 120 mm de dimetro, 21 dientes y un avance por diente de 0.08mm/z. la potencia media del material es constante e igual a 0.22 mm3/s/watt.La mquina-herramienta empleada tiene una potencia del motor de 3 Kw y la eficienciaes 80%. Y, del mismo, las velocidades del husillo principal son: 38, 50, 65, 85, 90, 110,142, 185, 240 y 315 rpm; y el avance de la mesa es: 50, 62, 75, 90, 105, 120, 150, y185 mm/min.Se pide:

1) La velocidad rotacional del husillo principal seleccionado.


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2) La Velocidad de avance seleccionado.3) Longitud de la viruta no deformada normal4) Momento torsor angular.5) Potencia media requerida en cada corte.

6) Fuerza tangencial y fuerza radial.7) Tiempo de maquinado total.

SOLUCIN

Datos:

21

80

3

===

Z

%

KwPm

watt/s/mm.K

mmb

mmL

C

T

3220

20

500

=

=

=

diente/mm,aZ080

= mmmmD

10

120

=

=

1. La velocidad rotacional del husillo principal

a) presin especifica del material

354544

mm

swatt.

K

iKC

==

Potencia de corte:

PcPm.0.80 = 2.4 Kw = 2400 watt

Pc = Kc. Zw = Kc. P * a * n * b

2400 = 4.5454 * 10 * 1.68 * 20 * n

n = rpm.* 394601527

2400=

Seleccionamos de tabla:

n = 90 rpm.

2.- Velocidad automtica de la mesa

a). avance de la mesa:

a = aZ. * Z = 0.08 * 21 = 1.68 mm/rev.

Va = a * n = 1.68 * 90 = 151.2 mm/min.

Seleccionamos de tabla:

Va = 150 mm/min.

3. Longitud del trocoide:

LAB = R * B + r * senB

a. Radio del cortador


7/28/2019 Problemas 2003 04

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mm..

.ar

ra

26702

681

2

2

===

=

b. Angulo de Contacto

rad..

.R

PRCos

BB

B

58605633

834060

1060

==

=

=

=

mm.L

.xSen..*L

AB

AB

335

56332670586060

=

+=

4. Momento torsor angular.

Wc = R * B* b * aZD

p*Kc

Wc = 60 * 0.586 * 20 * 0.08120

10*464

Wc = 7535 Kgf-mm

5. Potencia media de corte requerido:

a) presin especifica media de corte

3554

220

11

mm

s*watt.

.KKc ===

b) Caudal de remocin:

Zw = A. Va

Seccin de corte:

A. = p * b = 20 *10 = 200 mm

Zw = p *a * n *b = 10 * 1.68 *90 * 20 = 30240 mm3/min

Pc = Kc * Zw = 4.55. Watt * s/mm3 * 30240 mm3/60s = 2290 watt

Pc = 2.3 Kw.

Verificacin de la potencia media.

Pe = Pm * = 3 * 0.8 = 2.4 Kw.

Pe> Pc 2.4 Kw > 2.3 Kw, por tanto, es correcto.

Requerimiento:

Una pasada del corte.

Potencia media de corte.


7/28/2019 Problemas 2003 04

26/34



31060102 **

n*Z*WP CC =

Kw.****PC 321060102

90217535

3 ==

6. Fuerza tangencial.

Espesor medio:

e. = 0.08120

10= 0.023 mm

T = Kc * b * e = 464 * 20 * 0.023 = 214 Kgf

Fuerza radial horizontal:

T.senB - Fr.cosB = 0Fr = T tgB = 214 * tg. 33.56 = 142 Kgf.

7. Tiempo de maquinado

( )

min.Tm

*.

)(

*.

PDP

.a

LTm

753

90681

10120102500

90681

2500

=

+=

+==

PROBLEMA 2.-

Se va acepillar en una limadora de codo, en dos pasadas de igual caudal, con unavance de 0.21 mm/ciclo, y rebajar en 5 mm el espesor de su superficie plana de 420x 250 mm, cuya capacidad de carrera mxima del camero es de 400 mm y 0.25 Kw depotencia corte media. Para el mecanizado se deber tener en cuenta lo siguiente:

- Considerar espacios vacos anteriores y ulteriores longitudinales ytransversales iguales de 8.5 mm respectivamente.

