República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior

Cátedra: Resistencia de los materiales

I.U.P “Santiago Mariño”

Escuela 45 Sección “S”

:

PROFESOR:Cádiz Alcides

ALUMNOS:Cabeza Luis

González Alexander

Ennys Paredes

Puerto Ordaz, Noviembre De El 2013

ÍNDICE

Pág.

Introducción ………………………………………………………….…………. 03

Desarrollo…..................................................................................................04 al 15

Conclusión………………………………………………….…………….………. 16

Anexo………………………………………………………………...…………… 17

Bibliografía……………………………………………………………………….. 18

INTRODUCCIÓN

Las técnicas de corte de metales han sufrido una notable evolución, desde

las primeras máquinas donde era necesario la aplicación de mucha fuerza

humana, hasta llegar a las máquinas y herramientas modernas que realizan

cortes complicados y complejos, cuyo proceso se basa en la precisión y de control

numérico mediante la ejecución de programas.

En cuanto al empleo de los procesos de arranque de material para la fabricación

de componentes se remonta a la Prehistoria. Una de las primeras máquinas para

el corte de metales es el torno de pértiga, que se inventó alrededor de 1250.A

principios del siglo XV se diseñó un torno con transmisión por correa y

accionamiento mediante una manivela.

Uno de los factores que han influido considerablemente en el desarrollo de los

procesos de mecanizado ha sido la aparición de nuevos materiales para

herramientas capaces de elevar la velocidad de corte y trabajar con materiales de

propiedades mecánicas más exigentes

La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de herramientas

de corte, donde existe desprendimiento de viruta

En la actualidad, los procesos de fabricación mediante el mecanizado de

piezas constituyen uno de los procedimientos más comunes en la industria

metalmecánica para la obtención de elementos y estructuras con diversidad

deformas, materiales y geometrías con elevado nivel de precisión y calidad. El

corte de metales es un proceso termo-mecánico, durante el cual, la generación de

calor ocurre como resultado de la deformación plástica y la fricción a través de las

interfaces herramienta-viruta y herramienta-material de trabajo. La predicción de la

temperatura de corte para el proceso de mecanizado es de reconocida

importancia debido a sus efectos en el desgaste de la herramienta y su influencia

sobre la productividad, el costo de la herramienta y el acabado superficial de la

pieza mecanizada. Por otra parte, el costo del mecanizado se encuentra altamente

relacionado con el porcentaje de metal removido y este costo se puede reducir

mediante el incremento de los parámetros de corte, los que a su vez, son limitados

por la temperatura de corte. El objetivo principal de este trabajo es el de analizar la

influencia de las variables de corte, propiedades térmicas y mecánicas del material

de trabajo en la temperatura de corte generada durante el fresado frontal de

materiales ferrosos como el acero AISI 1020, AISI 1045 Y AISI 4140 y de

materiales no ferrosos como el cobre UNS C14500, latón UNS C35600 y bronce

UNSC83800.Para la medición de la temperatura de corte se diseñó y se construyó

un equipo de medición de temperatura para operaciones de fresado frontal,

basado en el método de termopar pieza-herramienta. Se realizaron una serie de

ensayos experimentales aplicando el método de Taguchi el cual emplea un arreglo

ortogonal de forma tal de recolectar toda la data significativa de forma estadística,

con el menor número de repeticiones posibles, de esta forma se logra una

disminución de los costos y del tiempo de ejecución de los experimentos. Así

mismo, a través de la Señal Ruido (SIR) se obtuvo la combinación óptima de

parámetros para alcanzar la mínima temperatura de corte durante el proceso de

fresado frontal. Posteriormente se desarrollaron expresiones matemáticas,

mediante regresiones lineales múltiples, para la predicción de la temperatura de

corte de cada material, en función de las variables de corte, velocidad de corte (V),

profundidad de pasada (d), velocidad de avance de la herramienta (F),dureza

(HBN ó HRB) y conductividad térmica del material (K).Los resultados de los

ensayos reflejan, tal como era de esperarse, que al aumentar las variables de

corte, V, F Y d la temperatura de corte se incrementa. Adicionalmente se observó

que la velocidad de corte tiene una influencia mayor al 70% sobre la temperatura

de corte, la velocidad de avance y la profundidad de corte poseen una influencia

entre el 10%-12%.

