Problemas de Mecanizado

TECNOLOGAS DE FABRICACIN Y TECNOLOGA DE MQUINAS INGENIERA INDUSTRIAL

TECNOLOGAS DE FABRICACIN INGENIERA DE ORGANIZACIN INDUSTRIAL

INGENIERA DE MATERIALES

PROBLEMAS DE MECANIZADO

Curso 2012-2013

Departamento de Ingeniera Mecnica Ingeniaritza Mekanikoa Saila

i

ndice

Captulo I: Torneado PROBLEMA 1 .......................................................................................................................................... 3PROBLEMA 2 .......................................................................................................................................... 4PROBLEMA 3 .......................................................................................................................................... 5PROBLEMA 4 .......................................................................................................................................... 6PROBLEMA 5 .......................................................................................................................................... 8PROBLEMA 6 .......................................................................................................................................... 9PROBLEMA 7 ........................................................................................................................................ 11PROBLEMA 8 ........................................................................................................................................ 12

Captulo II: Fresado PROBLEMA 1 ........................................................................................................................................ 15PROBLEMA 2 ........................................................................................................................................ 16PROBLEMA 3 ........................................................................................................................................ 18PROBLEMA 4 ........................................................................................................................................ 20PROBLEMA 5 ........................................................................................................................................ 22PROBLEMA 6 ........................................................................................................................................ 24PROBLEMA 7 ........................................................................................................................................ 27PROBLEMA 8 ........................................................................................................................................ 29

Captulo III: Taladrado PROBLEMA 1 ........................................................................................................................................ 33PROBLEMA 2 ........................................................................................................................................ 34PROBLEMA 3 ........................................................................................................................................ 35PROBLEMA 4 ........................................................................................................................................ 36PROBLEMA 5 ........................................................................................................................................ 39PROBLEMA 6 ........................................................................................................................................ 40PROBLEMA 7 ........................................................................................................................................ 41

Captulo VI: Combinados PROBLEMA 1 ........................................................................................................................................ 45PROBLEMA 2 ........................................................................................................................................ 47PROBLEMA 3 ........................................................................................................................................ 49PROBLEMA 4 ........................................................................................................................................ 51PROBLEMA 5 ........................................................................................................................................ 53PROBLEMA 6 ........................................................................................................................................ 55PROBLEMA 7 ........................................................................................................................................ 57

Problemas de Mecanizado 1

CAPTULO I

TORNEADO

2 Tecnologas de Fabricacin y Tecnologa de Mquinas


PROBLEMA 1 En una operacin de cilindrado se tienen los siguientes datos:

- Energa especfica de corte del material de la pieza, 1500 N/mm2. - Dimetro de la pieza, 100 mm.

- Profundidad de pasada, 3 mm.

- Velocidad de corte recomendada, 80 m/min.

- Radio de punta de la herramienta, 0,4 mm.

Se pide:

1. Calcular el avance mximo de modo que se cumplan las siguientes restricciones:

- La fuerza de corte mxima, por riesgo de rotura frgil, es de 1500 N.

- La potencia nominal del torno es de 5 kW y su rendimiento, del 75 %.

- La rugosidad media ser como mximo de 20 m.

2. Con el avance calculado, determinar:

- El tiempo de mecanizado y el caudal de viruta suponiendo que la longitud a cilin-

drar es de 100 mm y que la distancia de aproximacin de la herramienta ser de 5 mm.


PROBLEMA 2 Para ciertas operaciones de refrentado en torno, realizadas a velocidad de corte constante, se dis-pone de los siguientes datos y restricciones:

- Gama continua de velocidades del cabezal, de 0 a 3000 rpm.

- Herramienta: Plaquitas rmbicas de lado 24 mm y de radio de punta de 0,8 mm.

- Portaplaquitas con ngulo de posicin del filo principal de 105.

- Distancia de aproximacin de la herramienta: 3 mm (el refrentado se llevar a ca-

bo desde la periferia hacia el centro).

- Fuerza de corte mxima por riesgo de vibraciones: 15000 N.

- Espesor de corte mximo: 80% del radio de punta de la herramienta.

- Anchura de corte mxima: 60% de la longitud del filo.

- Energa especfica de corte del material a mecanizar: 2000 N/mm2.

- Velocidad de corte recomendada: 90 m/min.

Se pide:

1. Calcular los valores mximos de la profundidad de pasada y del avance. 2. Si se desea realizar un refrentado completo de una pieza de 300 mm de dimetro, con una

profundidad de pasada de 10 mm, cul sera el mnimo tiempo de mecanizado?.


PROBLEMA 3 Se desea cilindrar una serie de piezas desde un dimetro inicial 50mm hasta un dimetro final 20mm, segn la Figura 1. La operacin se llevar a cabo en un torno con gama continua de velocida-des de rotacin, potencia nominal de 9kW y un rendimiento =0,85.

Figura 1

La energa especfica de corte del material de pieza viene dada por la expresin.

39,01568 cs ap

con ac en mm y ps en N/mm2. Se pide:

1. Representar esquemticamente el modo de amarre de la pieza en el torno, de manera que se

asegure la mxima rigidez a flexin de la pieza durante el mecanizado. Identificar sobre el esquema los elementos que se utilizan para el amarre.

2. La operacin de cilindrado se lleva a cabo en 3 pasadas de igual profundidad, manteniendo

en todas ellas el mismo avance y una velocidad de corte de 205m/min. La herramienta puede trabajar en un rango de avances entre 0,05 y 0,2mm/rev. Teniendo en cuenta las caractersti-cas de la mquina y del material de pieza, calcular el avance que hace mnimo el tiempo de mecanizado.

3. De acuerdo con la informacin facilitada por el fabricante de la herramienta, se sabe que

cuando se utiliza una velocidad de corte de 180m/min la vida esperada de la herramienta es de 30min, mientras que a 225m/min la vida es de 10min. Cul ser la vida esperada de la herramienta bajo las condiciones de corte del apartado 2? Razona la respuesta.

4. Utilizando una velocidad de corte de 180m/min, a la que corresponde una vida esperada de

herramienta de 30minutos, y manteniendo el resto de parmetros de operacin en los valores utilizados en el apartado 2, Cuntas piezas podran realizarse antes del cambio de herra-mienta? Razona la respuesta.

5. Tras la ltima pasada, la rugosidad resultante en la superficie de la pieza es Ra=5m. Sobre

qu variables se podra actuar y en qu sentido (aumentar o disminuir)) si nuestro cliente exi-giese reducir dicha rugosidad? Razona la respuesta.

30

100mm Lp = 300mm

Dimetro inicial 50mm

Dimetro final 20mm


PROBLEMA 4 Se desea realizar una operacin de cilindrado exterior en un redondo de acero templado, cuya energa especfica de corte es de 2.550 N/mm2. Para realizar la operacin se ha seleccionado el por-ta-plaquitas junto con la plaquita que se muestra en la figura 1. En la tabla 1 se muestran las veloci-dades de corte a utilizar para la plaquita dada en funcin de la profundidad de pasada de la operacin y el avance. El dimetro de partida del redondo es de 210mm y el resultado de la operacin debe disminuir este dimetro hasta 190mm. Se tomar como valor de la distancia de aproximacin 5mm.

Se dispone en el taller de dos tipos de tornos, ambos con un rendimiento del 85%:

Velocidad Mxima (rpm) Potencia Mxima (kW)

Torno TIPO A 2500 12

Torno TIPO B 1600 23

Se pide:

1. Con los datos dados, calcular el tiempo de la operacin de mecanizado que se obtendra rea-lizando el mnimo nmero de pasadas y minimizando el tiempo por pasada.