En estas consideraciones de operacin, el coeficiente especfico del material herramienta es 0.56 mm3/s/watt. Y la limadora de codo tiene una distancia entrecentros de rotacin del plano- manivela es 440 mm y la longitud de la biela es 700mm. Se pide:

6) Los ngulos de carrera, corte y retorno respectivamente.7) Velocidad de corte media

8) Velocidad de giro o rotacin del plato-manivela9) Tiempo de corte media requerida10) Potencia y fuerza de corte media

SOLUCIN

DATOS

mmb

N

437

8.5mmua420mmb

Pasadas2

=

===

=

mmR

Watt

smmK

mmL

ciclomma

C

700

/56.0

250

/21.0

3

=

=

==

mmL

mm

C 400

5.2

=

=

5. Angulo de Carrera


7/28/2019 Problemas 2003 04

27/34



a) ==

+=

+= 11190

7002

17250

2

211 .

xSen

R.

uLSen

b) Angulo de corte

=+=+= 202)11(21802180

c) Angulo de retorno

=== 158221802180

6. Velocidad de Corte media

min/mV

min/mx..

.V

V*.*.*..

V.*p.*a*.Z.KP

C

C

C

CWCC

16

16602667093750

2500

52210785712500

78571

=

===

=

==

7. Velocidad de rotacin plato- manivela

rpm.n

rpm..*

.

L**

V.*

L***V

C

C

633

6332670360

16202

2

2

=

===

=

8. Tiempo de corte media

min..*n*

T

min.*V

LT

C

CC

01670633360

202

360

016701016

267

3

===

===

5. Potencia media de corte

Kw.P

Kgf..P

F.VP

C

minm

C

CCC

250

605

6259516

=

=

=

Fuerza media de Corte

KgfF

KgfxxxAKF

FVP

C

CC

CCC

6.95

625.955.221.01027857.1.

.

=

===

=

KgfsxKws

mKgfx

m

KwFC 625.9560

.102

min/16

250.0=

=


7/28/2019 Problemas 2003 04

28/34



PROBLEMA 3.-En una operacin de fresado plano, se esta mecanizando una superficie de 150 mmde ancho y 300 mm de longitud, el material es fierro fundido cuya dureza Brinell es 200HB. La fresa utilizada tiene un dimetro de 200 mm y de 12 dientes, con una

profundidad de corte de 6 mm, avance por diente 0.53 mm/diente y la velocidad decorte es 23.3 m/min, cuya presin especifica media del corte es:HB = 400 300 200 100 150 310K = 0.17 0.19 0.22 0.27 0.28 0.42 mm3/s/wattSe pide determinar:1. El espesor de viruta media.2. Potencia de corte.3. Longitud del trocoide normal.4. Momento torsor angular5. Tiempo de mecanizado

Solucin:

1. El espesor medio de la viruta.

e. = aZD

p= 0.053

200

6= 0.092 mm

2. Potencia media de corte.

Pc = Kc * Zw

a) caudal de viruta

Zw = A. Va = p * b * Va

Seccin de virutaA = p* b = 150 * 6 = 900 mm

Velocidad automtica:

Va = a * n

Velocidad de rotacin :

rpm*

.*n 37

200

3231000==

Avance de la mesa:

a = 0. 53 * 12 = 6.36 mm/revVelocidad automtica de avance:

Va = 6.36 * 45 = 286.2/60 = 4.77 mm/s

Zw = p * b * Va = 6 * 150 * 4.77 = 4293 mm 3/s

Potencia media de corte:

Pc = Kc * Zw = 4.5454 * 4293

Pc = 19.5 Kw

3. Longitud del trocoide:

LAB = R * B + r * senB


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a) Radio del cortador

mm.

.ar

ra

1

2

366

2

2

===

=

b) Angulo de Contacto

rad.

