FUERZA Y POTENCIA DE CORTE
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE C O N T E N I D O
Generalidades
Ecuaciones de mecanizado, fuerza y potencia requeridas para el corte en: El torno La fresadora El taladro La limadora y la cepilladora La rectificadora
Rendimiento de las máquinas
Determinación de la energía específica de corte (presión específica de corte) por tablas
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE
GENERALIDADES
El principio usado en todas las máquinas herramientas es el de generar la superficie requerida suministrando los movimientos relativos apropiados entre herramienta herramienta y pieza.
El o los filos cortantes de la herramienta remueven una capa del material de la pieza; este material removido se llama viruta.
Las superficies más fácil de genera generarr son las superficies planas y las superficies cilíndricas externas o internas.
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE
MOVIMIENTOS MOVIMIENTO S DE MECANIZADO
Movimiento PRINCIPAL o de CORTE Movimiento de AVANCE Movimiento de AJUSTE o de PROFUNDIDAD
El movimiento principal o de corte es el proporcionad proporcionado o normalmente por la máquina para dar movimiento relativo entre la herramienta y la pieza de tal manera que la cara cara de la herramienta herramienta alcance alcance el material material de la pieza. Usualmente el movimiento principal absorbe la mayor parte de la potencia total necesaria para realizar la operación de mecanizado. El movimiento de avance es el que puede ser proporcionado por la máquina herramienta a la pieza o a la herramienta y que sumado al movimiento principal, conduce a una remoción continua o discontinua de viruta y a la creación de una superficie mecanizada con las características geométricas deseadas. Este movimiento puede ser continuo o escalonado; en ambos casos absorbe generalmente una pequeña proporción de la potencia requerida para realizar una operación de mecanizado.
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
TORNO PARALELO
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
Uno de los ángulos más importantes es el que se denomina ángulo del filo principal de la herramienta (kr)
El espesor de la capa de material que está siendo removido por un filo en el punto seleccionado se denomina espesor de
la viruta no deformada (ac)
Encaje de avance (af)
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
En una operación de mecanizado, el espesor de viruta no deformada (ac) esta dado por:
ac a f s seen k r
donde af: es el encaje de avance ap: es el encaje axial (profundid (profundidad ad de corte) kr: es el ángulo del filo principal de la herramienta
Para herramientas monofilo el encaje de avance (af) es igual al avance (f), por lo tanto:
ac f s sen en k r
La sección de la viruta sin cortar (Ac) está dada aproximadamente por:
Ac f a p
donde ap es el encaje axial (profundidad de corte) , es decir, el encaje instantáneo de la herramienta con la pieza medido perpendicularmente al plano que contiene las direcciones de los movimientos principal y de avance
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
En la operación de mecanizado, la pieza posee tres superficies importantes: 1. 2. 3.
Superficie de de tr trabajo: la superficie de la pieza que va a ser removida en el
mecanizado.
herramienta. ta. Superficie mec mecan aniizada: la superficie deseada, producida por la herramien Sup Su per erfi fici cie e tr tran ans sit itor oriia: la parte de la superficie formada en la pieza por el filo y
que será removida en la siguiente carrera o revolución o en otros casos, durante la siguiente pasada de herramienta.