2. Seleccionar, razonando la respuesta, el tipo de torno en el que se realizara la operacin.

3. Obtener el anchura de viruta y el espesor de viruta utilizados para la operacin definida.

Figura 1

f (mm/rev) ap (mm) 0.2 0.4

1,00 373 264 1,80 339 240 2,60 309 218 3,40 281 198 4,20 255 180 5,00 230 162

Tabla 1: Velocidades de corte en m/min

Datos del porta-plaquitas r=75 Anchura de viruta mxi-ma=12mm

l=16mm r=1,2mm

Lm=350 mm

Dinicial=210 mm

=5 mm

Velocidades de corte en m/min


4. En la figura 2 se presenta la proyeccin sobre el plano de referencia Pr de una operacin de cilindrado exterior. Representar la seccin A-A y localizar sobre sta el desgaste de flanco. Indicar el parmetro que se utiliza para medirlo y dibujar tambin la evolucin a lo largo del tiempo de este desgaste.

Figura 2

5. En caso de que se desee aumentar la vida de la herramienta indicar, razonando la respuesta, que accin se debera tomar.

A

A


PROBLEMA 5 Se desea mecanizar una tirada de 250.000 ejes como el que se muestra en la Figura1. Se parte de barra de dimetro inicial 25mm, que se desea cilindrar hasta un dimetro final de 15mm. Las condiciones de corte ptimas para la herramienta elegida para la operacin vienen dadas por la siguiente tabla, en la que aparece la velocidad de corte en m/min para cada combinacin posible de avance y profundidad de pasada.

f (mm/rev) ap (mm) 0.15 0.35

1.00 373 264 2.60 309 218 3.40 281 198 4.20 255 180 5.00 240 170

La ecuacin de Taylor para la herramienta elegida viene dada por la siguiente expresin: 3302,0 TVc

Debido al elevado nmero de piezas que hay que realizar, debern elegirse las condiciones de corte que aseguran un tiempo mnimo de mecanizado. Se pide:

1. Calcular el radio de punta que debe tener la herramienta para obtener una rugosidad te-rica Ra=3,5m.

2. Representar la geometra de la herramienta con la que se llevar a cabo la operacin, acotando el ngulo de posicin del filo principal y el radio de punta de la misma.

3. Calcular el tiempo de mecanizado por pieza. 4. Calcular cada cuntas piezas deber cambiarse la herramienta. 5. Explicar detalladamente qu clculos habra que realizar y qu datos no presentes en el

enunciado seran necesarios para determinar la potencia del torno en el que podr reali-zarse la operacin.

60

100mm Lp = 50mm

Dimetro inicial 25mm

Dimetro final 15mm

Figura 1


PROBLEMA 6 Se desea refrentar hasta el centro un redondo de 200 mm de dimetro (ver Figura 1) para quitarle la cascarilla procedente de la laminacin. Para ello, se emplear un torno CNC con gama continua de velocidades de husillo principal (el del cabezal) comprendida entre 0 y 2000rpm y con gama continua de velocidades de carros X, Z, comprendidas entre 0 y 10 m/min. La potencia mxima del torno es de 50kW, siendo su rendimiento del 80%. Se recomienda trabajar con velocidad de corte constante de 125 m/min (recomendaciones del fabricante de la herramienta). El material de pieza es acero y tiene una energa especfica de corte de 2200 N/mm2. La rugosidad Ra de la pieza debe ser como mximo de 7 m. La distancia de aproximacin es de 2mm. La herramienta debe ser seleccionada entre las que se muestran en la Figura 2 y se debe considerar un aprovechamiento mximo.

Figura 1. Geometra de pieza a refrentar.

Se pide:

1) Seleccionar, de forma razonada, la herramienta a emplear entre las opciones dadas para una mxima productividad.

2) Calcular el tiempo de refrentado, sabiendo que ste debe ser el mnimo que permitan las res-tricciones.

3) Dibujar las grficas de N, VX, VC, PC en funcin del dimetro de la pieza para el torno CNC.

400

390

20

0


Figura 2.Relacin de herramientas disponibles para la operacin de cilindrado.

Doble cara

Doble cara

Doble cara

r=0,8 mm

r=1,6 mm

r=1,6 mm

r=1,6 mm


PROBLEMA 7

En un torno se realizarn operaciones de cilindrado y refrentado con una misma herramienta. La herramienta y su plaquita se muestran en la figura siguiente. La herramienta est amarrada en la torreta portaherramientas con su mango paralelo al eje X del torno.

Las caractersticas y restricciones que deben tenerse en cuenta a la hora de definir las operaciones son las siguientes:

- El torno tiene una potencia nominal de 125 Kw y un rendimiento del 80%.

- La energa especfica de corte del material de la pieza es de 2100 N/mm2.

- En todas las operaciones la profundidad de pasada ser la mxima que admita la herra-mienta.

- Para una buena formacin y flujo de la viruta, se recomienda que el espesor de la viruta sea igual o inferior a 2/3 del radio de punta y que la longitud mxima de filo comprometida en el corte (que en este caso coincide con el ancho de viruta) sea igual o inferior, tambin, a 2/3 de la longitud de la arista de corte.

- Por las caractersticas de los materiales de pieza y herramienta, la velocidad de corte estar limitada entre 370 y 530 m/min.

- Las operaciones a realizar son de gran desbaste, sin embargo, la rugosidad media terica est limitada a un mximo de 13 m, por motivos especiales. - Finalmente, por razones de productividad la vida de la herramienta debe ser cercana a 15 min. Las constantes de la ecuacin de Taylor para el caso presente son n=0,23 y K=900.

Se pide:

1) Representar, en dos dimensiones y sobre el plano del movimiento de avance (o plano de re-ferencia), ambas operaciones, en un instante intermedio de su ejecucin. Para las dos opera-ciones, representar el vector velocidad de avance y acotar el ngulo de posicin del filo prin-cipal, con su valor concreto.

2) Calcular el avance mximo posible en cada una de las operaciones.

Nota: Recordar que la rugosidad media terica es Ra=(1/32)(f2/r).

7095

r 0,816


PROBLEMA 8 Se debe realizar un refrentado completo, en torno, de una pieza cuyo extremo a refrentar es cilndrico y macizo, de 60 mm de dimetro. La profundidad de pasada ser de 5 mm y el ngulo de posicin del filo principal de la herramienta, de 45.

El radio de punta de la herramienta es de 0,4 mm. La rugosidad media de la superficie resultante debe ser inferior o igual a 2 m. El espesor de viruta no debe superar el 85% del radio de punta.

La fuerza de corte ser igual o inferior a 1000 N. La energa especfica de corte del material de la pieza se estima en 1500 N/mm2.

Para un buen comportamiento de la herramienta, la velocidad de corte puede oscilar entre 150 y 250 m/min.

El torno es de control numrico, con gama continua de velocidades. Su potencia nominal es de 15 Kw y el rendimiento, del 75%. La velocidad mxima de cabezal es de 6000 rpm.

Las constantes de la ecuacin de Taylor para la vida de la herramienta, en las condiciones de esta operacin, se estiman en: exponente, n = 0,125; velocidad de corte para vida de 1 min, 400 m/min.

Para esta operacin, se programa una distancia de aproximacin de la herramienta de 1 mm.

Por razones de productividad, interesa minimizar el tiempo de mecanizado.

Se pide:

1. Representar, con un dibujo conveniente en dos dimensiones, un instante intermedio de la operacin, acotando las magnitudes anteriores.

