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Ingeniería de Sistemas y Automática
Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas
Procesos de fabricación:Mecanizado
Tecnología de Tecnología de Fabricación y Fabricación y Tecnología de Tecnología de
MáquinasMáquinas
Ingeniería de Sistemas y Automática
Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas
Clasificación de las Tecnologías de Fabricación
Compresión axial
Compactación isostática
Extrusión y laminación
Soldadura eléctrica
Soldadura con gas
Soldadura por medios no
convencionales
Unión por abrasivos
Forja libre o con estampa
Laminación
Extrusión
Estirado
Conformado de chapas
Moldeado en arena
Moldeado en coquilla
Moldeado bajo presión
Arranque de viruta
Mecanizados por medios no
convencionales
Por sinterizadoPor soldaduraPor deformación
Por fusión y moldeo
Por eliminación de
material
Tecnologías de FabricaciónTecnologías de Fabricación
Ingeniería de Sistemas y Automática
Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas
Índice:
1. Fundamentos del arranque de material1. Introducción
2. Nomenclatura
2. Formación de la viruta1. Hipótesis establecidas y relaciones analíticas
3. Teoría de corte1. 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
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Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas
Fundamentos (1)
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)
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Fundamentos (2)
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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
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
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Fundamentos (5)
torneado fresado
taladrado
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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:
Grado de recalcado:
Deformación plástica:
Relación de velocidades:
)-cos(sin
γφφ==
vttr
r/1=ε
)-cos(sincos
γφφγγ =
∆∆=
xs
s
)-cos(cos
γφγVVs =
)-cos(sin
γφγVVv =
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Formación de la viruta (4)
Según las direcciones de corte:
Según las direcciones de la cara de desprendimiento:
Según el plano de cizallamiento:
Cálculo de ρ:
Fuerzas y tensiones de corte:
)-cos( γρRFt =)-tan()-sin( γργρ tt FRN ==
ρµ tan=)-cos(
sinsin
γρρρ tFRF ==
)-cos(cos
cosγρ
ρρ tFRN ==
)-cos()-cos(
)-cos(γρ
γρφγρφ +=+= ts FRF)-cos(
)-sin()-sin(
γργρφγρφ +=+= ts FRN
γγρ
tan-tan
tantt
tt
NFFN +=
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Teoría de corte (1)
Energía de corte:
Teoría de Ernst-Merchant:
vFP t=tbF
tbvvFP
U tt ==∀
=
)-cos( γρRFt =
0t =∂∂
φF
2-2
πγρφ =+
1a teoría 2a teoría
C=+ γρφ -2
ss kσττ += 0
0t =∂∂
φF
kC
1arctan=
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Teoría de corte (2)
Teoría de Lee y Shaffer:
Estas teorías de corte proporcionan funciones que permiten el cálculo del ángulo de cizallamiento
4-
πγρφ =+
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Teoría de corte (3)
Teoría de Zorev de la fricción en la interfase viruta-herramienta:
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Vida de las herramientas (1)
Temperaturas en el corte de metales:
333.00 )(4.0Kvt
CU
Tρ
=
Método analítico de Cook:
• 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)
Formula de Taylor:
CVT n =
napv TAPCV ---=Generalización de la fórmula:
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Vida de las herramientas (4)
Criterios de optimalidad:
Tiempo más económico:
Tiempo de Máxima Producción:
[ ] mchp
fp
mcmr PTnN
PnN
PNTTTP ++++= )(
0=∂∂VP
Rnn
P
PTP
nn
Tm
mchfe
-1-1=
+=
NT
TnT
TT rm
p
chcu +++=
0u =∂∂
TT
chp TnnT -1=
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Vida de las herramientas (5)
ejemplo: