TEORIA DEL MAQUINADO DE                    METALES1. Visión general de la tecnología de mecanizado2. Teoría de la formació...
Los procesos de remoción de materialSon una familia de operaciones de formado, en las que el  material sobrante es removid...
Los 3 procesos principales de maquinado son: El torneado El Taladrado El fresadoLas demás operaciones de maquinado son:...
El Maquinado    • El maquinado se puede aplicar a una amplia variedad de       materiales de trabajo.    • Prácticamente t...
Las herramientas de corteUna herramienta de corte tiene uno ó más filoscortantes y está hecha de un material más duroque e...
¿Por qué es Importante el          Mecanizado?• Por la variedad de materiales de trabajo que se  pueden mecanizar.• Por su...
Las formas de energía utilizadas en los procesos no tradicionalesson:•   Energía Mecánica•   Energía Electromecánica•   En...
Desventajas del Maquinado• Desperdicio de material.En el proceso de maquinado, la viruta que se genera esmaterial de despe...
Maquinado y secuencia de             Manufactura• Generalmente se realiza después de los procesos de  fabricación, tales c...
Operaciones de maquinadoPara realizar la operación de maquinado, serequiere, movimiento relativo entre la pieza ómaterial ...
Torneado Herramienta de corte elimina material de una pieza de trabajo giratorio para formar una forma cilíndrica.Los tres...
TaladradoSe utiliza para crear un agujero redondo, generalmente por medio   de una herramienta giratoria (broca) con dos b...
Fresado• Rotación múltiple de herramienta, a través del  trabajo para cortar un plano o superficie recta.  Dos formas: c) ...
Herramientas de corte de formas complejasExisten dos tipos básicos:a)   Herramienta de una sola punta, la cual tiene un fi...
Herramientas de corte(a) Herramienta de una sola punta, que muestra la cara inclinada, elflanco y la punta. (b) Una fresa ...
Condiciones de corteEstas son las tres dimensiones del proceso demaquinado:   – Velocidad de corte v – movimiento primario...
f = avance, mm ó (in)d = profundidad de corte, mm ó (in)Las unidades típicas usadas para la velocidad de corte son m/s ó(f...
Condiciones de corte para el TorneadoVelocidad de corte v, avance f y profundidad de corte d, de unaoperación de torneado.
Desbaste vs Acabado  Las operaciones de maquinado, se dividen  normalmente en dos categorías, distinguidas por el  propósi...
Máquinas herramientas El término máquina herramienta, se aplica a cualquier máquina accionada por fuerza motriz que realic...
Corte Ortogonal   Aunque un proceso real es tridimensional, el    corte ortogonal tiene solo dos dimensiones.Corte ortogon...
Relación de virutaDurante el corte, el borde cortante de la herramienta, se coloca a cierta distancia por debajo de la sup...
Determinación del ángulo del plano de              corte  • Con base en los parámetros geométricos    conocidos, podemos d...
Deformación cortante durante la        formación de viruta(a) Formación de viruta, representada por las placas paralelas, ...
Deformación cortanteLa deformación cortante para el corte de metales, sereduce a la siguiente ecuación, basada en el model...
Ejemplo Corte OrtogonalEn una operación de maquinado que se aproxima al corte ortogonal,La herramienta de corte tiene un á...
Formación de virutaVisión más realista de la formación de viruta, en la que semuestra la zona de corte, y la zona secundar...
Viruta Discontinua• A bajas velocidades de  corte, la viruta se forma  en segmentos separados.• Se forma una textura  irre...
Viruta Continua• Materiales dúctiles• Velocidades altas• Avances y profundidades  pequeños.• Borde cortante bien afilado• ...
Viruta Continua con acumulación• Materiales dúctiles• Baja a media velocidad de  corte.• La fricción entre  herramienta-vi...
Viruta dentada• Virutas Semicontinuas –  forma de diente de sierra.• Formación cíclica de la  viruta de alta resistencia  ...
Fuerzas que actúan sobre la viruta• Fuerza de Fricción F y Fuerza Normal a la fricción N.• Fuerza cortante Fs y Fuerza Nor...
Fuerzas Resultantes• La suma vectorial de F y N = Fuerza resultante R• La suma vectorial de Fs y Fn = Fuerza resultante R‘...
Coeficiente de FricciónCoeficiente de fricción    entre la herramienta y laviruta:           F           NLa fuerza de fri...
Esfuerzo cortanteLa fuerza cortante Fs , es la fuerza que causa la deformación de corte que ocurre en el plano de corte, p...
Fuerza de corte y fuerza de empuje• F, N, Fs, and Fn , no pueden medirse directamente.   – Fuerza de corte Fc y fuerza de ...
Fuerzas en el corte de metales• Se pueden deducir ecuaciones para relacionar las cuatro fuerzas  componentes que no pueden...
EJERCICIO Esfuerzo cortante en maquinadoTomando como ejemplo el ejercicio de corte ortogonal, suponga que la fuerza de cor...
SoluciónA partir del ejemplo de corte ortogonal, el ángulo inclinado es de10o y el ángulo del plano de corte es 25.4o .La ...
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Teoría del maquinado de metales

22.589 visualizaciones

Publicado el

0 comentarios
11 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
22.589
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
11
Acciones
Compartido
0
Descargas
667
Comentarios
0
Recomendaciones
11
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Teoría del maquinado de metales

  1. 1. TEORIA DEL MAQUINADO DE METALES1. Visión general de la tecnología de mecanizado2. Teoría de la formación de viruta en el mecanizado de metales. • Modelo de corte ortogonal • Formación real de la viruta3. Las relaciones de la Fuerza y la ecuación Merchant • Fuerzas en el corte de metales • La Ecuación de Merchant4. Relaciones entre potencia y energía en el Mecanizado5. Temperatura de corte • Métodos analíticos para el cálculo de la T de corte. • Medición de la temperatura de corte
  2. 2. Los procesos de remoción de materialSon una familia de operaciones de formado, en las que el material sobrante es removido de una pieza de trabajo inicial, con el fin de lograr la forma final que se desea.• Maquinado convencional, en el cual una herramienta de corte agudo, se utiliza para cortar mecánicamente el material.• Proceso abrasivo, El material se remueve de forma mecánica, mediante la acción de partículas abrasivas duras.• Procesos no tradicionales, utilizan otras formas de energía, aparte de la herramienta de corte agudo ó de partículas abrasivas.
  3. 3. Los 3 procesos principales de maquinado son: El torneado El Taladrado El fresadoLas demás operaciones de maquinado son: El perfilado El cepillado El escariado El aserradoLas demás procesos abrasivos son: Afilado Fundido Acabados
  4. 4. El Maquinado • El maquinado se puede aplicar a una amplia variedad de materiales de trabajo. • Prácticamente todos los materiales sólidos se pueden maquinar.(a) Sección transversal del proceso de maquinado, (b) Herramienta conángulo de inclinación negativo.
  5. 5. Las herramientas de corteUna herramienta de corte tiene uno ó más filoscortantes y está hecha de un material más duroque el material de trabajo.Angulo de inclinación (α), es sobre el cual seorienta la cara inclinada que dirige el flujo de laviruta resultante, se mide respecto a un planoperpendicular a la superficie de trabajo.El ángulo de inclinación puede ser positivo, comoen a) ó negativo como en b)
  6. 6. ¿Por qué es Importante el Mecanizado?• Por la variedad de materiales de trabajo que se pueden mecanizar.• Por su uso para cortar metales.• Por la variedad de formas de piezas especiales con características geométricas posibles, tales como: roscas de tornillo. Precisos agujeros redondos Bordes rectos Superficies con buena precisión dimensional y acabado superficial.