2. Cada cuntas piezas debe reemplazarse la herramienta?


CAPTULO II

FRESADO


PROBLEMA 1 Calcular el tiempo de mecanizado mnimo para realizar la operacin de la Figura 1. Las superficies de la ranura deben quedar con un acabado superficial uniforme en toda su longitud. Tomar como distan-cias de aproximacin y de salida el valor de 2 mm. Datos de la operacin:

- Velocidad de corte: 94 m/min.

- Espesor de viruta mximo: 0,2 mm.

- Dimetro de la fresa: 50 mm.

- Nmero de dientes: 10.

Figura 2.1

Figura 1

5

200


PROBLEMA 2 En una pieza de acero de alta aleacin, de dureza Brinell 200, se desea mecanizar la ranura de la figura 1, mediante una operacin y herramienta anlogas a las mostradas en la figura 2. La energa especfica de corte del material de la pieza (ps) para operaciones de fresado, viene dada, en N/mm2, en funcin del ngulo de desprendimiento axial (a), en grados, y del espesor de viruta (ac), en mm, por la ecuacin siguiente:

2700150902300 ,),,( cas ap

Para los clculos suponer un valor para la distancia de aproximacin y alejamiento de 2 mm. Se pide:

1. Nombrar el tipo de herramienta a utilizar y seleccionar, de la tabla incluida en la figura 2, el dimetro conveniente de la misma.

2. Nombrar los ngulos que aparecen en la figura 2.

3. En la figura 3, seleccionar, justificando la respuesta, las condiciones de corte que permitan

acabar la operacin en el menor tiempo posible. Calcular este tiempo mnimo.

4. Calcular los valores mximo y mnimo del espesor de viruta para esta operacin.

5. Calcular los valores de la fuerza de corte para tres posiciones angulares diferentes del diente en corte, indicando cada posicin angular elegida.

6. En el caso de que se presentara desgaste de crter, en qu zona de la herramienta se pro-

ducira? Qu variable es la ms comn para medir este tipo de desgaste? Cul es el me-canismo de desgaste ms relacionado con la formacin de crter?

Figura 1

10

10 50


Figura 2

Figura 3

12


PROBLEMA 3

Las figuras siguientes muestran una operacin de mecanizado, junto con alguno de sus parmetros, expresados en las unidades habituales.

El material de la pieza es fundicin gris, de dureza Brinell, 180. Su energa especfica (o fuerza especfica) de corte, para el clculo de la potencia de corte, ps*, en las condiciones de trabajo de esta operacin, obedece a la expresin emprica indicada ms abajo.

En esta expresin, los valores kc y mc se obtienen de una de las tablas incluidas al dorso, y deben sustituirse directamente en la citada expresin, obtenindose la energa es-pecfica en N/mm2. Por otra parte, representa el espesor de viruta medio, en mm; el cual puede obtenerse de la expresin adjunta, en la que representa el arco de contacto, en radianes.

La fresadora tiene una potencia nominal de 34 kW y un rendimiento del 85% en el conjunto de sus tranmisiones al eje principal.

Deben respetarse las restricciones impuestas por la mquina y por la herramienta, y seguir las recomendaciones del fabricante de sta, que aparecen en las figuras y tablas siguientes.

Se pide, buscando un mecanizado en el menor tiempo posible:

1. Elegir la herramienta a utilizar: dimetro, etc.

2. Elegir la geometra de la plaquita (rompevirutas) y su material (calidad), segn los cdigos mostrados en las tablas.

3. Definir el avance por diente a emplear y la velocidad de corte

ca

* mcs c cp k a 2 senz e rc f aa D

5 40 40

- Recomendacin sobre el dime-tro de la hta, D.

ae

1, 2 1,5 eD a

5

80


PROBLEMA 4

En la figura 1 aparece un eje sobre el que se quiere realizar una ltima operacin de mecanizado. Esta operacin corresponde al mecanizado de un chavetero (ranura) de 25mm de longitud para chaveta paralela en una zona del eje con dimetro 36mm. Las caractersticas geomtricas del chavetero (b y t1) se pueden obtener de la tabla 3. La herramienta a emplear junto con algunos parmetros de corte recomendables aparecen en las tablas 1 y 2 respectivamente. El material a mecanizar es un acero inoxidable de dureza Brinell 200 y con una energa especfica de 2000 N/mm2. A efectos de clculo, tomar como distancias de aproximacin y de salida el valor de 2 mm.

Se pide:

1. Indicar la herramienta a utilizar especificando tipo de herramienta, material, calidad y di-metro.

2. Seleccionar, justificando la respuesta, las condiciones de corte que permitan acabar la operacin en el menor tiempo posible. Calcular este tiempo mnimo.

3. Calcular los valores mximo y mnimo del espesor de viruta para esta operacin.

4. Calcular el valor de la fuerza en la posicin correspondiente al espesor de viruta mximo.

5. Indicar, justificando la respuesta, la mquina que se empleara para mecanizar una serie media de este tipo de piezas.

Figura 1. Eje mecanizado a falta de la ltima operacin.

Tabla 1

12


DIMENSIONES CHAVETEROS Y CHAVETAS S/DIN 6885/1 - 6886 y 6887 STANDARD KEYWAYS S/DIN 6885/1 - 6886 and 6887

Medidas del chavetero en el cubo Chaveta paralela

S/DIN 6885/1 Chaveta de cua

S/DIN 6886 y 6887

Medidas del chavetero en el eje para chavetas

paralelas y de cua

Medidas de los ejes en el cubo

de la rueda eje d

mm desde-hasta

Medidas chaveta

b x h mm

d + t2 m/m

Tol. admisible

(en altura)m/m

d + t2 m/m

Tol. admisible

(en altura)m/m

t1 m/m

Tol. admisible

(en altura)m/m

m/m desde-hasta

Tol. H-7m/m

17-22 6x6 d+2,6 d+2,1 3,5

22-30 8x7 d+3,0 +0,1

d+2,4 +0,1

4,1 10-18 +0,0180

30-38 10x8 d+3,4 d+2,8 4,7

38-44 12x8 d+3,2 d+2,6 4,9 30-50 +0,0250

44-50 14x9 d+3,6 d+2,9 5,5

50-58 16x10 d+3,9 d+3,2 6,2 50-80 +0,0300

58-65 18x11 d+4,3 d+3,5 6,8

65-75 20x12 d+4,7

+0,2

d+3,9

+0,2

7,4

+0,2

80-120 +0,0350

Tabla 2

Tabla 3

P

M

K

Chaveta paralela. S/DIN-6885-1 Chaveta de cua. S/DIN-6886


PROBLEMA 5 Se dispone de un tocho de acero inoxidable austentico de dimensiones 200x60x100 (unidades en mm). La energa especfica de corte de este material viene dada por la expresin:

)/(1950 223,0 mmNap cs

siendo ac el espesor de viruta en mm. Sobre dicho tocho se necesitan realizar las siguientes operaciones (vase figura 1): - Un planeado, para reducir la altura del tocho de 100 a 95mm. - Un mecanizado en escuadra, con las dimensiones indicadas en la figura. Para llevar a cabo dichas operaciones se dispone de las herramientas mostradas en la tabla 1. Todas son de metal duro. Las calidades de metal duro disponibles son las mostradas en la tabla 2, donde se dan como dato las velocidades de corte recomendadas en funcin de los espesores mximos de viru-ta. Se recomienda que la profundidad de pasada radial para todas las herramientas no supere el 65% del dimetro de la misma. Adems, la fuerza de corte mxima por diente no deber superar los 3200N.

