ACTIVIDAD # 2: DEMOSTRACIÓN DE OPERACIONES EN EL TORNO Y EXPERIMENTO DE DESGASTE EN LA CUCHILLA NOMENCLATURA
INTRODUCCIÓN
=
distancia de separación entre la pieza y la
cuchilla = C= b= d= D= f = L= m= MRR = n= N= R= T= Tm = v= vf = x= y=
velocidad rotacional (rad/min) constante de Taylor intercepto profundidad de corte diámetro de la pieza avance (dist/rev) largo pendiente razón de remoción de material índice de Taylor velocidad rotacional de la pieza (rev/min) radio vida de la cuchilla tiempo de corte velocidad de corte velocidad de avance variable independiente variable dependiente
Mediante los procesos de corte es posible fabricar piezas con geometrías complejas, buenos acabados de superficie y excelentes dimensiones. El corte de metal depende tanto de los materiales de la herramienta y de la pieza de trabajo como de las condiciones de corte establecidas para el proceso. En esta actividad se estudiarán algunos al gunos de los procesos de corte más comunes en el torno así como el efecto del desgaste de la herramienta de corte cort e en una operación simple de torno.
OBJETIVOS
Conocer los componentes principales de un torno y observar su funcionamiento. Medir y calcular algunos parámetros básicos para corte de metal en el torno. Medir el desgaste de la herramienta durante el torneado de una superficie cilíndrica y su variación con la velocidad de corte.
TRASFONDO TRASFOND O [GROOVER, 2007 ], [KALPAKJIAN, 2007] operaciones de terminado pueden requerir magnitudes diferentes.
En todo proceso de corte es necesario utilizar una herramienta que remueva el exceso de material de la pieza que se está cortando, a esta pieza se le llama pieza de trabajo. En los procesos tradicionales esta herramienta es una cuchilla con uno o varios segmentos cortantes. Usualmente se realizan uno o varios pasos de corte en los cuales se remueve una gran porción del material de la pieza de trabajo. A estos se les llaman pasos de corte áspero.
El mecanismo de formación de viruta (ver Figura 2.1) consiste en provocar deformación plástica utilizando una herramienta de corte hasta que ocurre una falla de corte en la zona de deformación primaria. Esto separa una porción del material, al cual se le llama la viruta y expone la nueva superficie. El plano de separación se llama el plano de corte. Además puede formarse una región de deformación secundaria sobre la cara de desprendimiento de la herramienta, la cual aumentará en proporción directa al incremento de la fricción entre la viruta y la superficie de desprendimiento.
Luego de los pasos de corte áspero la superficie de la pieza no es muy suave por lo l o que es necesario realizar uno o varios pasos de corte de terminación. A los cuales se les llama pasos de corte fino o terminado. En las operaciones de corte realizadas en el laboratorio de procesos de manufactura se recomienda dejar diez milésimas de pulgadas (0.010”) para los pasos de terminado. Otras
Durante la planificación de los procesos de corte es importante obtener un buen estimado del tiempo que se tarda en remover el material y los costos 12 Derechos Derechos
Reservados, Dra. Lourdes M. Rosario
INME 4056 Manual de Actividades, página 13 relacionados. Esto permite seleccionar parámetros de corte que contribuyan a la optimización del proceso.
Dos parámetros adicionales en los procesos de corte son el movimiento de avance, ( f ) y la velocidad de avance ( f r). Para los procesos de corte en el torno, el avance es la distancia relativa entre la cuchilla y la pieza luego de cada rotación de la pieza de trabajo. La velocidad de avance es la velocidad en la dirección del movimiento de avance. Usualmente el avance es un parámetro seleccionado de acuerdo a los rangos disponibles en el torno. Para los procesos en los que ocurre rotación de la cuchilla o la pieza de trabajo: vf = f N
(2. 5)
Dónde: f tiene unidades de dist/rev N tiene unidades de rev/min Figura 2.1.