  7. 7. Las formas de energía utilizadas en los procesos no tradicionalesson:• Energía Mecánica• Energía Electromecánica• Energía Térmica• Energía química• Los plásticos y sus compuestos, se pueden cortar también por maquinado.• En el caso de los cerámicos, presentan dificultades, debido a su alta dureza y fragilidad, sin embargo la gran mayoría se pueden cortar mediante procesos de maquinado abrasivo.
  8. 8. Desventajas del Maquinado• Desperdicio de material.En el proceso de maquinado, la viruta que se genera esmaterial de desperdicio, aunque en la actualidad, sepuede reciclar, disminuyendo el desperdicio.• Tiempo de consumoUna operación de mecanizado generalmente lleva mástiempo para dar forma a una pieza determinada, queen los procesos alternos de conformación, tales comola fundición, metalurgia de polvo, o forjado.
  9. 9. Maquinado y secuencia de Manufactura• Generalmente se realiza después de los procesos de fabricación, tales como:• fundición,• forja,• Deformación volumétricaOtros procesos crean la forma general de la pieza y elmaquinado ofrece la forma final, dimensiones,acabado y detalles geométricos especiales que otrosprocesos no pueden crear.
  10. 10. Operaciones de maquinadoPara realizar la operación de maquinado, serequiere, movimiento relativo entre la pieza ómaterial de trabajo y la herramienta.Este movimiento relativo, se logra por medio deun movimiento primario conocido como,• velocidad de corte.y un movimiento secundario, conocido como,• avance.
  11. 11. Torneado Herramienta de corte elimina material de una pieza de trabajo giratorio para formar una forma cilíndrica.Los tres movimientos mas comunes del proceso de maquinado
  12. 12. TaladradoSe utiliza para crear un agujero redondo, generalmente por medio de una herramienta giratoria (broca) con dos bordes cortantes
  13. 13. Fresado• Rotación múltiple de herramienta, a través del trabajo para cortar un plano o superficie recta. Dos formas: c) fresado periférico y d)fresado frontal
  14. 14. Herramientas de corte de formas complejasExisten dos tipos básicos:a) Herramienta de una sola punta, la cual tiene un filo cortante y se utiliza para operaciones como el torneado, generalmente tiene una punta redondeada llamada radio de la nariz.b) Herramienta de múltiples filos cortantes, tiene más de un borde de corte y generalmente realizan su movimiento respecto a la pieza de trabajo mediante rotación. El Taladrado y el Fresado utilizan herramientas rotatorias de múltiples filos cortantes.
  15. 15. Herramientas de corte(a) Herramienta de una sola punta, que muestra la cara inclinada, elflanco y la punta. (b) Una fresa helicoidal, representativa de lasherramientas con bordes cortantes múltiples.
  16. 16. Condiciones de corteEstas son las tres dimensiones del proceso demaquinado: – Velocidad de corte v – movimiento primario. – Avance f – movimientosecundario. – Profundidad de corte d – penetración de la herramienta de corte dentro de la superficie original de trabajo.Para dichas operaciones, la tasa de remoción dematerial viene dada por: RMR = v f dEn donde, RMR = Tasa de remoción de material, mm3/s ó(in3/min) = velocidad de corte, m/s ó (ft/min), la cualdebe convertirse a mm/s ó (in/min).
  17. 17. f = avance, mm ó (in)d = profundidad de corte, mm ó (in)Las unidades típicas usadas para la velocidad de corte son m/s ó(ft/min).El avance en torneado se expresa usualmente en mm/rev ó(in/rev) y la profundidad de corte se expresa en mm ó (in).En la operación de taladrado, la profundidad se interpretanormalmente como la profundidad del agujero taladrado.
  18. 18. Condiciones de corte para el TorneadoVelocidad de corte v, avance f y profundidad de corte d, de unaoperación de torneado.