Figura 1 Se pide:

1. Seleccionar la herramienta a utilizar en cada operacin (nombre, dimetro, n de dientes) te-niendo en cuenta que hay que hacer las operaciones en el menor tiempo posible y con el me-nor nmero de pasadas.

2. Calcular los parmetros de mecanizado (fz y Vc) que hacen que cada una de las operaciones

se realice en el menor tiempo posible, indicando la calidad de la plaquita en cada caso.

3. Calcular la potencia requerida para realizar la operacin de planeado. Utilizar para su clculo la expresin de la potencia dada a continuacin:

60

100

200

4,5 20

95


fepsc VaapP * )/(sin220002000 221,021,0* mmN

Dkaf

ap rezcs

siendo: - el ngulo de contacto (rad) - D, dimetro de la herramienta (mm) - fz, avance por filo (mm) - ae, profundidad de pasada radial (mm) - r, ngulo de posicin del filo principal ()

Tabla 1

Tabla 2

Herramientas D (mm) z ap max(mm) Nmax(rpm)

50 4 6 1625

63 5 6 1440

80 6 6 1270

100 7 6 1130

50 4 15,4 7900

20 4 5 9200

Calidad 1 Calidad 2

a cmax(mm) 0,05 0,15 0,25 0,1 0,2 0,3

Vc (m/min) 235 190 150 200 160 130


PROBLEMA 6 Una cola de milano es una gua prismtica hembra cuya seccin transversal es un tringulo truncado. Este tipo de geometra se puede obtener mediante varios procesos de fabricacin. En este caso, y aunque no sea la solucin ptima, se va a mecanizar este perfil ntegramente, para lo que se emple-ar una fresadora vertical. El fresado de las guas en cola de milano se lleva a cabo sobre un tocho de acero cuya energa es-pecfica de corte del material se supone constante e igual a 800 N/mm2. Las dimensiones del tocho de partida son 50x50x100 (cotas en mm) y se mecanizar en dos partes:

1 Fresado preliminar de las guas con una fresa cilndrica frontal (ranurado) 2 Fresado de la cola de milano.

Se considera que las distancias de aproximacin y de salida son de 3mm.

Figura 1.a) 1er fresado (ranurado), b) 2 Fresado (cola de milano).

Se pide:

1. Elegir las herramientas que emplearas para el 1er fresado (ranurado) (Tabla 1) y el 2 fresado

(cola de milano) (Tabla 2 y Tabla 3) teniendo en cuenta que ambas seran sin recubrimiento.

Indica en cada caso:

Referencia Material de herramienta ngulo de posicin del filo principal Dimetro D Nmero de dientes

2. Seleccionar las condiciones de corte que den un tiempo de mecanizado mnimo (en el 2 fre-

sado se considerar Vc en el dimetro mximo de la herramienta). Calcular el tiempo de me-

canizado mnimo.

3. Calcular el espesor de viruta mximo en el 1er fresado (ranurado).

4. Calcular la fuerza mxima en el 1er fresado (ranurado).

6

15

50

50

a)

16

b)

60


Tabla 1. Herramientas y condiciones de corte recomendadas para el 1er fresado.

Tabla 1. Herramientas y condiciones de corte recomendadas para el 1er fresado.

D Ang d l z 16 45 12 4 8 20 45 12 5 8 25 45 12 6,30 10 32 45 16 8 12 16 60 12 6,30 8 20 60 12 8 8 25 60 12 10 10 32 60 16 12,50 12

D Ang d l z 16 45 12 4 8 20 45 12 5 8 25 45 12 6,30 10 32 45 16 8 12 16 60 12 6,30 8 20 60 12 8 8 25 60 12 10 10 32 60 16 12,50 12

Tabla 2. Herramientas disponibles para el 2 fresado.

ap = 0,4 1 x D ae = 1 x D

Dmin = 6mm Dmax = 40mm

Vc m/minHSS D 6 D 8 D 10 D 12 D 15 D 20 D 25 D 32 D 4020-28 0,030 0,035 0,050 0,060 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100

AVANCES fz (mm/diente)

z=2

Vc m/minHSS D 6 D 8 D 10 D 12 D 15 D 20 D 25 D 32 D 4020-26 0,030 0,035 0,050 0,060 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100

AVANCES fz (mm/diente)

ap = 1,5 x D ae = 0,3 x D

Dmin = 6mm Dmax = 40mm

z=4


Tabla 3. Condiciones de corte recomendadas para el 2 fresado.

AVANCE fz (mm/diente)

8%


PROBLEMA 7 Se desea mecanizar una pieza de fundicin gris cuyas dimensiones son 400x180x100 mm (longitud x anchura x altura).La energa especfica de corte del material es ps=1225ac-0.25 (N/mm2). La geometra de la pieza final se muestra en la Figura 1.

Figura 1: Plano de la pieza que se desea mecanizar Se desea realizar el mecanizado completo en una sola mquina, con el nmero mnimo de pasadas y en el menor tiempo posible. Para el mecanizado de la pieza se dispone de las herramientas mostra-das en el reverso de la hoja. Se presentan tambin 3 calidades diferentes de plaquitas, todas ellas para usar con avances por filo mnimos de 0,06mm y mximos de 0,16mm (para valores intermedios realizar la interpolacin). La mquina en la que se va a realizar el mecanizado tiene limitada la veloci-dad de giro del husillo principal a 6.500 rpm. Por otro lado, se debe limitar la fuerza de corte mxima a 1.100 N. Se pide:

1. Enumerar la secuencia de operaciones a realizar y seleccionar las herramientas y calidades

ms adecuadas de las disponibles. 2. Elegir las condiciones de corte necesarias para el mecanizado de la pieza en el menor nme-

ro de pasadas y el menor tiempo posible. 3. Suponiendo que el tocho inicial sufre un tratamiento trmico hasta alcanzar una dureza muy

elevada Qu mquina y herramienta se necesitara para llevar a cabo la operacin? Justifi-car la respuesta.

4. Localizar mediante un dibujo la zona donde se suele dar el desgaste de flanco en las herra-mientas de corte e indicar cmo se mide. Dibujar la evolucin tpica del desgaste de flanco a lo largo del tiempo.

400

97

180

20 9

Herramienta 1 Herramienta 2

Herramienta 3

zz


MATERIAL PIEZA

CALIDADES HERRAMIENTAS

MK1500 MK 3000 H 15

fz (mm/z)

0,06 0,10 0,16 0,06 0,10 0,16 0,06 0,10 0,16

Vc (m/min) Acero

- - - 475 420 370 - - -

Acero Inoxidable - - - 295 260 230 - - -

Fundicin Gris 430 380 335 280 245 215 255 225 200

Aluminio - - - 1290 1145 1005 1185 1050 920

DATOS DE CORTE

Nota: para valores intermedios comprendidos entre el mnimo y mximo realizar la interpolacin


PROBLEMA 8 Se desea realizar las operaciones de mecanizado pata obtener la pieza de la figura 1. Se parte de un tocho de acero al carbono de baja aleacin laminado de 150x60x60 mm (Long. x Anchura x Altura). Para ello se dispone de las herramientas que se muestran en las figuras y tablas del Anexo: Herra-mientas disponibles.

Figura 1: Plano de la pieza

La energa especfica de corte del material de la pieza es ps=2020ac-0,25 (N/mm2). Con el fin de redu-cir la flexin de la herramienta, la fuerza de corte por diente en ningn caso puede superar los 2.050 N. La energa especfica promedio correspondiente a este material se obtiene a partir de los valores kc=1.950 y mc=0.23 que deben sustituirse en la expresin indicada ms abajo, obtenindose la energa especfica en N/mm2. Por otra parte representa el espesor de viruta medio, en mm; el cual puede obtenerse de la expresin adjunta, en la que representa el arco de contacto, en radianes.