Mecanismo de formación de viruta, d es la profundidad de corte, el ángulo del plano de corte y el ángulo entre la cara de la cuchilla y la línea normal a la nueva superficie
La geometría o el terminado final de una pieza luego de un proceso de corte se logra mediante movimientos relativos apropiados entre la cuchilla y la pieza de trabajo. En los procesos de corte más comunes la cuchilla o la pieza de trabajo rota a cierta velocidad, usualmente denominada como N revoluciones/minuto. La velocidad a la que la cuchilla corta es v y tiene unidades de distancia/tiempo. Recordando los conceptos básicos de física: v = R
Cuando se utilizan las unidades de revoluciones por minuto para la velocidad rotacional podemos utilizar la ecuación anterior teniendo el cuidado de realizar la conversión de radianes a revoluciones: 1 revolución = 2 radianes
(2. 2)
v = R N (2 ) radianes/revolución
(2. 3)
v = D N
(2. 4)
así:
D = diámetro de la pieza
Tm
distancia recorrida por la cuchilla v f (2. 6)
La razón de remoción de material (MRR) se calcula para estimar cuanto volumen de material se remueve cada minuto o segundo. Su definición general es: MRR =
volumende material removid tiempode corte
(2.1)
Dónde: v= velocidad de corte R= radio velocidad rotacional en radianes/minuto. =
Dónde:
El tiempo que transcurre en completar el corte a una distancia L se denomina como tiempo de corte. Este se calcula en forma general como:
(2. 7) A continuación se presenta el desarrollo de ecuaciones de tiempo de corte y razón de remoción de material para diferentes procesos.
OPERACIONES EN EL TORNO Y PARÁMETROS DEL PROCESO DE TORNEADO CILÍNDRICO El torno es una máquina que permite producir diferentes características con simetría circular. En todos los procesos del torno la pieza de trabajo da vueltas a cierta velocidad rotacional mientras que la cuchilla avanza en la dirección longitudinal o transversal de la pieza. La Figura 2. 2 muestra un engranaje y una pieza de demostración de procesos de corte. Excepto por los cortes de sección cuadrada, las otras características geométricas de la pieza fueron fabricados con un torno manual.
INME 4056 Manual de Actividades, página 14 Torneado cilíndrico es la operación de corte más básica en el torno. El propósito de torneado cilíndrico es reducir el diámetro exterior de la pieza en una zona de ésta. La operación consiste en arrancar viruta con una herramienta de corte de un solo filo. En la Figura 2.3 se muestra un esquema de la operación de torneado cilíndrico con los parámetros de corte identificados. El diámetro inicial y final de la pieza se denominan respectivamente mediante D0 y D1. La profundidad de corte, d, es la cantidad de material que remueve la cuchilla en un paso de corte. En la Figura 2.3 se puede observar que para el caso de torneado cilíndrico:
d Figura 2.2.
Engranaje y pieza de demostración de los procesos de corte
Figura 2.3.
Modelo del proceso de torneado cilíndrico.
El movimiento principal en torneado cilíndrico es efectuado a cierta velocidad de corte (v) en la superficie de la pieza cilíndrica. Durante el proceso la cuchilla está en contacto continuo con la pieza entre D0 y D1. Debido a ello, la velocidad de corte máxima está dada por la ecuación: v máxima = D0 N
(2. 9)
La velocidad de corte promedio es: vpromedio = Dpromedio N
Dónde: D0 = diámetro inicial D1 = diámetro final
El movimiento de avance ( f ) corresponde al desplazamiento de la herramienta en la dirección longitudinal de la pieza, esto es, paralelo al eje de rotación de la pieza. Sus unidades son pulgadas/revolución, milímetros/revolución o milímetros/radián. Un buen estimado para el tiempo de corte cuando la cuchilla recorre una distancia L a lo largo de la pieza está dado por la ecuación:
Tm
D0 D1 2
(2. 8)
(2. 10)
Dónde:
D promedio
D0 - D1 2
(2. 11)
L v r
L f N
(2. 12)
INME 4056 Manual de Actividades, página 15 A veces la cuchilla está bien separada de la pieza de trabajo antes del comienzo del corte. En estos casos un mejor estimado se obtiene de la ecuación:
Tm
L L v f f N
Dónde: = distancia de separación entre la pieza y la cuchilla
(2. 13)
La razón de remoción de material se puede evaluar sustituyendo por el volumen removido y T m en la ecuación 2.7:
MRR = 4
L D2 0 - D21 L f N
4
Se puede re-escribir esta ecuación en términos de la profundidad de corte y el diámetro final utilizando ecuación 2.8: MRR = d f N D1 d
(2. 15)
Es importante observar que la ecuación 2.14 presenta otras alternativas para el cómputo de la razón de remoción de material. Si se utiliza el diámetro promedio, una expresión alterna es: MRR = vpromedio f d
D0 - D1 D0 D1 2 2
f N D2 0 - D21 f N
(2. 16)