En la operación de cilindrado, la velocidad de corte (Vc) en la punta de la herramienta está dada por:
Vc d m nw donde: nw: frecuencia rotacional de la pieza dm: diámetro de la superficie mecanizada
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
El tiempo de mecanizado (tm) está dado por: donde lw: longitud de la superficie cilíndrica f: avance de la herramienta nw: frecuencia rotacional de la pieza
La velocidad media de corte (Vav), está dada por:
V av
t m
l w f nw
nw d w d m 2
donde dm: diámetro de la superficie mecanizada dw: diámetro de la superficie de trabajo
El metal removido por unidad de tiempo (Zw) , es producto de la velocidad media de corte y la sección de la viruta sin cortar, así:
Zw AcVav
af ap Vav
af apnw d w d m
π
Zw Zw f ap nw d m ap
2
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
Para operaciones donde el encaje axial es pequeño comparado con el diámetro de la superficie mecanizada (dm) , el metal removido por unidad de tiempo (Zw) está dado aproximadamente por:
Z w f a p nw d w
Para un mecanizado bajo determinadas condiciones, puede obtenerse la energía requerida para remover un volumen unitario de materia (ps). (por tablas)
Este factor depende del material, y si se conoce este valor, la potencia requerida para realizar una operación de mecanizado (Pm) es:
P m p s Z w
Para una eficiencia de la máquina herramienta ( ), la potencia eléctrica consumida por la máquina (Pe) es:
Pe
P m m
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
En la operación de refrentado, la velocidad de corte en la punta de la herramienta varía desde un máximo al comienzo del corte, a cero cuando la herramienta alcanza el centro de la pieza.
El espesor de viruta no deformada (ac) y la sección de viruta sin cortar (Ac) se calculan igual que para el cilindrado cilindrado..
El tiempo de mecanizado (tm) está dado por: d m
t m
2 f nw
La
velocidad máxima de corte (Vmax) y la cantidad máxima de metal removido por unidad de tiempo (Zw max) serán:
V max nwd m Z w max f a p nw d m
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
La operación de mandrinado consiste en generar una superficie cilíndrica interior ampliando un agujero existente.
Si el diámetro de la superficie de trabajo es dw y el diámetro de la superficie de mecanizado dm, la velocidad media de corte (Vav) está dada por la ecuación: nw d w d m V av 2
unidad de tiempo tiempo (Zw) : El metal removido por unidad
Z w f a p nw d m a p
El tiempo de mecanizado (tm):
t m
l w f nw
donde lw es es la longitud del agujero a mecanizar
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
La operación de tronzado, se utiliza cuando la pieza terminada va a ser separada del material en barra, sujeto a las mordazas.
Como en el refrentado, la velocidad de corte y el material removido por unidad de tiempo varían de un máximo al comienzo del corte a cero en el centro de la pieza.
El tiempo de mecanizado y la cantidad máxima de metal removido se calculan mediante las mismas expresiones que en la operación de refrentado.
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
MANDRINADORA Las fórmulas desarrolladas para los procesos de cilindrado y refrentado son válidas también para esta máquina.
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES LIMADORA
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
Para una superficie de ancho (bw) el tiempo de mecanizado (tm) es:
t m
bw f nr
donde nr: es la frecuencia de carreras de corte o de barrido f: es el avance
El metal removido por unidad de tiempo (Zw) es:
Z w
AcV f ap v
donde V: es la velocidad de corte ap: es el encaje axial
El espesor de la viruta no deformada (ac) esta dado por:
ac f sen sen k r
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
CEPILLADORA El tiempo de mecanizado (tm), el metal removido por Zw ), unidad de tiempo ( Zw ), y el espesor de viruta no deformada pueden estimarse (ac ) con las expresiones desarrolladas para la limadora
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES TALADRO
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
Una broca tiene dos filos y se supone que cada uno de ellos removerá una parte del material.
El avance por diente (ac) (la altura del material removido por cada diente medida paralelamente a la dirección del avance) es el encaje de avance (af) y es igual a la mitad del avance (f/2) Geométricamente: f ac sen sen k r 2
donde kr es el ángulo del filo principal
El tiempo de mecanizado (tm) es:
t m
l w f nt
donde lw: es la longitud del agujero a mecanizar nt: es la frecuencia rotacional de la herramienta
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
El metal removido por unidad de tiempo (Zw) será: 2 fd nt m 2 Zw d m V f 4
4
donde dm: es el diámetro de la superficie mecanizada Vf: es la velocidad de avance
Si se está ampliando un agujero existente de diámetro dw , entonces Zw es: es:
Zw
f d m 2 d w 2 nt 4
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
FRESADORA HORIZONTAL / FRESADO CILÍNDRICO
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
Teniendo en cuenta la geometría del fresado cilíndrico, el avance (f) está dado por:
f
v f nt
donde vf: es la velocidad de avance de la pieza nt: es la frecuencia rotacional de la fresa
El encaje de avance (af) , el cual es igual al espesor de la viruta removida por un diente, medido paralelo a la dirección de avance (avance por diente), está dado por f/N , donde N es el número de dientes de la fresa .
