Escuela Superior Politécnica del Litoral Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción Ingeniería Mecánica Laboratorio de Procesos de Mecanización
Práctica N! 3
“Modelo de corte ortogonal”
No"bres#
Jean Carlos
$pellidos#
Villegas Monar
N! de "atrícula#
201029373
Mail#
[email protected] [email protected]
Paralelo# 103
Fec%a de entrega#
Noviembre 2 del 201 201
Contenido Objetivos:.........................................................................................................3
Introducción:....................................................................................................3 Maquinado....................................................................................................3 Fuerzas de corte y proceso de corte ortogonal.............................................3 Factores que infuyen en las velocidades...................................................... 4 Infuencia de los ngulos de corte en el !unciona"iento..............................4 #rincipios y prctica:........................................................................................ 4 #roceso de la prctica y resultados..................................................................4 $onclusiones....................................................................................................% &eco"endaciones............................................................................................% &e!erencias 'ibliogr(cas:............................................................................... % )ne*o............................................................................................................... + ,atos de la prctica...................................................................................... + $lculos........................................................................................................+ &esultados.................................................................................................... Fotos de la prctica.......................................................................................
&b'eti(os# ! ,eter"inar el es!uerzo de corte para cinco tipos de "ateriales a trav/s de las di"ensiones de la viruta obtenido en el torneado. ! $alcular las revoluciones por "inuto del 0usillo 1velocidad de avance2 en !unción del di"etro de la pieza ya que la velocidad de corte es constante. ! &elacionar el tipo de viruta que se obtiene dependiendo de las propiedades "ecnicas del "aterial. Introducción# Ma"uinado
)ntes de citar el "odelo de corte ortogonal en pri"er lugar se de(ne "aquinado al proceso que re"ueve todo el e*ceso de "aterial con (n de obtener una pieza deseada la cual se lo realiza por "edio de una 0erra"ienta de corte. ,urante el "aquinado de la pieza se genera viruta que es una consecuencia de la velocidad de avance de la 0erra"ienta por el arranque de "aterial dependiendo del "aterial se produce di!erentes tipos de viruta 1continua discontinua y continua con acu"ulación2. #uer$as de cor%e & proceso de cor%e or%ogonal
ste par"etro es "uy i"portante en una "quina 0erra"ienta porque per"ite obtener otras caracter5sticas por eje"plo el coste de la potencia consu"ida en una operación de "ecanizado no es un !actor econó"ico i"portante sin e"bargo per"ite conocer su "*i"a potencia y a la vez la que li"ita a la "quina. )de"s per"ite tener in!or"ación para establecer un "enor tie"po y n6"ero de pasadas posible en la pieza. )l "ecanizar e*iste una !uerza resultante F que se ejerce entre la 0erra"ienta y la pieza. 7na pri"era desco"posición de esta !uerza es en dos direcciones ortogonales una en la dirección de la velocidad de corte que ser la !uerza de corte Fc y la otra en la dirección perpendicular a la velocidad de corte que ser la !uerza de e"puje Ft. ) la vez estas !uerzas estn relacionadas con el ngulo de inclinación y de plano la cual conlleva a deter"inar el es!uerzo constante por lo que se requiere utilizar una serie de ecuaciones que a continuación se detalla paso a paso: F s (1 ) τ = A s
#ara deter"inar el rea y la !uerza cortante: F s= F c cos ϕ − F t sin ϕ ( 2) A S =
t o w sin ϕ
(3 )
,ónde: r es la relación de viruta ϕ : ngulo de plano 8: anc0o de la viruta F c : !uerza de corte y F t : !uerza de e"puje. #or otro lado el ngulo de plano co"o la relación de viruta se deter"ina con las siguientes ecuaciones:
tan ϕ
r=
=
t o t c
r cos α 1
−r sin α
(4 )
(5 )