HERRAMIENTAS DE CORTE En el proceso de torneado cilíndrico se utiliza como herramienta de corte una cuchilla que, a pesar de tener un filo único, presenta una compleja geometría definida por seis ángulos y cuyos valores son críticos para el comportamiento de la herramienta. En la Figura 2.4 se muestra un esquema de una cuchilla y la terminología normalizada de la herramienta. El ángulo de devastado y el radio del filo cortante son los parámetros geométricos de la herramienta que tienen mayor influencia en el tipo de viruta formada. Si los ángulos de ataque son grandes y Visite la página de los radios del filo son Kennametal para altos se originan conocer más sobre las virutas gruesas, diferentes herramientas altamente y materiales de corte: deformadas y http://kennametal.com/ calientes. en/home.html El tipo de viruta generada depende del material de la pieza de trabajo y de las condiciones operacionales del proceso de corte. La Figura 2.5 muestra los tipos de viruta. La
(2. 14)
viruta es discontinua o segmentada cuando el material de la pieza de trabajo es frágil y es continua cuando el material que se corta es dúctil y las condiciones de corte son de estado estacionario. Bajo ciertas condiciones de corte la temperatura puede aumentar hasta que la viruta se derrita y acumule sobre la cara de desprendimiento de la herramienta. Esto resulta en el tipo de viruta llamado falsa cuchilla. (“Build-up edge”).
MATERIALES PARA LAS HERRAMIENTAS DE CORTE Desde el siglo XIX y especialmente durante el transcurso del presente siglo se han desarrollado diversos materiales para ser utilizados como herramientas de corte, en respuesta a las continuas demandas del sector industrial por materiales para herramientas de corte de mejor calidad y durabilidad. Un material apropiado para ser utilizado como herramienta de corte posee una adecuada combinación de dureza, tenacidad y resistencia al desgaste mientras tolera altas temperaturas. Según su desarrollo cronológico, se utilizaron como materiales para herramientas de corte los siguientes:
Aceros para herramientas: Son aleaciones que contienen carbono, comprendido entre 0.7 y 1.5 por ciento. Su dureza en caliente ha sido mejorada añadiendo Cromo, Vanadio, Tungsteno o Cobalto como elementos de aleación. Actualmente este material no se utiliza para corte de metal por ser de calidad inferior a los otros materiales de corte. Aceros de alta velocidad: Mejor conocido como HSS de acuerdo a sus siglas en Inglés. Se clasifican como de la serie T (aleados con tungsteno) o la serie M (aleados con molibdeno)
INME 4056 Manual de Actividades, página 16 y los cuales retienen sus propiedades hasta temperaturas del orden de los 1,100 F. Se utilizan como herramientas de propósito general en operaciones de corte en fresadoras, sierras y otras herramientas de corte.
Figura 2.4.
Aleaciones de cobalto: Son configuradas por fundición en molde de grafito y terminadas mediante rectificado. Presentan propiedades intermedias entre los aceros para herramientas y los carburos cementados.
Geometría de una herramienta de corte de un segmento cortante.
(a) (b) (c) Figura 2.5. Tipos de virutas generadas: (a) discontinua o segmentada (b) continua (c) falsa cuchilla. trabajar con velocidades de corte mayores que Carburos cementados: Son mezclas de las logradas con los carburos cementados. Tungsteno, Titanio y/o Tantalio embebidos en Cerámicas: Se fabrican mediante técnicas de una matriz metálica dúctil de Cobalto y metalurgia en polvo, principalmente a base de elaborados mediante técnicas de metalurgia en óxido de aluminio. Estas son más duras que los polvo . Sí se emplean grandes velocidades de carburos cementados y presentan mejor corte su dureza disminuye rápidamente; resistencia al desgaste pero también mayor mantienen sus propiedades hasta los 2,000 F. fragilidad; por lo tanto, demandan la utilización Cermets: Aunque técnicamente estos de equipos y dispositivos de montaje más pertenecen al grupo de los carburos rígidos. Son químicamente inertes y usualmente cementados, este término se reserva en la no requieren el uso de lubricantes. tecnología de las herramientas de corte para las Cubiertas de carburos y cerámica: Consiste en la combinaciones de TiC, TiN y TiCN mezcladas con aplicación de capas alternadas de carburos o Níquel o Molibdeno. Estos materiales permiten cerámicas; las cuales se aplican mediante
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deposición química o física de vapor. En los primeros años de la década de los setenta se comenzó a realizar el recubrimiento de los carburos cementados con capas bien finas de materiales del tipo TiC, TiN y Al2 O3 con notorias mejoras en la dureza y en la resistencia a la formación de cráteres. Diamante sintético: Es el material que presenta la mayor dureza en caliente y es utilizado para el corte de precisión o en el corte de acabado fino y a elevadas velocidades. No se recomienda para el corte de metales ferrosos ya que el carbono es altamente compatible con el hierro. Nitruro de Boro cubico (CBN): Presenta baja reactividad química y es el siguiente material más duro conocido por el hombre. Fue desarrollado al final de la década de los sesenta por la General Electric para el corte de materiales aeroespaciales de extrema dureza.