Mecanizado sin arranque de viruta

Todas las piezas metálicas, excepto las fundidas, en algún momento de su

fabricación han estado sometidas a una operación al menos de conformado de

metales, y con frecuencia se necesitan varias operaciones diferentes. Así, el acero

que se utiliza en la fabricación de tubos para la construcción de sillas se forja, se

lamina en caliente varias veces, se lamina en frío hasta transformarlo en chapa, se

corta en tiras, se le da en frío la forma tubular, se suelda, se maquina en soldadura

y, a veces, también se estira en frío. Esto, aparte de todos los tratamientos

subsidiarios. La teoría del conformado de metales puede ayudar a determinar la

forma de utilizar las máquinas de la manera más eficiente posible, así como a

mejorar la productividad. Mecanizado por abrasión La abrasión es la eliminación

de material desgastando la pieza en pequeñas cantidades, desprendiendo

partículas de material, en muchos casos, incandescente. Este proceso se realiza

por la acción de una herramienta característica, la muela abrasiva. En este caso,

la herramienta (muela) está formada por partículas de material abrasivo muy duro

unidas por un aglutinante. Esta forma de eliminar material rayando la superficie de

La pieza, necesita menos fuerza para eliminar material apretando la herramienta

contra la pieza, por lo que permite que se puedan dar pasadas de mucho menor

espesor. La precisión que se puede obtener por abrasión y el acabado superficial

puede ser muy buena pero los tiempos productivos son muy prolongados.

Mecanizado por arranque de viruta.

El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un

desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o varias filosas

cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado por

arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho material

con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado (eliminación de poco

material con mucha precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el acabado

superficial que se requiera a las distintas superficies de la pieza). Sin embargo,

tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se quiera

porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la

pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer viruta.

Movimientos de corte

En el proceso de mecanizado por arranque de material intervienen dos

movimientos:

1. Movimiento principal: es el responsable de la eliminación del material.

2. Movimiento de avance: es el responsable del arranque continuo del material,

marcando la trayectoria que debe seguir la herramienta en tal fin.

Cada uno de estos dos movimientos lo puede tener la pieza o la herramienta

según el tipo de mecanizado.

Mecanizado manual

Es realizado por una persona con herramientas exclusivamente manuales: sierra,

lima, cincel, buril; en estos casos el operario maquina la pieza utilizando alguna de

estas herramientas, empleando para ello su destreza y fuerza.

Medida de las temperaturas de corte

Diferentes técnicas para la medida de la temperatura de corte

Medidas de termopares

Medidas con elementos sensibles a las radiaciones

Medidas con sustancias reactivas

Velocidad de corte

Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia de la pieza

que está en contacto con la herramienta. La velocidad de corte, que se expresa en

metros por minuto (m/min), tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y

su valor adecuado depende de muchos factores, especialmente de la calidad y

tipo de herramienta que se utilice, de la profundidad de pasada, de la dureza y la

maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance

empleada. Las limitaciones principales de la máquina son su gama de

velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijación de la pieza y

de la herramienta.

A partir de la determinación de la velocidad de corte se puede determinar las

revoluciones por minuto que tendrá el cabezal del torno

La Velocidad de rotación de la pieza

La velocidad de rotación del cabezal del torno se expresa habitualmente en

revoluciones por minuto (rpm). En los tornos convencionales hay una gama

limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal

y del número de velocidades de la caja de cambios de la máquina. Enlos tornos de

control numérico, esta velocidad es controlada con un sistema de realimentación

que habitualmente utiliza un variador de frecuencia y puede seleccionarse una

velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades, hasta una velocidad

máxima.

6. La velocidad de rotación de la herramienta es directamente proporcional a la

velocidad de corte e inversamente proporcional al diámetro de la pieza.

Velocidad de avance

El avance o velocidad de avance en el torneado es la velocidad relativa entre la

pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El

avance de la herramienta de corte es un factor muy importante en el proceso de

torneado.

Cada herramienta puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de

avance por cada revolución de la pieza, denominado avance por revolución (fz).