;

Para realizar las operaciones de mecanizado, se deben respetar todas las condiciones y limitaciones de las herramientas.

1. Indicar las operaciones que deben realizarse y el orden en que deben realizarse, y seleccio-nar las herramientas adecuadas para realizar cada una de ellas con el menor nmero de pa-sadas.

2. Para cada operacin, seleccionar la calidad de plaquita y calcular los parmetros de mecani-zado (velocidad de corte, avance) que permitan ejecutar las operaciones en el menor tiempo posible.

3. Se dispone en el taller de una fresadora de 50 KW de potencia nominal y un rendimiento del 85%. Comprueba numricamente si esta mquina es capaz de realizar la operacin de me-canizado planteada.

4. Se observa que tras realizar la misma operacin de mecanizado sobre una serie de piezas, la anchura de la ranura progresivamente, pieza tras pieza, toma valores inferiores a 40 mm, hasta que se sale de tolerancias. Qu efecto crees que puede ser el ms influyente en este caso? Qu parmetro se debera controlar? Podras dibujar la tendencia habitual de este parmetro a lo largo del tiempo?

150 mm 60 mm

40 mm

5 mm

50 mm

2 sin


ANEXO HERRAMIENTAS DISPONIBLES GEOMETRAS

CALIDADES

Calidad 1 (Metal Duro P)

Calidad 2 (Metal Duro P)

Calidad3 (MetalDuroN)

acmax(mm) 0,05 0,1 0,2 0,1 0,2 0,4 0,15 0,3 0,45Vc(m/min) 185 165 135 175 145 95 950 750 700

Acero Acero Aluminio

Herramientas D(mm)

z apmax(mm

)ae(mm) Nmax(rpm

)

40 4 6

0,5Dae0,7D

162550 5 6 144080 6 6 1270100 7 6 1130

40 4 6aeD

7900

20 4 5 9200

25 2 12,5

0,5DaeD

4500

40 4 20 3500

60 4 30 2750

100 4 50 1950

Hta 1

Hta 2

Hta 3


CAPTULO III

TALADRADO


PROBLEMA 1 Se desea taladrar un agujero pasante de 10mm de dimetro y 20mm de longitud en un centro de mecanizado. Para ello se utiliza la herramienta de corte de la figura 1. La energa especfica de corte del material de la pieza es de 2300 N/mm2. La velocidad de corte recomendada para esta operacin es 75 m/min. Para evitar la rotura de la herramienta, se debe limitar el par de corte a un valor inferior a 12Nm. La potencia nominal de la mquina es de 3,5kW y su rendimiento del 75%.

Se pide:

1. Nombrar la herramienta de la Figura 1 e identificar las partes sealadas.

Figura 1

2. Calcular las condiciones de corte que permitan realizar el taladrado en un tiempo mnimo y calcular el tiempo correspondiente. Suponer que la distancia de aproximacin y salida de la herramienta es de 2mm.

70

1 2

3

4

5


PROBLEMA 2 Se desea taladrar un agujero ciego de 20 mm de dimetro y 30 mm de longitud til en un centro de mecanizado. La energa especfica de corte del material de la pieza es de 3000 N/mm2. El espesor de viruta mximo recomendado para dicho material es de 0,4 mm y la velocidad de corte debe situarse entre 40 y 70 m/min. Se usar una broca helicoidal de 118 de ngulo de punta. La fuerza de empuje no debe superar los 2500 N y su valor se estima en un 50% de la fuerza de corte. La potencia nomi-nal de la mquina es de 8 kW y su rendimiento, del 75%.

Se pide:

1. Calcular las condiciones de corte que permitan realizar el taladrado en un tiempo mnimo y el tiempo correspondiente. Suponer que la distancia de aproximacin de la herramienta es de 2 mm.

2. Calcular el caudal de viruta.

3. Determinar el dimetro de la zona de talonamiento suponiendo que el ngulo de incidencia, en las proximidades del centro de la broca, y medido en el plano de trabajo (que contiene a los vectores velocidad de corte y velocidad de avance), es de 5.


PROBLEMA 3 Se desea realizar agujeros pasantes de 25 mm de dimetro en chapas de acero de 20 mm de espe-sor. Para ello, se emplearn brocas de 2 dientes con 120 de ngulo de punta. El acero de las chapas tiene una resistencia a la traccin de 100 kg/mm2. Las condiciones de corte se tomarn de la tabla adjunta, de forma que se obtenga un tiempo de mecanizado mnimo. El rendimiento de la mquina es del 85%. La energa especfica de corte es [ac] = mm ; [ps] = N/mm2 Se pide:

1. Calcular la potencia necesaria para llevar a cabo la operacin. 2. Calcular el tiempo de mecanizado suponiendo que la distancia de aproximacin y salida

de la herramienta es de 2mm. 3. Describir el fenmeno de talonamiento, indicando bajo qu circunstancias se produce y

las consecuencias que tiene.

46.0

3106,1

cs a

p


PROBLEMA 4 Se necesita mecanizar una serie de agujeros sobre una placa de dimensiones 200x100x40mm (ver Figura 1). El material de la placa es de fundicin gris de dureza 260HBN. La energa especfica de corte del material (N/mm2) viene dada por la siguiente expresin:

1,01200 cs ap (ac: mm) La placa debe llevar mecanizados 32 agujeros con las siguientes caractersticas:

- 16 agujeros de dimetro 2mm y profundidad 8mm. - 16 agujeros pasantes de dimetro 10mm.

Las herramientas disponibles y los parmetros de corte recomendados por el fabricante se muestran en la Figura 2 y Tabla 1. Para obtener una evacuacin ptima de la viruta en los agujeros de mayor profundidad, se debern seleccionar herramientas con lubricacin interna. La mquina en la que se van a realizar los agujeros tiene una potencia nominal de 4 kW con un ren-dimiento del 85% y la rotacin mxima del husillo principal es de 10.000r.p.m. Se pide: 1. Elegir la mquina-herramienta ms adecuada para realizar el trabajo definido y seleccionar las

herramientas adecuadas para realizar las operaciones indicadas. 2. Calcular el valor de los parmetros de mecanizado que hacen que el tiempo de mecanizado sea

mnimo. Es imprescindible comprobar que cumplen las restricciones impuestas. 3. Calcular los pares de corte para los parmetros obtenidos. 4. Explicar cul es la funcin de un rompevirutas y qu parmetros limita.

5. Sealar utilizando un dibujo adecuado las zonas en las que se produce el desgaste de flanco y de crater. Indicar los parmetros que se utilizan para medir tales desgastes.

Figura 1

40

200

100

A A

Seccin AA

70

8


Figura 2

Dimetro: 3,00-20,00 mm Profundidad mxima de agujero: 2-3 x Dc

herramienta 3

herramienta 4


herramienta 1

herramienta 2

herramienta 5

herramienta 6



Material Dureza Brinell

Dimetro de taladrado (mm) 0,30-1,40 1,50-2,90 3,00-6,00 6,01-10,00 10,01-14,00 14,01-20,00

Avance, f (mm/r) Acero de herramientas al carbono 210 0,004-0,02 0,03-0,07 0,10-0,25 0,15-0,34 0,20-0,40 0,22-0,45 Acero fundido no aleado 180 0,005-0,022 0,03-0,08 0,10-0,25 0,15-0,34 0,20-0,40 0,22-0,45 Acero de alta aleacin 325 0,004-0,017 0,03-0,08 0,08-0,14 0,10-0,22 0,12-0,25 0,18-0,28 Fundicin gris 260 0,0048-0,021 0,06-0,10 0,15-0,25 0,20-0,35 0,30-0,55 0,35-0,55 Fundicin nodular 250 0,0032-0,014 0,06-0,10 0,15-0,30 0,20-0,40 0,30-0,60 0,35-0,60 Aleacin de Aluminio 75 0,0072-

0,0315 0,06-0,10 0,15-0,25 0,20-0,40 0,30-0,50 0,40-0,60

Material Dureza Brinell

Dimetro de taladrado (mm) 0,30-1,40 1,50-2,90 3,00-20,0

Vc, (m/min) Acero de herramientas al carbono 210 10-42 65-80 70-120 Acero fundido no aleado 180 15-50 60-75 70-130 Acero de alta aleacin 325 5-20 40-50 40-70 Fundicin gris 260 10-42 60-80 100-140 Fundicin nodular 250 8-34 50-65 90-130 Aleacin de Aluminio 75 24-95 150-200 120-130

Tabla 1

Problemas de Mecanizado

39

PROBLEMA 5 Se desea fabricar un lote de piezas de acero templado y espesor 20mm como las que aparecen en la Figura 1. Estas piezas vienen fabricadas por laminacin, pero sus requisitos geomtricos implican el mecanizado posterior de ciertas zonas. En este problema se pide nicamente resolver el proceso de taladrado correspondiente a los 5 agujeros pasantes. Teniendo en cuenta los siguientes datos:

la longitud de aproximacin =3mm y la de salida =2mm el ngulo de la punta de la broca 118 y el de incidencia =4 energa especfica de corte del material 2700 N/mm2 potencia nominal de la mquina 3,5kW y rendimiento del 75%

Figura 1. Geometra de piezas a fabricar.

Tipo broca D

(mm) z

f (mm/rev) Vc

(m/min) Broca de plaquitas 16 1 0,08-0,1 75

Broca helicoidal enteriza 1 16 2 0,18-0,2 80 Broca can 10 2 0,06 45

Broca helicoidal enteriza 2 10 2 0,1-0,15 80

Tabla 1. Brocas disponibles para el taladrado de las piezas. Se pide:

1 Seleccin de broca y su correspondiente avance por diente empleado para cada agujero para

obtener un tiempo de mecanizado mnimo.

2 Tiempo de mecanizado mnimo total para los 5 agujeros.

3 Explica qu es el fenmeno de talonamiento. Indicar, en el caso del agujero de dimetro

10mm, el dimetro a partir del cual aparecera el fenmeno de talonamiento.

10

16

Tecnologas de Fabricacin y Tecnologa de Mquinas 40

PROBLEMA 6 Se dispone de un centro de mecanizado en el que se van a realizar una serie de piezas como la que aparece en la Figura 1. Las piezas vienen ya fresadas y nicamente se van a realizar en esta mqui-na 4 agujeros, dos de los cuales servirn de agujero previo para un roscado posterior. El centro de mecanizado dispone de una limitacin que impide trabajar con fuerzas de empuje superior a los 5000N. Adems, se dispone del dato de que, en este caso, la fuerza de corte es el doble que la de empuje. La energa especfica de corte del material de pieza es de 2700 N/mm2. Se supondr que el ngulo de punta de todas las brocas es de 118. Las brocas para realizar los agujeros deben ser seleccionadas de la lista que se proporciona en la Tabla 1. Figura 1. Pieza de acero a taladrar.

Tabla 2. Relacin entre el dimetro nominal de la rosca y el del taladrado previo.

Se pide: 1. Nombrar, justificando la respuesta, el tipo de herramienta a utilizar y el avance por diente a em-

plear en cada caso para que el tiempo de mecanizado sea mnimo. 2. Calcular el tiempo de mecanizado mnimo total para taladrar los 4 agujeros. (Suponer

a=s=3mm). 3. Calcular la potencia de corte mxima consumida.

D (mm)

z fmax (mm/rev)

Vc (m/min)

Broca helicoidal enteriza

15 mm 2

0.2 100

Broca de plaquitas 24mm

1 0.35 90

Broca de plaquitas 21mm

1 0.4 90

Dimetro nominal de rosca Dimetro broca (mm)

Dimetro nominal de rosca Dimetro broca (mm)

M11 9,5 M30 26,5 M12 10,2 M33 29,5 M14 12,0 M36 32,0 M16 14,0 M39 35,0 M18 15,5 M42 37,5 M20 17,5 M45 40,5 M22 19,5 M48 43,0 M24 21,0 M52 47,0 M27 24,0 M56 50,5

15

M24

10

25

Tabla 1. Listado de brocas disponibles.


41

PROBLEMA 7 Se desea realizar, en un taladro de columna, agujeros de 12mm de dimetro en un acero de resisten-cia a la traccin 85Kg/mm2 y cuya energa especfica de corte (en N/mm2) viene dada por: Siendo ac el espesor de viruta en mm. El taladrado se llevar a cabo con la Herramienta 1, de acero rpido, que debe utilizarse en este ma-terial con una velocidad de corte de 25m/min y con un avance por filo de 0,15mm. Se pide:

1. Obtener la potencia necesaria para realizar la operacin, suponiendo un rendimiento de la mquina del 90%.

2. Sera posible realizar esta operacin en un Centro de Mecanizado utilizando la herramienta 1? Y utilizando la herramienta 2? Razona la respuesta

3. Manteniendo los parmetros de operacin citados ms arriba Cmo afectara a la potencia consumida el utilizar una herramienta similar a la 1, pero con 3 filos en vez de 2?

4. Representar el ngulo de desprendimiento y el ngulo de incidencia de la herramienta 1. So-bre esta misma vista representar el vector velocidad de corte.

5. En el contexto de esta operacin, para qu utilizaras un escariador?

46.0

3106,1

cs a

p

Herramienta 2

Herramienta 1

70


43

CAPTULO IV

COMBINADOS


45

PROBLEMA 1 A partir de un tocho de acero de dimensiones 350x200x100 (todas las cotas en mm) se desea obte-ner mediante mecanizado la pieza representada en la Figura 1. La energa especfica de corte del acero es de 1000 N/mm2 y se supone independiente de los parmetros de corte. Se pide:

1. Elegir la mquina-herramienta ms adecuada para la produccin de la pieza representada en la Figura 1. Razonar la respuesta.

2. De entre las herramientas recogidas en la Tabla 1 elegir las que permiten minimizar el tiempo de mecanizado de la pieza. En qu caso se utilizara el escariador?

3. Calcular este tiempo mnimo de mecanizado despreciando tiempos de aproximacin, salida, retirada y cambio de herramientas y suponiendo no necesario el uso del escariador.

4. Calcular la potencia necesaria para llevar a cabo la operacin suponiendo un rendimiento mecnico de 0,8. Tomar para la operacin de fresado un valor aproximado de p*s=1000N/mm2.

5. Qu tipo de sistema de guiado es el ms adecuado para esta mquina-herramienta? Razo-na la respuesta.

Figura 1

40

95

100

8 (en todos los agujeros)

200

350


Herramienta N dientes (z) D (mm) r () Material Condiciones de corte recomendadas

Herramienta de Man-drinar 1 8 80

Metal duro recubierto (multicapa)

Avance (mm): Velocidad de corte (m/min): Profundidad de pasada (mm):

0.01 0.2 120 0.05 1.5

Fresa frontal de ranu-rar enteriza 4 30

Acero rpido recubier-to (TiN)

Avance por diente (mm/diente): Velocidad de corte (m/min): Profundidad de pasada (mm):

0.01 0.5 70 0.05 12

Fresa de plato 10 120 90 Metal duro recubierto (multicapa)


0.01 0.5 120 0.05 8

Fresa enteriza de pun-ta semiesfrica 2 8

Acero rpido recubier-to (TiCN)


0.005 0.5 90 0.05 6

Broca helicoidal 2 7,75 Acero rpido Avance (mm/rev): Velocidad de corte (m/min): 0.01 0.5 40

Broca helicoidal 2 8 Acero rpido Avance (mm/rev): Velocidad de corte (m/min): 0.01 0.5 40

Broca can 1 8 Acero rpido recubier-to (TiN) Avance (mm/rev): Velocidad de corte (m/min):

0.01 - 0.05 50

Escariador 4 8 Acero rpido recubier-to

Avance (mm/diente): Velocidad de corte (m/min): Profundidad de pasada radial (mm):

0.05 - 0.15 70 0.05 - 0.15

Tabla 1


47

PROBLEMA 2 Se desea mecanizar la pieza de la figura 1a partir de un bloque de acero de dimensiones iniciales l=300mm, b=150mm y altura 200mm.

Figura 1

La mquina a utilizar es un centro de mecanizado de 3 ejes y dispone de las herramientas mostradas en la tabla 1. La energa especfica del acero de la pieza, en N/mm2, viene dada por la expresin:

2901000 , cs ap siendo ac el espesor de viruta en mm. Se pide:

1. Secuencia de operaciones de mecanizado necesarias para fabricar la pieza definiendo, para cada operacin:

a. Herramientas y parmetros de operacin que aseguran el tiempo de mecanizado mnimo. b. Fuerza de corte mxima por diente que se alcanza en cada operacin.

2. Tras la operaciones anteriores la pieza sufre un tratamiento trmico de temple hasta alcanzar

una dureza de 60HRc(dureza muy elevada). Una vez templada, se desea:

c. Obtener tolerancias ajustadas de planitud y excelente acabado superficial en la superficie plana B (ver figura). Una vez hecho esto,

d. Mecanizar dos agujeros cuadrados de lado 20mm y profundidad 30mm sobre dicha su-perficie plana B.

Nombrar las mquinas y las herramientas necesarias para llevar a cabo ambas operaciones. Ra-zonar la respuesta en cada uno de los casos.

3. Las primeras herramientas de metal duro que aparecieron en el mercado sufran un importan-

te desgaste de crter al mecanizar materiales frreos. Qu mejoras se han introducido pos-teriormente en estas herramientas para corregir el problema?

HERRAMIENTA CARACTERSTICAS PARMETROS RECOMENDADOS

l=300mm

b=150mm

15mm

15mm 10mm

8mm 190mm

2 agujeros dimetro 8mm y profundidad 15mm

Superficie plana B


Fresa de plato D=100mm N de dientes: 7 r=90

fz= 0,1mm ap 10,7mm ae= 0,67 0,83D Vc= 195m/min

Fresa de plato D=160mm N de dientes: 12 r=90

fz= 0,1mm ap 10,7mm Vc= 195m/min

Fresa de plato

D= 50mm N de dientes: 4 r=45

fz= 0,24mm ap 6mm Vc= 140m/min

Fresa de ranurar D= 10mm N de dientes: 2

fz= 0,035 0,05mm ap 7mm Vc= 90 130m/min

Fresa de ranurar D= 5mm N de dientes: 2

fz= 0,02 0,03mm ap 3,5mm Vc= 90 130m/min

Fresa de punta semiesfri-ca

D= 10mm N de dientes: 2

fz= 0,04 0,09mm ap 5mm

22 ppe aaDD aeap 20mm Vc (para De)= 160 260m/min

Escariador D= 8mm N de dientes: 4

fz=0,05 0,15mm Vc=70m/min

Broca helicoidal D= 8mm N de dientes: 2 Kr=59

Vc= 90 130m/min f=0,1 0,16 mm/rev

Broca can D= 8mm N de dientes: 1

Vc= 40 100m/min f=0,01 0,05 mm/rev

Tabla 1

50mm


49

PROBLEMA 3 Se desea mecanizar el eje estriado de la figura 1 a partir de un redondo de dimetro 150mm y longi-tud 300mm.

Figura 1 El eje es de acero al carbono con una energa especfica de corte de 2.700N/mm2. Se desea realizar el mecanizado completo en una sola mquina y en el menor tiempo posible. Se pide:

1. Describir en detalle la mquina y los utillajes y accesorios necesarios para llevar a cabo el mecanizado completo de la pieza.

2. De entre las herramientas disponibles en el almacn (Tabla 1), elegir las necesarias para el mecanizado de la pieza.

3. Determinar la fuerza de corte (entendida como la componente de la fuerza en la direccin de Vc) mxima sobre la herramienta en cada una de las operaciones de mecanizado que se rea-lizan sobre la pieza.

4. Determinar la potencia requerida en el husillo principal de la mquina, supuesto un rendimien-to mecnico del 85%.

5. Sera posible calcular la rugosidad que quedara en la superficie cilndrica tras el mecaniza-do a partir de los datos de que se dispone? Razona la respuesta.

2

300

100

10

1

50

1

00

120


HERRAMIENTA 1

Kr=107,5 Radio de punta 0,6mm

ap =

0,25-1,5 mm

f = 0,1-0,3 mm/rev VC = 125-295 m/min

HERRAMIENTA 2

Kr=90 Radio de punta 0,6mm

ap = 0,5-2 mm f = 0,1-0,6 mm/rev VC = 235-450 m/min

HERRAMIENTA 3

ap = 0,45 mm nap = 4 VC = 125 m/min

HERRAMIENTA 4

ap(max)=8mm fz=0,048mm/diente VC=200m/min Dc=10mm

HERRAMIENTA 5

N = 1070 rpm

f = 0,17 mm/rev Dc= 10mm

HERRAMIENTA 6

ap(max)=1,9mm fz=0,010mm/diente VC=200m/min dmm=10mm

HERRAMIENTA 7

ap(max)=5mm fz=0,048mm/diente VC=200m/min Dc=6mm

Tabla 1


51

PROBLEMA 4 Se desea fabricar un lote de pistones en aleacin de aluminio (ver plano en figura 1). El dimetro inicial del tocho es de 78mm. Si bien estas piezas vienen fabricadas por fundicin, sus requisitos ge-omtricos implican el mecanizado posterior de ciertas zonas exteriores. Para ello, es necesario com-pletar la hoja de proceso con los datos de mecanizado imprescindibles para el operario.

Se pide:

1. Rellenar los datos que faltan de la hoja de proceso de la tabla 1, teniendo en cuenta:

- las longitudes de aproximacin y salida =0mm - el ngulo de punta de la broca 118

- Nmax de la mquina 3500rpm

2. Elegir, justificando la respuesta, la mquina en la que mecanizaras este tipo de piezas.

Hoja de Procesos

Tabla 1 Nota: todas las operaciones se hacen en una nica pasada.

ZONA TIPO OPERACIN N(rpm) Vc(m/min) Vf (mm/min) f (mm) tm (s)

zona A 2546 2938 600 (recomendada) 508 588 0,2 0,9

zona B 2400 240

2 agujeros taladrado 1500 600

cambio de atada --- --- --- --- --- 5

zona C 600 (recomendada) 0,1

3 ranuras 200 0,15


Figura 1

Zona A

Zona B

Zona C


53

PROBLEMA 5

Se desea fabricar una serie corta de ejes de acero de bajo contenido en carbono con una energa especfica de corte ps=2.100 N/mm2. Partiendo de un redondo laminado de 200 mm de dimetro, se debe mecanizar el exterior del eje hasta un dimetro de 175 mm. El diseo del eje contempla tambin un agujero de 25 mm de dimetro y 40 mm de profundidad (Ver fig. 1). En el anexo se in-dican las herramientas disponibles.

Para que el acabado superficial sea adecuado, se requiere hacer una operacin de acabado con una profundidad de pasada de 0,5mm. Por ltimo, para evitar deformaciones de la mquina la fuerza de corte est limitada a 8000N.

Figura 1

Se pide:

1. Seleccionar y justificar el tipo de mquina a utilizar y describir la secuencia de operaciones indicando la herramienta elegida en cada caso.

2. Calcular los parmetros de corte ptimos para un tiempo de mecanizado mnimo. 3. Con las condiciones del apartado anterior, calcular la potencia mnima requerida de la mqui-

na teniendo en cuenta un rendimiento del 85%. 4. A la hora de hacer el agujero, suponiendo que el ngulo de incidencia en las proximidades del

centro de la herramienta sea de 2, calcular el dimetro a partir del cual comienza a darse el fenmeno de talonamiento.

5. Calcular la rugosidad terica obtenida en la superficie cilndrica de la pieza. En caso de que se requiera una rugosidad inferior a la calculada, explicar qu medidas se podran tomar.

6. Antes de comenzar la operacin, Cmo puedes saber si la herramienta llegar al final de su vida antes de acabar dicha operacin?

200m

m

175 m

m

25 m

m

450 mm 40 mm


Anexo: Herramientas disponibles: Herramienta de cilindrado 1

Herramienta de cilindrado 2

Herramienta de cilindrado 3

Material Metal duro

P25 Material Metal duro

P15 Material Metal duro

P05

r [] 45 r [] 75 r [] 93 r [mm] 1,2 r [mm] 0,8 r [mm] 0,8 f [mm/rev] 0,25 0,7 f [mm/rev] 0,2-0,6 f [mm/rev] 0,1-0,4 ap [mm] 1 -7 ap [mm] 0,5-5 ap [mm] 0,3-1,5 Vc [m/min] 140 Vc [m/min] 140 Vc [m/min] 240

Fresa de punta esfrica Broca helicoidal Fresa cilndrica

Material Metal duro K20 Material Acero rpido Material Metal duro P05 z 2 z 2 z 4 [mm] 25 [mm] 25 [mm] 25 r [] -- r [] 60 r [] 90 f [mm/z] 0,45 f [mm/rev] 0,35 f [mm/z] 0,1-0,3 Vc [m/min] 0-215 Vc [m/min] 0-70 Vc [m/min] 0-125


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PROBLEMA 6 Se desea mecanizar la pieza que aparece en la Figura 1 (cotas en mm). Para ello, se parte de un tocho de acero no aleado de 100x30x15 (largo x ancho x alto) y con una energa especfica de corte constante de 2100N/mm2. Este tocho se colocar en una fresadora de 3 ejes. Sobre este tocho inicial, se va a realizar un escuadrado y se van a taladrar 3 agujeros pasantes de dimetro 5mm y 3 agujeros ciegos de dimetro 8mm. Para efectuar el escuadrado y los agujeros, se dispone de las herramientas que aparecen en la Tabla 1, donde tambin aparecen los rangos de parmetros de mecanizado re-comendados. La fuerza de corte mxima que soporta el husillo de la mquina es de 5000N y el ren-dimiento de la mquina es 0,8. Se considerar, para todas las operaciones, una distancia de aproxi-macin y de salida de 2mm.

Figura 1. Diseo de pieza a mecanizar.

Se pide: 1. Nombrar el tipo de herramienta a utilizar en cada caso (escuadrado y taladrados de agujeros

5 y 8). 2. De la Tabla 1, seleccionar, justificando la respuesta, las condiciones de corte que permitan

acabar la operacin en el menor tiempo posible y con un acabado homogneo en la superficie fresada. Calcular este tiempo mnimo.

3. Calcular la potencia nominal mnima que necesita la mquina para taladrar. 4. Calcular el dimetro a partir del cual comienza a ocurrir el fenmeno de talonamiento sabien-

do que el de la broca es de 5.

100 10 5

14

15

30

8

5

A

A


Fresa de planear y escuadrar

D = 50 mm Vc = 320 m/min fz = 0,1 0,2 mm/diente ae 0,25xD ap 12mm

Fresa para ranurar con punta esfrica

D = 16 mm Vc = 202 m/min fz = 0,16 mm/diente ae 0,1xD ap 0,1xD

Broca Coromat Delta

D= 9,5 30,4 mm Vc= 70 90 m/min Avances: Si D = 9,5 14,00 mm f = 0,15 0,23 mm/rev Si D = 14,01 17,00 mm f= 0,18 0,26 mm/rev .

Broca Corodrill Delta

D= 3 20 mm Vc= 80 140 m/min Avances: Si D = 3 6,00 mm f = 0,1 0,25 mm/rev Si D = 6,01 10,00 mm f= 0,15 0,34 mm/rev .

Tabla 1. Herramientas disponibles y parmetros de corte recomendados.


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PROBLEMA 7 Se desea mecanizar una tirada media de la pieza mostrada en la Figura 1 a partir de un redondo de 160mm de dimetro y longitud 400mm.

Figura 1: Plano de la pieza que se desea mecanizar

La pieza es de acero al carbono con una energa especfica de corte de 2.100N/mm2. Se desea reali-zar el mecanizado completo en una sola mquina, con el nmero mnimo de pasadas y en el menor tiempo posible. Para evitar una flexin excesiva de la herramienta de ranurado se decide limitar la fuerza de corte a 4.500N. La potencia nominal de la mquina es 25 kW y su rendimiento, del 80 %. Se pide:

1. Describir en detalle la mquina y los utillajes y accesorios necesarios para llevar a cabo el mecanizado completo de la pieza.

2. Enumerar la secuencia de operaciones a realizar y seleccionar las herramientas ms ade-

cuadas de las disponibles en el almacn (Tabla 1).

3. Elegir las condiciones de corte necesarias para el mecanizado de la pieza.

4. Calcular el tiempo de mecanizado necesario para realizar los 4 agujeros considerando que la distancia de aproximacin es 2mm y despreciando los tiempos de retirada.

5. A la hora de hacer el agujero, suponiendo que el ngulo de incidencia en las proximidades del

centro de la herramienta sea de 2, calcular el dimetro a partir del cual comienza a darse el fenmeno de talonamiento.

10mm

10mm

130mm

150mm

25mm

400mm


HERRAMIENTA A

la=10mm f= 0,1-0,36mm/r Vc=90-235m/min

HERRAMIENTA B

la=10mm r=5mm f= 0,1-0,36mm/r Vc=90-235m/min

HERRAMIENTA C

HERRAMIENTA D

HERRAMIENTA E

Kr=91 r=0,8mm ap= 1-3,9mm f= 0,2-0,5mm/r Vc= 530-370m/min

HERRAMIENTA F

ap=0.29mm nap=4 Vc=125m/min

Tabla 1: Herramientas disponibles

Dc=10mm

L=2-3xDc

Kr=70

Vc=70-120m/min

f=0,14-0,30mm/rev

Dc2=10 mm

Z=4

ap4xDc2 Vc=320 m/min

f=0,5 mm/rev

Problemas de Mecanizado

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