Figura 2.6.
DESGASTE DE LAS HERRAMIENTAS DE CORTE Toda cuchilla sufre desgaste durante el proceso de corte. Dependiendo de las condiciones de corte impuestas en el proceso, este daño puede ser súbito o gradual. El desgaste súbito puede presentarse por marcada deformación plástica, fractura frágil, fractura por fatiga o grietas severas en el borde del filo ocasionadas por la viruta. Es difícil de controlar una falla súbita. Por lo tanto, la selección de los parámetros de corte debe ser cuidadosa para evitar este tipo de falla. Debido a que es de naturaleza rápida, impredecible y catastrófica, el desgaste súbito es difícil de controlar. El deterioro gradual de la herramienta está gobernado por los fenómenos de abrasión, adhesión, difusión e interacción química y se manifiesta principalmente por el desgaste del flanco o debido a la formación de un cráter en la superficie de desprendimiento.
Curvas de desgaste en el flanco de una herramienta de un segmento cortante contra el tiempo de corte para varias velocidades de corte. inicialmente se presenta una zona inicial de desgaste Como criterios para estipular el desgaste permisible de rápido crecimiento, seguida por una región en una herramienta de corte se han propuesto entre estable de desgaste progresivo y finalmente otra otros el desgaste límite del flanco, el acabado zona inestable de desgaste acelerado. superficial obtenido, la exactitud dimensional del producto y el incremento de la fuerza de corte o de la Para cuantificar la vida útil de la herramienta se potencia consumida. En la Figura 2.6 se muestran las tomar en consideración el tiempo neto de corte, curvas de desgaste del flanco de la herramienta volumen de material removido o número de piezas contra el tiempo de corte. En la figura puede mecanizadas entre re-afilados de la herramienta, observarse que para cada velocidad de corte entre otros. Un modelo que se utiliza comúnmente
INME 4056 Manual de Actividades, página 18 para estimar la vida de la cuchilla cuando esta opera a cierta velocidad de corte es el modelo de Taylor. Para este modelo se puede utilizar como referencia el desgaste en el flanco de la cuchilla. El modelo de Taylor es: vTn = C
llega a un valor específico de desgaste en el flanco. El tiempo que se tardó en llegar a ese nivel de desgaste es la vida de la cuchilla a esa velocidad y para ese material de corte. Si se realiza este experimento varias veces, con una cuchilla con filo nuevo cada vez que se cambia la velocidad de corte, se puede estimar n y C. Para ello es necesario aplicarle logaritmo a ambos lados de la ecuación de Taylor y expandirlo utilizando las reglas de logaritmos:
(2. 17)
Dónde: T = vida de la cuchilla v = velocidad de corte n = índice de Taylor C = constante de Taylor
n
log(vT ) = log(C)
(2. 18)
log(v) = -n log(T) + log(C)
(2. 19)
La constante y el índice de Taylor son parámetros cuyos valores dependen del material de la cuchilla y el material que se está cortando. Valores típicos para estos parámetros se pueden encontrar en la Tabla 2.1. Note que esta tabla provee valores generales y que en la práctica es necesario conocer el valor de C específico al material de corte.