El metal removido por unidad de tiempo (Zw) será igual al producto de la velocidad de avance y área del metal removido medida en la dirección del movimiento de avance. Así, dado que el encaje axial (ap) es igual al ancho de la pieza:
Z w ae a p V f
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
El espesor máximo de viruta no deformada (ac max) será:
ac
max
2V f
a p
N nt
d t
donde dt: es el diámetro de la l a fresa ap: es el encaje de trabajo (profundidad de corte)
El tiempo de mecanizado (tm) es:
t m
l w a pd t a p
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
FRESADORA VERTICAL / FRESADO FRONTAL
El avance f es es la distancia que la fresa recorre en la pieza durante una revolución, por lo que:
f
V f nt
donde Vf: es la velocidad de avance nt: es la frecuencia rotacional de la fresa
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
Si el eje de la herramienta pasa sobre la pieza, el espesor de la viruta no deformada crece hasta un valor máximo y entonces decrece durante el tiempo en que cada diente está acoplado con la pieza; este valor máximo ac max , es igual al encaje de avance, el cual es igual a f/N , donde N es es el número de dientes de la fresa. Así
ac
max
V f N nt
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
Para el cálculo del tiempo de mecanizado (tm) deberá tenerse en cuenta el recorrido adicional de aproximación
El recorrido total cuando la trayectoria del eje de la herramienta pasa sobre la pieza está dado por (lw + dt) y el tiempo de mecanizado será:
t m
l w d t V f
donde lw : es el largo de la pieza dt: es el diámetro de la fresa
Cuando la trayectoria del eje de la fresa no pasa sobre la pieza:
t m
l w
2
a p d t a p
V f donde ap: es el encaje de trabajo
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
En este caso la operación es similar al fresado tangencial con un encaje grande, y el espesor máximo de la viruta no deformada (ac max) estará dado por:
ac
max
2V f
a p
N nt
d t
donde dt: diámetro de la fresa ap: encaje de trabajo (profundidad de corte)
El metal removido por unidad de tiempo (Zw) será para ambos casos:
Z w ae a p V f
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
BROCHADORA
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
Dado que la superficie mecanizada es producida generalmente en una pasada de la herramienta, el tiempo de mecanizado (tm) esta dado por:
t m
l t v
donde lt: es la longitud de la brocha v: es la velocidad de corte
El espesor de la viruta no deformada (ac) en un punto escogido del filo es igual al avance o encaje de avance:
ac af f
El metal removido por unidad de tiempo (Zw) puede ser calculado dividiendo el volumen total de metal removido por el tiempo de mecanizado.
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
RECTIFICADORA PLANA DE HUSILLO HORIZONTAL
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
La cantidad de avance lateral (f) está definida como la distancia que la herramienta avanza a través de la pieza entre cada carrera de corte (rectificado transversal)
El metal removido por unidad de tiempo (Zw) será:
Z w f a p V transv donde f: es el avance lateral por carrera de corte ap: es el encaje axial V transv: es la velocidad transversal transversal
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
El tiempo de mecanizado (tm) en el rectificado transversal está dado por: bw
t m
2
f nr
donde nr: es la frecuencia de alternación o vaivén bw: es el ancho de la pieza
La frecuencia de alternación depende de la velocidad transversal y de la carrera.
El tiempo de mecanizado (tm) en el rectificado de penetración será:
t m
at 2 f nr
t
s
donde ts: es el tiempo de extinción del chisporroteo at: es el espesor total de material a remover
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
RECTIFICADORA PLANA DE HUSILLO VERICAL
El metal removido por unidad (Zw) de tiempo será:
Z w f a p V transv
donde f: es el avance lateral por carrera de corte ap: es el encaje axial (ancho de pieza) V transv : es la velocidad transversal
El tiempo de mecanizado (tm) está dado por:
t m
at f nw
t
s
donde ts: es el tiempo de extinción del chisporroteo at: es el espesor total de material a remover nw: es la frecuencia rotacional de la mesa
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
RECTIFICADORA CILÍNDRICA
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
En el rectificado cilíndrico transversal la cantidad máxima de metal removido por unidad de tiempo (Zw max) está dada aproximadamente aproximadamen te por:
Z w
max max
f d w V transv
donde f: es el avance por carrera de la mesa (generalmente pequeño comparado con dw) dw : es el diámetro de la superficie de trabajo Vtransv: es la velocidad transversal transversal
El tiempo de mecanizado (tm) en el rectificado r ectificado cilíndrico transversal transversal está dado por: at
t m
2 f nr
t
s
donde ts: es el tiempo de extinción del chisporroteo at: es el espesor total de material a remover
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
En el rectificado cilíndrico de penetración, penetración, la muela avanza avanza dentro de la pieza sin movimiento transversal, para formar la ranura. En este caso, la máxima cantidad de metal removido por unidad de tiempo (Zw) está dada aproximadamente por:
Z w
max max
a d w V f
p
donde ap: es el encaje axial (ancho de muela) dw: es el diámetro de la superficie de trabajo Vf: es la velocidad de avance de la muela
El tiempo de mecanizado (tm) está dado por:
t m
at v f
t
s
donde ts: es el tiempo de extinción del chisporroteo chisporroteo.. at: es el espesor total de material a remover
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
RECTIFICADORA CILÍNDRICA DE INTERIORES
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
En el rectificado cilíndrico de interior transversal la cantidad máxima de metal removido por unidad de tiempo (Zw max) está dada aproximadamente aproximadamen te por:
Z w
max max
f d m V transv
donde f: es el avance dw : es el diámetro de la superficie mecanizada Vtransv: es la velocidad transversal transversal
El tiempo de mecanizado (tm) en el rectificado cilíndrico de interior transversal está dado por:
t m
at
2 f nr
t
s
donde ts: es el tiempo de extinción del chisporroteo at: es el espesor total de material a remover
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE ECUACIONES
En el rectificado cilíndrico de interior de penetración, la máxima cantidad de metal removido por unidad de tiempo (Zw) está dada aproximadamente por:
Z w
max max
a d w V f
p
donde ap: es el encaje axial (ancho de muela) dw: es el diámetro de la superficie de trabajo Vf: es la velocidad de avance de la muela
El tiempo de mecanizado (tm) está dado por:
t m
at v f
t
s
donde ts: es el tiempo de extinción del chisporroteo chisporroteo.. at: es el espesor total de material a remover
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE TABLAS BOOTHROYD
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE TABLAS BOOTHROYD
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE TABLAS BOOTHROYD
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE TABLAS BOOTHROYD
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE EJERCICIOS PROPUEST PROPUESTOS OS
En una operación de taladrado con una broca de 2 filos, la velocidad angular es de 350 RPM, el avance es de 0,2 mm/rev, el ángulo de filo principal de la herramienta es de 60° y la broca tiene un diámetro de 11 mm. Calcular: a) la cant cantida idad d de mater material ial remo removid vido o por unid unidad ad de tiem tiempo po en mm mm3 /s b) el es espe peso sorr de la la vir virut utaa no de defo form rmad adaa c) el mome momento nto tor torsor sor gen gener erado ado dura durante nte el el proce proceso so de de corte corte,, d) el tiemp tiempo o de mecani mecanizad zado o sabien sabiendo do que es es un aguje agujero ro pasan pasante te y la altura de la pieza de aluminio es de 25 mm e) la poten potencia cia eléc eléctri trica ca que que debería debería tene tenerr el motor motor de de la máqu máquina ina taladradora taladra dora considerando una eficiencia del mismo de 80%.
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE EJERCICIOS PROPUEST PROPUESTOS OS
Una barra de 90 mm de diámetro se rebaja a 85 mm a lo largo de una longitud de 150mm. La energía específica de corte es de 2000 MPa, el avance es de 0,25 mm/rev, la velocidad de corte es de 1,2 m/s, y la profundidad máxima de corte es de 3 mm por pasada. Calcular: a) el ti tiem empo po de me meca cani niza zado do b) la cant cantida idad d de mater material ial remo removid vido o por unid unidad ad de tiem tiempo po c) la potenc potencia ia de meca mecaniz nizado ado y la la potenc potencia ia eléct eléctric ricaa consum consumida ida por por la máquina sabiendo que su eficiencia es de 85%
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE EJERCICIOS PROPUEST PROPUESTOS OS
Se requieren planear 200 piezas por una cara de las mismas en una fresadora horizontal. Las dimensiones del material son 70 mm de ancho, 40 mm de alto y 100 mm de largo. El planeado consiste en llevar la altura de 40 mm a 30 mm. La pasada se hará con un avance de 0,10 mm/diente, una velocidad de corte de 0,6 m/s a potencia máxima. Si la fresadora tiene un motor de 3,7 KW y una eficiencia de 50%, calcule el tiempo total de producción para el lote de piezas. Considere que la energía específica de corte del material es de 2,73 GJ/m3, el tiempo de regresar la herramienta al comienzo de corte es de 30 s y el tiempo de ajuste del sistema por pieza es de 160 s. Además la fresa utilizada es de acero rápido de 80 mm de diámetro, 100 mm de longitud y 12 dientes. Las RPM disponibles de la máquina son: 37, 49, 64, 86, 113 y 147.
VALORES PARA LA CONVIVENCIA VALORES QUE QU E FACILITAN
ACTITUDES QUE DIFICULTAN
la conviv convivencia: encia: La Justicia La Responsabilidad La Libertad La Empatía La Solidaridad La Tolerancia El Respeto La Paz La Interculturalidad El Dialogo
la conviv convivencia: encia: El Individualismo El Egoísmo La Intransig Intransigencia encia La Violencia La Intoler Intolerancia ancia La Competitividad Los Prejuicios: Racismo,
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Sexismo…
VALORES PARA LA CONVIVENCIA convivencia: encia: Valores que FACILITAN la conviv Libertad es la facultad o capacidad
del el ser humano de actuar o no actuar siguiendo según su criterio y voluntad. Libertad es también el estado o la condición en que se encuentra una persona que no se encuentra prisionera, coaccionada o sometida a otra. Se utiliza esta palabra para referirse también a la facultad que tienen los ciudadanos de un país de actuar o no actuar siguiendo su voluntad siempre que este dentro de lo que establece la ley.
LA LIBERTAD
La libertad se considera un derecho del ser humano y también un valor. Aparece en diversos ámbitos como en la Filosofía, Religión, Ética y Moral. El tema de la libertad y 'ser libre' forma parte de la naturaleza humana, aunque no existe una libertad absoluta, ya que las personas se ven condicionadas por sus propias capacidades y el entorno. Se suele aceptar que la libertad individual se debe ejercer con respeto y responsabilidad moral.
VALORES PARA LA CONVIVENCIA LA INT IN TOLERANCIA
convivencia: encia: Actitudes que DIFICULTAN la conviv La intolerancia resulta ser cualquier actitud irrespetuosa hacia las opiniones o características diferentes de las propias.
Formas comunes de intolerancia son: •
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Tiene por consecuencia la discriminación dirigida hacia grupos o personas (que puede llegar a la segregación o a la agresión) por el hecho de que éstos piensen, actúen o simplemente sean de manera diferente.
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el racismo el sexismo la homofobia la intolerancia religiosa la intolerancia política
