OBJETIVOS Conocer los principios princip ios básicos de la formación de la viruta y su influencia en las fuerzas de corte y el desgaste de la herramienta. herramienta.
DEFINICION DE VIRUTA: Es el material removido de una pieza al ser maquinado.
EL TIEMPO DE MAQUINA DE TORNEADO ( Tmq )
PARAMETROS PARA ANALISIS DE VIRUTA
Se define como el tiempo que demora efectuar la reducción radial radial en una longitud longitud a lo largo de pieza. Se expresa:
1.- AVANCE (a): Es la distancia que recorre la herramienta herramienta a lo largo de la pieza por cada revolución. Se mide generalmente generalmente en pulgadas o en milímetros.
2.- VELOCIDAD DE AVANCE: (s): Se expresa mediante la sgte formula:
S = a.n
Tmq = l/s
= l/a.n
Donde: l : longitud de la pasada o longitud trabajada trabajada a lo largo de la pieza en mm. a : avance en mm/rev n : rev /minuto Si a la pieza es necesario darle darle N pasadas iguales, iguales, el tiempo de maquina será:
Tmq = N . Tmq
Donde: a = avance, en mm/rev n = número rev. X minuto del husillo S = velocidad avance mm/minuto
Si las pasadas son de distintas características características es decir, distintas profundidades de pasadas o de corte, diferentes avances, etc.
3.- PROFUNDIDAD DE CORTE: (p)
Se determinan los tiempos tm1 + tm2 + … etc. De cada
Es la reducción radial del tamaño tamaño de la pieza de trabajo, se puede calcular mediante la fórmula : P = ( D – d ) 2 4.- SECCION DE VIRUTA (Ac):
pasada y luego se suman.
•
Tm : tm1 + tm2 + …… tmn
•
DATOS PRACTICO PRACTICOS: S:
Se calcula mediante la sgte: Ac = axp
5.- TIEMPO TOTAL DE EJECUCION O DE MAQUINA EN EL TORNEADO (tm):
El tiempo de realización o ejecución de una pieza torneada se compone de los l os tiempos de :
Preparación. ( Tp ) Manipulación (maniobra, (maniobra, verificación). ( Tm ) Maquina. ( Tmq ) Tiempo total de ejecución : ( Tt ) Tt = Tp + Tm + Tmq
es conveniente trabajar con pequeño avance y con gran profundidad de corte y con ángulo de posesión del filo de unos 45° . La relación entre el avance y la profundidad de viruta debe oscilar entre 1:5 y 1:10. En realidad son tantas las condiciones que determinan la profundidad de corte y del avance que es imposible dar reglas fijas.
FACTORES DETERMINANTES QUE DEBEN TENERSE EN CUENTA:
la forma de la herramienta, el modo de sujetarla, la clase de acero de que está fabricado, el tipo de material que está cortando, la forma de la fuerza que se corta, la naturaleza del corte.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL AVANCE Y EN LA PROFUNDIDAD DE CORTE:
b)
VIRUTA CONTINUA:
Características:
La determinación del avance y de la profundidad de corte, es decir la sección de viruta, depende esencialmente de:
tipo de trabajo a realizar; desbastado, acabado, etc. Dureza de material a trabajar Material de la herramienta Potencia de la maquina
ANALISIS DE VIRUTA
Para entender el proceso de corte, es necesario estudiar su consecuencia directa. la viruta, cuya formación constituye un proceso tridimensional lo cual hace complejo el análisis teórico. El estudio se simplifica a un caso en dos dimensiones, considerando un proceso en el cual el filo de la herramienta es normal a la dirección de avance y su movimiento paralelo a la superficie del trabajo, analizándose en un plano normal al filo.
TIPOS DE VIRUTA: Independientemente del filo de operación tenemos: * Tipo 1: viruta descontinua
* Tipo 2: viruta continúa * Tipo 3: virutas de bordes irregulares
a)
c)
VIRUTA ONDULADA:
Continúa con filo de aportación (recrecido): Se forman capas de viruta debido al rozamiento en la superficie contacto viruta-herramienta, y se quedan adheridas a la herramienta.
Consecuencias: ↓acabado superficie y ↓ vida de herramienta.
FUERZA RESULTANTE DE CORTE: (R) I. COMPONENTES DE FUERZA RESULTANTE DE CORTE: 1. Fuerza de corte o tangencial: (Fc) Tangente a la superficie trabajada en dirección del movimiento principal de corte. Esta es la que consume la mayor parte de la potencia requerida por el proceso.