  19. 19. Desbaste vs Acabado Las operaciones de maquinado, se dividen normalmente en dos categorías, distinguidas por el propósito y las condiciones de corte: Cortes para desbaste primario, se usan para remover grandes cantidades de material de la pieza, a fin de producir una forma muy cercana a la requerida. Estas operaciones se realizan a alta velocidad. Cortes de acabado, se usan para completar la pieza y alcanzar las dimensiones finales, las tolerancias y el acabado de superficie. Estas operaciones se realizan a baja velocidad.
  20. 20. Máquinas herramientas El término máquina herramienta, se aplica a cualquier máquina accionada por fuerza motriz que realice operaciones de maquinado, incluso el esmerilado.Máquinas herramientas más frecuentes: – Tornos. – Prensas taladradoras. – Máquinas fresadoras.Las máquinas herramientas modernas, realizan susprocesos con un alto grado de automatización, CNC.
  21. 21. Corte Ortogonal Aunque un proceso real es tridimensional, el corte ortogonal tiene solo dos dimensiones.Corte ortogonal: como un proceso tridimensional
  22. 22. Relación de virutaDurante el corte, el borde cortante de la herramienta, se coloca a cierta distancia por debajo de la superficie original del trabajo. Esta corresponde al espesor de la viruta antes de su formación to , al formarse la viruta a lo largo del plano de corte, incrementa su espesor a tcLa relación del grueso de la viruta ó relación de viruta r, viene dado por: to r tcComo el espesor de la viruta después del corte siempre es mayor que el espesor antes del corte, la relación de viruta siempre será menor a 1.0
  23. 23. Determinación del ángulo del plano de corte • Con base en los parámetros geométricos conocidos, podemos determinar el ángulo del plano de corte así: sea ls = longitud del plano de corte, entonces…. Ls sen / Ls cos ( -α) = sen / cos ( -α) Lo anterior puede agruparse a fin de determinar el valor de , quedando: r cos tan 1 r sin
  24. 24. Deformación cortante durante la formación de viruta(a) Formación de viruta, representada por las placas paralelas, (b) una placa aislada, y(c) triángulo de deformación cortante.
  25. 25. Deformación cortanteLa deformación cortante para el corte de metales, sereduce a la siguiente ecuación, basada en el modelo deplacas paralelas: = tan( - ) + cotEn donde: = deformación cortante, = ángulo del plano de corte, y = ángulo de inclinación de la herramienta de corte.
  26. 26. Ejemplo Corte OrtogonalEn una operación de maquinado que se aproxima al corte ortogonal,La herramienta de corte tiene un ángulo de inclinación de 10o.El espesor de la viruta antes del corte es 0.50 mm y el espesor de la virutaDespués del corte es 1.125 mm. Calcule el plano de corte y la deformaciónCortante de la operación.La relación de espesor de la viruta, se determina por:por lo tanto r = 0.50 / 1.25 = 0.444El ángulo del plano de corte está dado por:Por lo tanto, tang = 0.444 cos 10o / 1-0.444 sen 10o = 0.4738 = 25.4La deformación cortante se calcula con la ecuación, = tan( - ) + cot = tan(25.4 - 10) + cot 25.4 = 0.275 + 2.111 = 2.386
  27. 27. Formación de virutaVisión más realista de la formación de viruta, en la que semuestra la zona de corte, y la zona secundaria de corte, comoresultado de la fricción herramienta-viruta.
  28. 28. Viruta Discontinua• A bajas velocidades de corte, la viruta se forma en segmentos separados.• Se forma una textura irregular en la superficie maquinada.• Una alta fricción herramienta-viruta• Avances y profundidades grandes promueven este tipo de formación.
  29. 29. Viruta Continua• Materiales dúctiles• Velocidades altas• Avances y profundidades pequeños.• Borde cortante bien afilado• Baja fricción herramienta- viruta• Virutas continuas y largas.
  30. 30. Viruta Continua con acumulación• Materiales dúctiles• Baja a media velocidad de corte.• La fricción entre herramienta-viruta, causa adhesión de porciones de material de trabajo.• La formación de acumulación en el borde es naturaleza cíclica.