t o ; espesor inicial de la viruta espesor de la viruta despu/s del ,onde: corte α ; ngulo de inclinación
#ac%ores "ue in'lu&en en las velocidades
Velocidad de corte, profundidad de corte y avance: Infuye en la !uerza potencia vida 6til de la 0erra"ienta e incluso en el tipo de viruta para deter"inar la velocidad de avance en un torno es: n=
V c∗1000 π ∗ D
(5 )
,onde n es la velocidad de avance 9c velocidad de corte y ,: di"etro. (n'luencia de los )ngulos de cor%e en el 'uncionamien%o
;i el ngulo de desprendi"iento es grande las !uerzas de corte dis"inuyen pues el "aterial se de!or"a "enos plstica"ente y la 0erra"ienta se desgasta "uc0o en la cara de desprendi"iento al au"entar la !uerza de !ricción y la velocidad relativa de la viruta sobre la cara de la 0erra"ienta. #or otro lado si el ngulo de incidencia < es alto entonces la 0erra"ienta tiende a !racturar su punta debido a las altas !uerzas de corte pero cuanto "s peque=o sea "ayor desgaste su!rir la punta au"entando las p/rdidas por roza"iento de la 0erra"ienta con la super(cie de la pieza. l ngulo de inclinación de !ilo > est relacionado con la dirección de la viruta en su salida por la cara de desprendi"iento. s decir el ngulo to"a valores positivos cuando la viruta es e*pulsada !uera de la pieza sin e"bargo to"a valores negativos cuando tiende a 0acer c0ocar la viruta de nuevo con la pieza. )lgo i"portante que "encionar es que cuando se "ecanizan "ateriales duros y !rgiles se usan >se ? @1Aroover $ordero #edraza nr5quez 'rito B Murrieta Murrieta C@@-2 Principios y práctica# l principio de la prctica se !unda"enta en el corte ortogonal basado en la Deor5a de rnst y Merc0ant la cual se en!oca principal"ente en deter"inar el es!uerzo cortante en !unción a la !uerza de corte y e"puje dada por la "quina las di"ensiones que tiene la viruta y el ngulo de inclinación. $abe "encionar que el es!uerzo de corte ta"bi/n est en !unción del tipo de "aterial ya que dependiendo de esto al "o"ento de "ecanizar se !or"a 3 tipos de virutas 1continua discontinua continua acu"ulada2 con di"ensiones 6nicas la cual es propia de cada "aterial. #or lo tanto se utilizó alu"inio bronce acero de trans"isión acero ino*idable y 0ierro !undido la cual se to"ó las di"ensiones de la viruta y con base a la teor5a de rnst se deter"inó el es!uerzo de corte necesario para arrancar "aterial.
Proceso de la práctica y resultados n pri"er lugar se tuvo que deter"inar la velocidad de avance que debe tener la "quina para proceder al corte de la pieza en caso de que la velocidad es "ayor al disponible por la "quina se sugiere regular la velocidad al "*i"o disponible que corresponde a C@@@ rp" previa"ente para deter"inar la velocidad de corte se "idió el di"etro de la pieza por otro lado la velocidad de corte ya est establecido1C+% "E""2con ayuda de la ecuación % se deter"inó el valor correspondiente de la velocidad. uego se introdujo esta velocidad de avance en la "quina y se colocó las coordenadas de la 0erra"ienta de tal "anera que el devaste de la pieza es de 4"" en dirección paralela a la sección transversal la cual en un torno corresponde C"" que es el espesor inicial de la viruta una vez torneado se recogió un poco de viruta y se "idió tanto el anc0o 182 co"o el espesor 1 t c 2 se repitió el "is"o procedi"iento para % tipos de "ateriales que son: acero de trans"isión alu"inio !undición de 0ierro bronce y acero ino*idable. os resultados de la !uerza cortante de cada "aterial as5 co"o la velocidad de avance se encuentran en ane*o. Conclusiones ;e aprendió a calcular el es!uerzo de corte de un "aterial a "ecanizar "ediante un torno $G$ lo cual se la realizó a una deter"inada inclinación de la 0erra"ienta. ;e deter"inó que el es!uerzo de corte 1pascales2 para el alu"inio acero de trans"isión ino*idable !undición y bronce !ueron: H.@J@ H.3%J@- +.H%J@ KC.@CJ@ KH.H4J@ respectiva"ente esto indica que para la !undición de 0ierro se requiere de un "ayor es!uerzo de corte en consecuencia la viruta es discontinua "ientras que el acero de trans"isión tiene una "ayor !acilidad de corte por un "enor es!uerzo dando co"o resultado una viruta continua entonces a "ayor es!uerzo se obtiene una viruta peque=a y discontinua pero a un "enor es!uerzo requerido la viruta es uni!or"e y continua. #or otro lado el es!uerzo de corte est relacionado con la resistencia al corte lo cual var5a en cada "aterial. *isten varios es!uerzos de corte negativo por tal "otivo la pieza no puede ser "ecanizada.