Esto equivale a la ecuación de una línea:
Es posible estimar la vida de la cuchilla si se realiza un experimento de desgaste en el flanco de la cuchilla. Para ello se corta con la cuchilla, manteniendo la velocidad de corte constante, hasta que la cuchilla
Puede ver un ejemplo del cómputo de n y C partiendo de los datos de dos pruebas de desgaste en el apéndice B.
y=mx+b
(2. 20)
Dónde m = pendiente = -n b = intercepto = log(C)
TABLA 2.1. VALORES TÍPICOS PARA N Y C [1] Material de la cuchilla Acero de herramienta •
n
C (v en m/min)
200
70
60
20
350
120
200
70
2700
900
1500
500
2000
600
2200
700
10000
3000
0.1
Cortando no-aceros
Cortando acero Acero de alta velocidad (HSS)
C1 (v en pie/min)
•
•
Cortando no-aceros
Cortando acero • Carburo cementado •
0.25
Cortando no-aceros
Cortando acero • "Cermet, cortando acero Carburos con cubiertas
0.25
Cortando acero Cerámica, cortando acero
0.25 0.6
•
1
0.125
Las unidades para C son: pie-min(n-1) o m-min(n-1)
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EXPERIMENTO o
El experimento consiste de dos actividades. La primera parte es una demostración y práctica de diferentes procesos. La segunda parte es un experimento de desgaste en la cuchilla. o
EQUIPO Y DISPOSITIVOS • • • •
• •
Torno Herramientas de corte con nuevo filo Instrumentos de medición Barra de metal con un diámetro uniforme para todo el largo a recorrerse durante el experimento. Esta pieza debe estar instalada en el torno. Gafas de seguridad Accesorios para la limpieza del equipo.
o
o
TORNO El torno es una máquina herramienta diseñada para realizar básicamente las operaciones de torneado cilíndrico, corte de cara y corte de cuello o escariado. La versatilidad que posee este tipo de equipo posibilita, mediante montajes sencillos y rápidos, la realización entre otras Antes del experimento de las siguientes haga una búsqueda en operaciones: corte en Internet para coseguir forma de cono, las hojas de seguridad entallado, torneado de (MSDS) del aluminio forma, roscado, 6061-O taladrado, partición o tronzado, chaflanado y moleteado. El laboratorio tiene varios tornos disponibles para diferentes trabajos. La Figura 2.7 Muestra una foto del torno Enco utilizado en el laboratorio. .En las siguientes tablas se provee un desglose de los valores de operación de cada torno disponible. Los tornos proveen un movimiento de rotación en la pieza de trabajo y desplazamiento de la cuchilla en la dirección longitudinal, diagonal o radial de la pieza. Para lograr esta variedad de movimientos la máquina consiste de varias partes. A continuación se describen las características de los componentes principales del torno. o
Bancada: es la parte estructural del equipo y sobre ella están fijadas las guías sobre las cuales desliza el carro porta-herramientas y el contrapunto.
o
Cabezal: contiene la unidad motriz que suministra la potencia requerida para rotar la pieza de trabajo a diferentes velocidades y también sirve para sostenerla. Está fijada sobre uno de los extremos de la bancada. Contrapunto: este dispositivo sirve para soportar entre centros piezas de gran longitud. Puede desplazarse tanto longitudinalmente como en forma transversal. Carro porta-herramientas: esta unidad suministra el medio para montar y mover las herramientas de corte. Consta del carro que desliza a lo largo de las guías del torno y sobre el mismo va un elemento que puede desplazarse transversalmente y finalmente arriba está el poste porta-herramientas. Barra de avance y tornillo de roscar: estos elementos transmiten al carro portaherramientas la potencia necesaria para su desplazamiento de avance en las operaciones de cilindrado y de roscado respectivamente. Caja de engranajes: conjunto de mecanismos requeridos para transmitir potencia y movimiento a las diversas unidades del equipo.
CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS La designación de los tornos se basa en: el giro; diámetro máximo de la pieza de trabajo o en la distancia entre centros; máxima longitud de la pieza de trabajo. Generalmente los primeros tienen el eje de rotación en posición vertical (tornos de columna) y los segundos en posición horizontal (torno paralelo). De acuerdo a su funcionalidad y a sus características generales también se les clasifica en tornos corrientes, tornos rápidos, tornos revolver, tornos de troqueleros, tornos automáticos, tornos de control numérico, tornos universales y tornos para propósitos especiales.
DISPOSITIVOS DE MONTAJE Para garantizar la ubicación correcta de las piezas de trabajo se han desarrollado algunos dispositivos de montaje rápido. Estos suelen formar parte del equipo estándar. En el laboratorio se podrá observar algunos de estos dispositivos.