.R

PRCos

BB

B

349020

940100

6100

==

=

=

=

mm.L

Sen.*L

AB

AB

2435

203490100

=

+=

4. Momento de torsor angular

CZBC K*.D

Pa*.b.*.*RW =

mm.KgfW

mm.Kgfs/mm

watt*.*..**.*W

C

C

222805

222805102554200

65301503490100

3

=

==

Potencia media de corte:

Kw.P

****

**n*Z*WP

C

CC

6619

100010260

4512222805

100010260

=

==

5. Tiempo de mecanizado

( )

min.Tm

*.

)(

*.

PDP

.a

LTm

561

37366

620062300

37366

2300

=

+=

+==

PRACTICA CALIFICADA. Lunes, 22 de diciembre del2003

PROBLEMA N 1 (7 puntos)

En una planta industrial se va adquirir una maquina-herramienta para cumplir el concurso delicitacin contratado para el suministro de componentes durante el periodo de ocho aos arazn de 250 piezas mensuales. El costo inicial de la maquina es US$ 12 500 y se proyecta ladepreciacin a los ocho aos requeridos, estimndose los gastos de mantenimiento durante elperiodo en 25% del costo inicial. La tasa de inters comercial es 13% anual y el costo de manode obra directa es US$ 12/ horas.

El promedio de gastos generales de taller es de US$ 3 500 por mes, y la planilla

mensual promedio de la mano directa es US$ 1 500.


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Existe la seguridad de que el tiempo en que se encuentra dedicada a fabricar lamaquina sern empleados en otros trabajos, habindose estimado su factor de uso global en80%.El tiempo de maquinado del componente es 12.5 min, el de manipulacin 5.2 min y se estima

suma de los tiempos de servicios y de fatiga en 15% del tiempo de ciclo. La programacin delos trabajos de fabricacin de lotes es de 50 piezas, donde la preparacin, montaje ydesmontaje de maquina es 30 min por lote. La suma del costo directo de materiales, deherramienta y de dispositivos asciende a $ 7. Se le encarga estimar el costo horario deoperacin de maquina incluyndose operador y gastos de taller para el presupuesto de lostrabajos adicionales que se reciban. Se pide determinar:1. costo hora maquina.2. costo de manufactura.3. tiempo calculado.4. costo de manufactura.5. costo de manufactura incluyendo tcnico y gastos generales.Solucin: Datos:

Costo Inicial de la Maquina CO = $12 500

Periodo de Vida H = 8 aos

Gastos de Mantenimiento M = 25%

Tasa de Inters Comercial i = 13%

Costo de Mano de Obra Directa L = $12

Promedio de Gastos Generales BL = $ 3 300

Promedio de Mano de Obra Directa L = $1 500

Factor de Uso u = 80%

Tiempo de Maquina Tm = 12.5 minTiempo de manipulacin Tn = 5.2 min

Tiempo de Servicio y Fatiga TS + Tf = 15%

Costo de Material y Herramienta Cmat + CHTa = $ 7

1.- Costo Hora Maquina

CH = CM + CL

CM = =

++

N

IipM

u.H

CO

Inters Promedio:

ip = 07308

18

2

131

2.

N

NC=

+=

+

ip = 7.3%

CM = ( )12500730250802000

50012...

.x++

CM = $ 3.5/hora

2.- Costo de Manufactura


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CMANUF = CM .Tcal + L Tcal + BL Tcaal + Cmat + CDisp + CHTa

3.- Tiempo Calculado:

Tcal = TC +n

TP

Te = Tm + Tf + TS + Tn = Tm + Tn + Tf + TS

Tc = 12.5 + 5.2 = 17.7

Te = TC + 15%.TC = 17.7 + 17.7 x 0.15

Te = 20.355. = 20.4

Tcal = Te + 9552050

3035520

50..

TR =+=

4.- CMANUF = $3.5 x ( ) 72000

123300

60

95520012

60

95520 +++ x...

= 1.222 + 4.191 + 19.8 + 7

CMANUF = $ 32 . 213/pieza.