;e observó que la geo"etr5a de la viruta co"o la !or"a 1viruta continua o discontinua2 depende del "aterial en el caso de la !undición y bronce la viruta era discontinua "ientras que para el resto de "ateriales e*ist5a viruta continua la razón se debe a la Maquinabilidad que tiene la pieza. a velocidad de avance que se debe colocar en el 0usillo del torno depende tanto del di"etro de la pieza y la velocidad del inserto por lo que la velocidad tiene una relación directa con la velocidad pero es inversa"ente proporcional al di"etro.
)eco"endaciones #ara "edir la viruta en el caso de la !undición y el bronce !ue "uy di!5cil ya que eran viruta "uy peque=as ade"s la resolución del instru"ento no per"itió "edir con precisión por lo que conllevó 0acer un esti"ado por lo tanto se reco"ienda trabajar con un instru"ento de "ejor resolución o trabajar con "ateriales que den viruta continua para !acilitar las di"ensiones. s i"portante la participación del estudiante ya que de esta "anera ser capaz de !a"iliarizar con el estudian con "quinas 0erra"ienta auto"ticas por lo que se reco"ienza ense=ar al estudiante a "anejar el equipo es decir ense=as los códigos que se introduce en la "quina para establecer las coordenadas donde el 0usillo va a cortar las &#M que se necesita y la velocidad del inserto. n dos casos el di"etro de la pieza conllevó a velocidades de avance "ayores al disponible de la "quina as5 que se reco"ienza colocar una velocidad "enor a la "*i"a para evitar alg6n accidente. )e*erencias +ibliográ*icas# L;#O gu5a de laboratorio de procesos de "ecanización C@H%.
LMalis0ev ). y col.1H-2 Decnolog5a de los Metales. dit. Mir. Mosc6 LFal ,. Aocel N.K. B ernet F. 1H+2. Metalotecnia !unda"ental 19ol. H2. 'arcelona&evert/ LAroover M. #. $ordero #edraza $. &. nr5quez 'rito P. B Murrieta Murrieta P. . 1C@@-2. Fundamentos de manufactura moderna: materiales, procesos y sistemas. M/*ico ,F: McAra8 KNill.
$ne,o *a%os de la pr)c%ica -abla . ,atos de la prctica
Material
Aluminio Acero de transmisi ón Acero inoida!le
diámet ro(mm ) - 3@
%@
espesor de la viruta fnal (mm) H.4@ H.C@
H.-@
ancho de la viruta, w (mm) @.H@ @.H%
@.3@
Vc (m/min)
265
!uerza de corte 1G2
HC HHC @
!uerza de e"puje1G2
H@ %
"undición de hierro
4
@.@
@.H@
#ronce
C
H.@@
@.H@
espesor inicial to 1""2
C)lculos
l eje"plo de los clculos est 0ec0o con los datos del alu"inio: $álculo de la velocidad de avance n= n=
V c∗1000 π ∗ D
∗ π ∗78
265 1000
n =1081.44 RPM
$álculo del es%uer&o cortante r=
t o t c
=
1 1.4
r = 0.714 −1
ϕ = tan
(−
r cos α
1
r sin α
)
= tan−
1
(
∗cos 12 1 −0.714∗sin 12 0.714
)
ϕ =39.36 ° F s= F c cos ϕ − F t sin ϕ =1120∗cos ( 39.36 ) −1095 sin ( 39.36 )
F s=171.25
A S =
( 1)( 0.1 ) sin ϕ 1E6∗sin 39.36 t o w
=
A S =1.58 E−7 F s 171.25 = τ = A s 1.58E-7
τ =1.09 Gpa +esul%ados -abla / Velocidad de avance re"uerido
H
Material
Velocidad de avance ('M)
Aluminio Acero de transmisión
H@H.44 CHH.-4
Acero inoida!le
H+-.@4
"undición de hierro
H-%-.34
#ronce
3@HC.%
-abla 0 #uer$a, )rea & es'uer$o cor%an%e
Material Aluminio Acero de transmisión
%uer&a cortante () H-H.C%
área de contacto (m2)
es%uer&o cortante (a) H.%K@H.@J@
C.-+
C.H4K@-
H.3%J@
33+.34
%.4-K@-
+.H%J@
"undición de hierro
KC4+.-
H.C3K@-
KC.@CJ@
#ronce
KH4+.H4
H.CK@-
KH.H4J@
Acero inoida!le
#o%os de la pr)c%ica
#igura 1. Viru%a de acero ino-idable i$"uierda/ & bronce dereca/
#igura 2. Viru%a de aluminio i$"uierda/ & acero de %ransmisin dereca/
#igura 3. Viru%a de una 'undicin & es"uema del cor%e oc%ogonal