VIRUTA DISCONTINUA:
Características
Es característico de los materiales frágiles como el hierro fundido, bronce, etc. Cuando se produce en materiales frágiles, se requiere bajo consumo de potencia y tiene mayor vida útil la herramienta. Para materiales dúctiles (oro, plata, cu ) se da a bajas velocidades de corte y tiene un pobre acabado superficial. consume mayor potencia y un rapido desgaste de herramienta.
Este tipo de viruta, el cual representa el corte de la mayoría de materiales dúctiles que permiten al corte tener lugar sin fractura, es producido por velocidades de corte relativamente altas, grandes ángulos de ataque (entre 10º y 30º) y poca fricción entre la viruta y la cara de la herramienta. Este es el tipo de viruta deseable desde el punto de vista de corte por tener mejor acabado superficial, consumo de potencia razonable y mejor vida útil de la herramienta. El inconveniente de este tipo es el enrollamiento producido para el cual se prepara un rompe virutas.
2. Fuerza de Reacción de avance o alimentación (Fa): Tangente a la superficie trabajada, en dirección de avance de la herramienta. Normalmente es menor que la reacción tangencial relativamente baja la velocidad de avance, consume una porción muy pequeña de la potencia requerida de corte. 3. Fuerza de Reacción de penetración o radial : ( Fr ) Se ejerce en forma normal a las otras dos y por lo tanto, es normal a la superficie trabajada. De naturaleza estática pues solo tiende a rechazar la herramienta, No compone ninguna parte de la potencia consumida Según experiencias indican que la relación entre las Fc : Fr : Fa = 5 : 2 : 1 fuerzas es: •
•
•
II.
FUERZA ESPECIFICA DE CORTE (Fe ) :
Se define a sí a la fuerza necesaria para arrancar de un determinado material una viruta de sección igual a la unidad
Fe = Fc Ac Fe: Fc: Ac:
fuerza especifica de corte ( kg/mm2 ) fuerza de corte ( kg ) sección de la viruta
Pe = Pu N Donde: N: eficiencia mecánica que depende del sistema accionamiento y considerando perdidas por rozamiento, varía entre 0.65 y 0.85
3.
Q : Vc. a.P.1000
La Fe depende de los sgtes factores:
Vc : m/min a : mm/rev p : mm (prof. Corte ) Q : mm3/min
Material cortado seccion de viruta cortada angulo de corte de la herramienta
A medida que la sección de viruta aumenta, la fuerza específica de corte disminuye. La fuerza de corte crece con el aumento de resistencia a la tracción (R ) del material.
CAUDAL DE VIRUTA ( Q )
4.
POTENCIA ESPECIFICA DE CORTE ( Pe ): Es la potencia necesaria para arrancar 1 mm3 de material de la pieza trabajada en un minuto.
Pe : Pu / Q
POTENCIAS REQUERIDA PARA EL CORTE: 1. POTENCIA CONSUMIDA (Pu) : Potencia útil Como generalmente la velocidad de Avance es mucho menor que la velocidad de corte, la potencia consumida en la operación de torneado se puede calcular considerando solo la componente tangencial Fc.
Q : flujo de viruta (mm3/min ) P : potencia útil en CV Pe : potencia especifica CV/mm3/min Estos valores se pueden obtener para cada material, en los manuales de libros especializados.
PROBLEMAS DE APLICACIÓN
Unidades inglesas: Pu = Fc . Vc 33,000 Fc: reaccion de corte o tangencial en lbs Vc: velocidad corte en pie/min Pu: potencia util disponible en filo de la herramienta en HP
En unidades métricas: Pu = Fc . Vc 4500 Fc : en kg Vc : en m/min Pu : potencia útil en CV
2.
POTENCIA EFECTIVA ( Pe ) : La potencia que debe proporcionar el motor de accionamiento debe ser mayor debido a perdidas mecánicas.
Se trabaja un eje de 12 cm de longitud, desde 10 cm a 9 cm de Ø empleando un avance de 0.127 mm/rev. Si la velocidad de corte recomendada es de 30 m/min y la fuerza específica de corte es de 225 kg/mm2. ¿Cuál será el tiempo de ejecución de una pasada y la potencia de efectiva si el torno dispone de las sgtes velocidades del husillo : 30 – 60 – 90 – 120-250 – 180 – 240 – 300 RPM y tiene una eficiencia mecánica de 0.85