  31. 31. Viruta dentada• Virutas Semicontinuas – forma de diente de sierra.• Formación cíclica de la viruta de alta resistencia al corte.• Está asociada con metales difíciles de maquinar, como las aleaciones de Titanio, superaleaciones a base de níquel y aceros enoxidables austénicos.
  32. 32. Fuerzas que actúan sobre la viruta• Fuerza de Fricción F y Fuerza Normal a la fricción N.• Fuerza cortante Fs y Fuerza Normal a la cortante Fn(a) fuerzas que actúan sobre la viruta en el corte ortogonal
  33. 33. Fuerzas Resultantes• La suma vectorial de F y N = Fuerza resultante R• La suma vectorial de Fs y Fn = Fuerza resultante R‘Fs = fuerza cortante, que causa la deformación de corteque ocurre en el plano de corte.Fn = fuerza normal a la cortante, es normal a la fuerzacortante.• Las fuerzas que actúan sobre la viruta, deben estar balanceadas: – R debe ser igual en magnitud a R – R’ debe ser opuesta en dirección a R – R’ debe ser contraria a R
  34. 34. Coeficiente de FricciónCoeficiente de fricción entre la herramienta y laviruta: F NLa fuerza de fricción y su fuerza normal, sepueden sumar vectorialmente, para formar unafuerza resultante R, la cual se orienta en unángulo , llamado ángulo de fricción.El ángulo de fricción se relaciona con elcoeficiente de fricción de la siguiente manera: tan
  35. 35. Esfuerzo cortanteLa fuerza cortante Fs , es la fuerza que causa la deformación de corte que ocurre en el plano de corte, por lo cual la fuerza normala la cortante será Fn.Con base en la fuerza cortante, se define el esfuerzocortante que actúa a lo largo del plano de corte entre la Fspieza de trabajo y la viruta como: S As t owEn donde el área del plano de corte, As = As sinw = ancho de la operación de corte ortogonal.
  36. 36. Fuerza de corte y fuerza de empuje• F, N, Fs, and Fn , no pueden medirse directamente. – Fuerza de corte Fc y fuerza de empuje Ft(b) Fuerzas que actúan sobre la herramienta y pueden medirse
  37. 37. Fuerzas en el corte de metales• Se pueden deducir ecuaciones para relacionar las cuatro fuerzas componentes que no pueden medirse con las dos fuerzas que pueden ser medidas: F = Fc sin + Ft cos N = Fc cos - Ft sin Fs = Fc cos - Ft sin Fn = Fc sin + Ft cos• Si la fuerza de corte y la fuerza de empuje son conocidas, se pueden utilizar estas 4 ecuaciones para calcular estimaciones de la fuerza cortante, la fuerza de fricción y la fuerza normal a la fricción, y con base en estos estimados, se puede determinar el esfuerzo cortante y el coeficiente de fricción.
  38. 38. EJERCICIO Esfuerzo cortante en maquinadoTomando como ejemplo el ejercicio de corte ortogonal, suponga que la fuerza de corte y la fuerza de empuje se miden durante una operaciónde corte ortogonal con valores de Fc = 1559 N y Ft = 1271 N. El ancho deLa operación de corte ortogonal, es w = 3.0 mm. Con base en éstos datos,Determine la resistencia al corte del material de trabajo.
  39. 39. SoluciónA partir del ejemplo de corte ortogonal, el ángulo inclinado es de10o y el ángulo del plano de corte es 25.4o .La fuerza cortante, se calcula a partir de: Fs = Fc cos - Ft sin: Fs = 1559N cos 25.4o - 1271N sen 25.4o = 863 NEl área del plano de corte, está determinada por: A t ow s sin= (0.50 mm) (3.0 mm) = 3.497 mm2 sen 25.4opor lo tanto, el esfuerzo cortante que iguala la resistencia al corteDel material de trabajo es: FsS = 863 N = 247 N/ mm2 = 247 Mpa As 3.497 mm2

×