5.- Costo de Hora Maquina Incluyendo Tcnicos y Gastos

CH = ( )BiLMipN

I

M.H

CO ++

++

=2000

123300122500730

8

1

802000

12500x..

.x++

++

CH = 7.8125 (0.125 + 0.073 + 0.25) + 12 + 19.8

= 3.5 + 12 + 19.8

CH = $ 35.3/hora.

PROBLEMA N 2 (7 puntos)

En una operacin de fresado tangencial, la fresa tiene un dimetro de 100 mm y de 20 dientes.

La frecuencia rotacional del husillo principal es 300rpm, la velocidad de avance automtico es

135 mm/min, la profundidad de corte es 6 mm y el ancho de la herramienta es 50 mm, donde la

relacin entre el espesor mximo de la viruta no deformada y la presin especifica del material

es Kc = 1.4.

+

medioe

. 510521 . Watt/mm3/s. Se pide determinar:

1. Espesor medio de viruta no deformada.

2. La presin especifica del material.

3. Caudal de remocin.


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4. Longitud del toroidal de la viruta no deformada.

5. Momento media torsor angular.

6. Potencia media angular.7. Fuerza media tangencial y fuerza media radial.

Solucin.

Datos: D =100 mm Z = 20 dientes n = 300rpm

VA = 135 mm/min p = 6 mm b = 50 mm.

1.- Espesor medio de viruta

emedio = a2.D

P

a) Avance por Diente de la FresaVa = a. n.

a = rev/mm.n

Va450

300

135==

a = aZ. Z

aZ = diente/mm..

Z

a02250

20

450==

emedio = 0.0225 mm... 5501055100

6 3 ==

2.- Presin Especfica del Material

min/mm/Watt...

..KC

3

3

5

4061

1055

1052141 =

+=

3.- Caudal de Remocin

ZW = p.a.n.b = 6 x 0.45 x 300 x 50 = 40 500mm3/min

ZW = 675 mm3/s.

4.- Longitud toroidal de Viruta no Deformada. Tangencial

LBA = R. B r. sen B

a) Angulo de Presin:

Cos B = 88050

650.

R

PR=

=

B = 28.36 grados

B = 0.495 radianes

b) Radio del Cortador

.mm....

.

.

ar 071010167

2

450

2

2 ====

LBA = 50 X 0.495 0.071 X Sen 28.36


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LBA = 24.72 mm

5.- Momento media torsor angular.

WC = R. .b.a2 CK.D

P

= 50 * 0.495 * 50 * 0.0225 mmKgf.x.. = 119781024061100

6

WC = 978.11Kgf mm

6.- Potencia de corte requerida.

PC = Kc. ZW = 1.406 x 675 = 0.949 KW.

6.1.- Potencia Angular

Kw.

**

**.

**

n*Z*WP CC 960

1060102

3002011978

106010233

===

PC = 0.96 KW

7.- Fuerza tangencial media

T = Kgf.**.

V

P

C

C562

94

60102960==

1.1. Fuerza Radial media

Fr = T. tgB = 62.5 x tg 28.36

Fr = 33.7Kgf

PROBLEMA N 3 (6 puntos)Para rebajar en 3 mm la pasada de una superficie de 230 * 160 mm, se emplea unaacepilladora de codo la cual se regula la velocidad de la corona-colisa en 84 rpm y un avancede 0.6 mm/rev, sabindose que la longitud de la biela es 450 mm, y que para seleccionar lalongitud de carrera del carnero se estima una relacin de velocidad mximas de corte y retornode 0.333, se pide determinar:

1. La longitud de la carrera del carnero.2. El recorrido de los ngulos de: carrera, corte y retorno requeridos.3. Las velocidades medias de: corte y retorno respectivamente.4. El tiempo del ciclo del sistema.5. El tiempo del maquinado total

Solucin:.

Datos:Profundidad de corte p = 3 mm

Velocidad de giro del plato n = 84 rpm

Avance de la mesa a = 0.6 mm/rev

Longitud de biela R = 450 mm

1.- Recorrido Angular del Plato

a) -3

1

9

3=

+

==rb

rb

maxV

maxV

R

C

35 3r = b + r


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