INME 4056 Manual de Actividades, página 20
Figura 2.7.
Torno Enco. TABLA 2.2. VELOCIDADES DISPONIBLES EN LOS TORNOS DEL LABORATORIO TORNO ENCO Velocidad rotacional, RPM
90 725
240 950
260 1200
320 1550
430
TORNO Jet 40-1800 RPM
TABLA 2.3. AVANCES DISPONIBLES EN LOS TORNOS DEL LABORATORIO TORNO ENCO
Avance (pulg/rev)
0.011 0.012 0.013 0.014 0.0016 0.0017 0.0020
0.0022 0.0024 0.0026 0.0028 0.0031 0.0033 0.0035
0.0039 0.0044 0.0048 0.0052 0.0057 0.0062 0.0062
0.0062 0.0078 0.0089 0.0096 0.0104 0.0113 0.0124
0.0131 0.0138 0.0156 0.0178 0.0191 0.0207 0.0249
0.0262 0.0277 0.0311
0.0103 0.0052 0.0026 0.0013 0.0007
0.0092 0.0046 0.0023 0.0012 0.0006
0.0083 0.0042 0.0021 0.0010 0.0005
0.0075 0.0038 0.0019 0.0010 0.0005
0.0072 0.0036 0.0018 0.0009 0.0004
0.0069 0.0035 0.0017 0.0008 0.0004
TORNO Jet
Avance (pulg/rev)
PRECAUCIONES DE SEGURIDAD • •
Utilice gafas de seguridad durante todo el experimento. Utilice solamente los materiales y accesorios aprobados para el equipo.
Debe detener el movimiento de la herramienta de la máquina antes de hacer cualquier trabajo de limpieza o manipulación en la pieza.
0.0064 0.0032 0.0016 0.0008 0.0004
0.0059 0.0030 0.0015 0.0007 0.0003
COTEJO DE SEGURIDAD 1. 2. 3.
Observe los tornos que utilizará y anote peligros relacionados con las máquinas. Observe la ubicación de los extintores de fuego y salidas de emergencia más cercanos. Verifique que todos sus compañeros utilizan la vestimenta y accesorios apropiados.
INME 4056 Manual de Actividades, página 21 (5) Por último el estudiante remueve la pieza del mandril y procede a medirla y comparar las medidas con las medidas iniciales.
DEMOSTRACIÓN DE PROCESOS PROCEDIMIENTO 1.
2.
Área de torno Enco. Procesos de corte de cara y torneado cilíndrico. a) El técnico realiza los ajustes de dirección, velocidad y avance para el material que se va a cortar. b) Se describe el proceso de corte de cara (refrenteado). (1) Colocar la máquina en el punto de referencia con respecto al proceso que se va a realizar y se demuestra el proceso. (2) Práctica de algunos estudiantes para hacer los cortes restantes. c) Se describe el proceso de torneado cilíndrico. (1) Colocar la máquina en el punto de referencia con respecto al proceso que se va a realizar y se demuestra el proceso. (2) Práctica de algunos estudiantes para hacer los cortes restantes. (a) Dos estudiantes toman las medidas de la pieza recién manufacturada. Área de torno Enco. Procesos de torneado interno o agrandado de agujeros y moleteado (“knuring”)
a)
El técnico realiza los ajustes de dirección, velocidad y avance para el material que se va a cortar. b) Se describe el proceso de torneado interno. (1) Colocar la máquina en el punto de referencia con respecto al proceso que se va a realizar y se demuestra el proceso. (2) Práctica de algunos estudiantes para hacer los cortes restantes. (3) Dos estudiantes toman las medidas de la pieza recién manufacturada: diámetro interno y profundidad. c) Moleteado. (1) Se describe el proceso de moleteado. (2) Medir el diámetro de la pieza y colocar la pieza en el torno. (3) Colocar herramienta de moleteado. (4) Colocar la máquina en el punto de referencia con respecto al proceso que se va a realizar y se demuestra el proceso permitiendo que un estudiante lo finalice.
PRÁCTICA DE CORTE PROCEDIMIENTO Realice los pasos observados durante la observación para producir una pieza parecida a la ilustrada en la Figura 2.8. Las medidas serán provistas en el laboratorio.
EXPERIMENTO DE DESGASTE PARÁMETROS DE OPERACIÓN •
Velocidad rotacional N1 debe ser una velocidad baja.
PROCEDIMIENTO Para este experimento se fijará en el torno una barra cilíndrica; la cual será torneada manteniendo constantes la profundidad de corte y el avance. Puede utilizar la Tabla 2.4 para anotar los resultados del experimento. 1) Seleccione la dirección de movimiento de avance en el torno para la izquierda. 2) Ajuste el torno a una velocidad rotacional (N1) baja. 3) Coloque la cuchilla recién afilada en el portacuchilla. La cuchilla se coloca en la pieza de acuerdo a la dirección de la rotación de la pieza. 4) Establezca la medida de referencia en el comparador óptico, ubicando el portacuchilla de forma que una de las líneas de la pantalla queden alineados con la cuchilla. 5) Coloque el porta-cuchilla en el carro del torno 6) Tome cinco datos de tiempo de corte y el desgaste correspondiente en la cuchilla para la velocidad rotacional N1. Para ello: a. Remueva el porta-cuchilla del carro del torno. b. Para la primera medida de tiempo observe la cuchilla en el comparador óptico y estime el desgaste. Luego remueva la falsa cuchilla y tome la medida del desgaste real.
INME 4056 Manual de Actividades, página 22 c.
Para las próximas medidas de tiempo, tome las medidas del desgaste real. Recuerde retirar la falsa cuchilla antes de medir el desgaste en el comparador óptico. 7) Repita el procedimiento anterior para una velocidad de rotación N2 con una cuchilla
Figura 2.8.
nueva o afilada. Esta velocidad debe ser mayor que N1. 8) Repita el procedimiento anterior utilizando otro material para la herramienta de corte.
Borrador de la pieza para corte en la actividad de práctica (diagrama no está a escala).
INFORMES DE LABORATORIO INFORME DEL DÍA El informe del día consiste de estimar parámetros de corte para algunos de los procesos que trabajó en el torno del laboratorio. Visite la página del curso en WebCT para obtener una copia de este documento. Note que para este informe es necesario tomar medidas del tiempo que se tarda en cortar algunas porciones de la pieza.
Verifique que su informe cumple con todos los requisitos indicados en la hoja de evaluación disponible en Moodle.
DISCUSIÓN Señale las principales conclusiones derivadas del análisis de las curvas trazadas de desgaste de la herramienta contra el tiempo de corte y algunas de las observaciones generales sobre la experiencia.
INFORME GLOBAL ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS En una gráfica de desgaste de la herramienta contra tiempo de corte trace para cada una de las dos velocidades de rotación la curva y halle la ecuación de mejor ajuste. Favor considerar por lo menos cuatro funciones, lineales o no, para hallar la ecuación de mejor ajuste. El mejor ajuste es el que provee el mejor coeficiente de correlación, siendo ideal cuando es uno. Utilizando la gráfica anterior estime la vida de la cuchilla a cada velocidad de corte. Estime los parámetros de Taylor, n y C utilizando los datos experimentales.
Analice las curvas graficadas y explique cómo se afecta el desgaste a medida que transcurre el tiempo de corte y cómo se afecta el desgaste a diferentes velocidades de corte.
MODELO DE TAYLOR Si sus datos están muy dispersos, describa y explique cualquier observación excepcional durante el experimento que pudiera haber afectado los resultados. Compare los resultados experimentales de n y C contra sus valores teóricos. Si hay grandes diferencias, comente a qué se deben estas.
INME 4056 Manual de Actividades, página 23 TABLA2.4. RECOPILACIÓN DE DATOS PARA EL EXPERIMENTO DE DESGASTE EN LA CUCHILLA . Material de la cuchilla = Material de trabajo = N (RPM)
v (pie/min)
N1 =
N2 =
D= f=
Tiempo (segundos) T
T
10 30
10 20
60 120 180 10 30 60 120 180 (pulg) (pulg/rev)
30 60 60 10 20 30 60 60
Desgaste en el flanco (pulg)
Observaciones
Desgaste en el flanco (pulg)
Observaciones
Material de la cuchilla = Material de trabajo = N (RPM)
N1 =
N2 =
D= f=
V (pie/min)
Tiempo (segundos) T 10 30 60 120 180 10 30 60 120 180 (pulg) (pulg/rev)
T
10 20 30 60 60 10 20 30 60 60