Este rango depende fundamentalmente del diámetro de la pieza, de la profundidad

de pasada, y de la calidad de la herramienta. Este rango de velocidades se

determina experimentalmente y se encuentra en los catálogos de los fabricantes

de herramientas. Además esta velocidad está limitada por las rigideces de las

sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance

de la máquina. El grosor máximo de viruta en mm es el indicador de limitación más

importante para una herramienta. El filo de corte delas herramientas se prueba

para que tenga un valor determinado entre un mínimo y un máximo de grosor de la

viruta.

La velocidad de avance es el producto del avance por revolución por la velocidad

de rotación de la pieza.

Al igual que con la velocidad de rotación de la herramienta, en los tornos

convencionales la velocidad de avance se selecciona de una gama de velocidades

disponibles, mientras que los tornos de control numérico pueden trabajar con

cualquier velocidad de avance hasta la máxima velocidad de avance de la

máquina.

Efectos de la velocidad de avance

Decisiva para la formación de viruta

Afecta al consumo de potencia

Contribuye a la tensión mecánica y térmica

La elevada velocidad de avance da lugar a:

Buen control de viruta

Menor tiempo de corte

Menor desgaste de la herramienta

Riesgo más alto de rotura de la herramienta

Elevada rugosidad superficial del mecanizado

La velocidad de avance baja da lugar a:

Viruta más larga

Mejora de la calidad del mecanizado

Desgaste acelerado de la herramienta

Mayor duración del tiempo de mecanizado

Mayor coste del mecanizado

Tiempo de torneado

Fuerza específica de corte

La fuerza de corte es un parámetro necesario para poder calcular la potencia

necesaria para efectuar un determinado mecanizado. Este parámetro está en

función del avance de la herramienta, de la profundidad de pasada, de la

velocidad de corte, de la maquinabilidad del material, de la dureza del material, de

las características de la herramienta y del espesor medio de la viruta. Todos estos

factores se engloban en un coeficiente denominado Kx. La fuerza específica de

corte se expresa en N/mm2.9

Potencia de corte

La potencia de corte Pc necesaria para efectuar un determinado mecanizado se

calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta, la fuerza específica de

corte y del rendimiento que tenga la máquina. Se expresa en kilovatios (kW).

Esta fuerza específica de corte Fc, es una constante que se determina por el tipo

de material que se está mecanizando, geometría de la herramienta, espesor de

viruta, etc.

Para poder obtener el valor de potencia correcto, el valor obtenido tiene que

dividirse por un determinado valor (ρ) que tiene en cuenta la eficiencia de la

máquina. Este valor es el porcentaje de la potencia del motor que está disponible

en la herramienta puesta en el husillo.

Donde

Pc es la potencia de corte (kW)

Ac es el diámetro de la pieza (mm)

f es la velocidad de avance (mm/min)

Fc es la fuerza específica de corte (N/mm2)

ρ es el rendimiento o la eficiencia de la máquina

[Editar]Factores que influyen en las condiciones tecnológicas del torneado

Diseño y limitaciones de la pieza: tamaño, tolerancias del torneado, tendencia a

vibraciones, sistemas de sujeción, acabado superficial, etc.

Operaciones de torneado a realizar: cilindrados exteriores o interiores, refrenados,

ranurados, desbaste, acabados, optimización para realizar varias operaciones de

forma simultánea, etc.

Estabilidad y condiciones de mecanizado: cortes intermitentes, voladizo de la

pieza, forma y estado de la pieza, estado, potencia y accionamiento de la

máquina, etc.

Disponibilidad y selección del tipo de torno: posibilidad de automatizar el

mecanizado, poder realizar varias operaciones de forma simultánea, serie de

piezas a mecanizar, calidad y cantidad del refrigerante, etc.

Material de la pieza: dureza, estado, resistencia, maquinabilidad, barra, fundición,

forja, mecanizado en seco o con refrigerante, etc.

Disponibilidad de herramientas: calidad de las herramientas, sistema de sujeción

de la herramienta, acceso al distribuidor de herramientas, servicio técnico de

herramientas, asesoramiento técnico.

Aspectos económicos del mecanizado: optimización del mecanizado, duración de

la herramienta, precio de la herramienta, precio del tiempo de mecanizado.

Aspectos especiales de las herramientas para mandrilar: se debe seleccionar el

mayor diámetro de la barra posible y asegurarse una buena evacuación de la

viruta. Seleccionar el menor voladizo posible de la barra. Seleccionar herramientas

de la mayor tenacidad posible.

Formación de viruta

El torneado ha evolucionado tanto que ya no se trata tan solo de arrancar material

a gran velocidad, sino que los parámetros que componen el proceso tienen que

estar estrechamente controlados para asegurar los resultados finales de economía

calidad y precisión. En particular, la forma de tratar la viruta se ha convertido en un

proceso complejo, donde intervienen todos los componentes tecnológicos del

mecanizado, para que pueda tener el tamaño y la forma que no perturbe el

proceso de trabajo. Si no fuera así se acumularían rápidamente masas de virutas

largas y fibrosas en el área de mecanizado que formarían madejas enmarañadas

e incontrolables.

La forma que toma la viruta se debe principalmente al material que se está

cortando y puede ser tanto dúctil como quebradiza y frágil.

El avance con el que se trabaje y la profundidad de pasada suelen determinaren

gran medida la forma de viruta. Cuando no bastan estas variables para controlar la

forma de la viruta hay que recurrir a elegir una herramienta que lleve incorporado

un rompe virutas eficaz.

Mecanizado en seco y con refrigerante

Hoy en día el torneado en seco es completamente viable. Hay una tendencia

reciente a efectuar los mecanizados en seco siempre que la calidad de la

herramienta lo permita.

La inquietud se despertó durante los años 90, cuando estudios realizados en

empresas de fabricación de componentes para automoción en Alemania pusieron

de relieve el coste elevado de la refrigeración y sobre todo de su reciclado.

Sin embargo, el mecanizado en seco no es adecuado para todas las aplicaciones,

especialmente para taladrados, roscados y mandrilados para garantizar la

evacuación de las virutas.

Tampoco es recomendable tornear en seco materiales pastosos o demasiado

blandos como el aluminio o el acero de bajo contenido en carbono ya que es muy

probable que los filos de corte se embocen con el material que cortan,

produciendo mal acabado superficial, dispersiones en las medidas de la pieza e

incluso rotura de los filos de corte.

En el caso de mecanizar materiales de viruta corta como la fundición gris la

taladrina es beneficiosa como agente limpiador, evitando la formación de nubes de

polvo tóxico.

La taladrina es imprescindible torneando materiales abrasivos tales como

inoxidables, inconells, etc.

En el torneado en seco la maquinaria debe estar preparada para absorber sin

problemas el calor producido en la acción de corte.

Para evitar sobrecalentamientos de husillos, etc. suelen incorporarse circuitos

internos de refrigeración por aceite o aire.

Salvo excepciones y a diferencia del fresado el torneado en seco no se ha

generalizado pero ha servido para que las empresas se hayan cuestionado usar

taladrina solo en las operaciones necesarias y con el caudal necesario. Es

necesario evaluar con cuidado operaciones, materiales, piezas, exigencias de

calidad y maquinaria para identificar los beneficios de eliminar el aporte de

refrigerante.

Condiciones de corte

Para realizar una operación de maquinado es necesario que se dé un movimiento

relativo de la herramienta y la pieza de trabajo. El movimiento primario se realiza a

una cierta VELOCIDAD DE CORTE; además, la herramienta debe moverse

lateralmente a través del trabajo. Este es un movimiento mucho más lento,

llamado AVANCE, la dimensión restante del corte es la penetración de la

herramienta de corte dentro de la superficie original de trabajo, llamada

PROFUNDIDAD DE CORTE. Al conjunto de velocidad, avance y profundidad de

corte son llamadas: condiciones de corte.

Para herramientas de punta simple, podemos obtener la velocidad de remoción

del material con la siguiente fórmula = vL fR d Donde Q = velocidad de remoción

de material (mm³/seg); vL = velocidad de corte (mm/seg); fR = avance (mm) y d =

profundidad de corte (mm).

Las unidades pueden cambiar dependiendo del tipo de operación, por ejemplo en

el proceso de TALADRADO, la profundidad viene dada por la profundidad del

agujero, además la profundidad va medida en la misma dirección que el avance, al

igual que el proceso de TRONZADO.

Teoría de la formación de viruta en el maquinado

Para poder explicar el proceso de la formación de la viruta en el maquinado de

metales, se hace uso del modelo de CORTE ORTOGONAL. Aunque el proceso de

maquinado es tridimensional, este modelo solo considera dos dimensiones para

su análisis.

El modelo de corte ortogonal asume que la herramienta de corte tiene forma de

cuña, y el borde cortante es perpendicular a la velocidad de corte, cuando esta

herramienta se presiona contra la pieza de trabajo se forma por deformación

cortante la viruta a lo largo del plano de corte (ver figura) y es así como sedes

prende la viruta de la pieza. La herramienta para corte ortogonal tiene dos

elementos geométricos, el ángulo de ataque (a) y el ángulo del claro o de

incidencia que es el que provee un claro entre la herramienta y la superficie recién

generada.

La distancia a la que la herramienta se coloca por debajo de la superficie original

de trabajo es to Y luego que la viruta sale con un espesor mayor tc; y la relación

de to a tc se llama: relación del grueso de la viruta. r = to / tc.La geometría del

modelo de corte nos permite establecer una relación importante entre el espesor

de la viruta, el ángulo de ataque y el ángulo del plano de corte.

PARTES DE LA HERRAMIENTA

LA CARA. Es la parte superior de la cuchilla. Es la superficie sobre la que se

efectúa el ataque de la viruta (enrolla) según depende de la pieza de trabajo.

EL BORDE CORTANTE. Es la parte de la herramienta que hace el corte

realmente

.LA NARIZ. Se refiere a la esquina o arco formado por las partes lateral y frontal

del borde cortante.

EL FLANCO. Es la superficie lateral del borde cortante.

LA PUNTA. Es la parte de la herramienta que se esmerila para formar la cara y el

borde cortante.

ÁNGULOS DE LA HERRAMIENTA

El ángulo de incidencia lateral, es el formado por la superficie esmerilada (flanco) y

el lado vertical de la herramienta antes de afilarla, este ángulo es el que nos

proporciona un espacio libre entre la superficie cortada de la pieza y el flanco de la

herramienta.

El ángulo de salida lateral se refiere al ángulo entre la cara de la herramienta y

una línea que representa la parte superior de la cuchilla sin esmerilar vista desde

el extremo, este ángulo es el que controla el tipo de viruta producida durante el

maquinado.

El ángulo de incidencia frontal, es el formado entre el extremo del borde cortante y

una línea vertical. Este ángulo proporciona espacio libre entre la superficie

terminada de la pieza y la herramienta.

El ángulo de salida posterior separa la viruta de la pieza acabada y proporciona la

herramienta una acción rebanadora.

El ángulo de corte frontal proporciona espacio libre entre el cortador y la superficie

acabada de la pieza. El ángulo de corte lateral separa la viruta de la superficie

acabada.

El radio de la nariz elimina la esquina frágil de la herramienta, prolonga la duración

de la misma y mejora el acabado.

CONCLUSIÓN

Los procesos de fabricación mediante el mecanizado de piezas constituyen

uno de los procedimientos más comunes en la industria metalmecánica para la

obtención de elementos y estructuras con diversidad de formas, materiales y

geometrías con elevado nivel de precisión y calidad

También podemos decir que se conoce como herramienta de corte a las

herramientas que trabajan con arranque de viruta, estas herramientas permite el

arranque o corte de dicho material a través de una navaja filosa.

Cabe destacar la importancia del desarrollo de las nuevas tecnologías en la

evolución y mejoramiento de las técnicas y procesos para la realización de

diferentes cortes de materiales de diferentes categorías, lo que ha contribuido a la

fabricación de piezas que son de suma importancia para la industria

metalmecánica.

ANEXO

BIBLIOGRAFÍA

http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml

http://www.slideshare.net/erikagamboa/teora-del-corte

http://www.slideshare.net/Norpheel/termodinamica-cengel-7th

http:/www.sisman.utm.edu.ec

http://www.monografias.com/trabajos14/maq-herramienta/maq-herramienta.shtml#PROFUND

TermodinamicaParteI.pdf