MECANIZADO
MECANIZADO
MECANIZADO
PROCESOS DE MANUFACTURA I
TEMA: MANUFACTURA DE HERRAMIENTAS DE CORTE PARA
MECANIZADO DE FORMA
INTRODUCCIN
Los procesos de mecanizado por arranque de viruta estn muy extendidos en la industria.
En estos procesos, el tamao de la pieza original circunscribe la geometra final, y el
material sobrante es arrancado en forma de virutas. La cantidad de desecho va desde un
pequeo porcentaje hasta un 70-90% de la pieza original. Comparando este tipo de
fabricacin con otros mtodos para conseguir la geometra final se incluyen ventajas e
inconvenientes segn los casos.Entre las ventajas de este tipo de procesos de mecanizado,
que son las razones por las que su uso est tan extendido, estn:
Se consigue una alta precisin dimensional en sus operaciones Pueden realizar una
amplia variedad de formas
No cambia la microestructura del material por lo que conserva sus propiedades
mecnicas
Se consigue texturas superficiales convenientes para los distintos diseos Son
procesos fciles de automatizar siendo muy flexiblesRequiere poco tiempo de
preparacinPoca variedad de herramientas
Por otra parte, tambin tiene desventajas respecto a los otros procesos de fabricacin
sobretodo respecto a los de conformado por deformacin plstica y los de fundicin:
GENERACIN DE SUPERFICIES
El principio de generacin de superficies en este tipo de procesos es el bidimensional, ya
que la geometra de la herramienta slo posee informacin de un punto o elemento de
superficie de la geometra final. Esto tiene como ventaja la flexibilidad para generar
mucha variedad de superficies con la misma herramienta. Para generar la superficie se
requieren al menos dos movimientos relativos entre la pieza y la herramienta.
La geometra de la pieza final se origina mediante la combinacin de dos elementos: La
geometra de la herramienta, y el patrn de movimientos relativos entre la pieza y la
herramienta. Las mquinas herramienta son las encargadas de generar esos movimientos
relativos aportando la energa necesaria al proceso.
De los dos movimientos relativos mnimos para generar la superficie, suele haber uno que
es el que consume la mayor parte de la potencia de la mquina. Este movimiento se le
suele denominar movimiento primario o de corte. El otro movimiento se usa combinado
con el movimiento de corte para ayudarle a eliminar el material sobrante, este movimiento
es llamado movimiento de avance.
Estos movimientos pueden ser a su vez lineales o circulares, pueden llevarlos la
herramienta o las piezas indistintamente. Esto hace que haya mucha variedad de mquinas
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herramientas para generar las superficies: A modo de ejemplo veamos cmo se combinan
estas variables en las mquinas herramientas ms usuales:
FORMACIN DE LA VIRUTA
En el estudio de la formacin de viruta se va a suponer que la herramienta es un diedro
que desliza sobre la superficie que est generando. Esta superficie est un poco por debajo
de la superficie de la pieza original, de forma que su movimiento provoca el
desprendimiento de la viruta del material base. La interseccin de los dos planos del
diedro es una recta que es el filo S de la herramienta. Las dos caras de este diedro son:
Si esta velocidad es perpendicular al filo, se dice que el corte es ortogonal, en otro caso se
dice que el corte es oblicuo. El corte ortogonal es ms sencillo de estudiar que el corte
oblicuo ya que se presenta un estado de deformacin plana. La superficie generada por
encima de la cual se elimina el material por la cara de desprendimiento es el plano de filo
Ps y viene definido por el filo S y la velocidad de corte.
Otras definiciones de conceptos importantes son:
rea de corte Ac: es el rea perpendicular la velocidad de corte que es barrida por
la herramienta.
rea de avance Af : es el rea perpendicular a la velocidad de avance barrida por
la herramienta.
Tasa de arranque ZW : Volumen de material de la pieza arrancado por unidad de
tiempo. Tiene unidades de caudal.
La viruta es ms dura y frgil que el material base ao >ac por lo que rc <1 siempre
La cara de la viruta que ha estado en contacto con A es lisa y brillante mientras
que la otra es oscura y rugosa
La viruta cambia de color al desprenderse del materialSe producen grandes
incrementos de temperatura en la zona de corte La forma de la viruta depende de la
velocidad del material
El arranque de viruta en materiales dctiles se produce mediante la deformacin
plstica que ocurre en una franja estrecha llamada plano de cizalladura. El
material deformado desliza sobre la cara de desprendimiento venciendo fuerzas de
rozamiento elevadas.
Hay materiales que pueden presentar los tres regmenes de corte citados dependiendo
de la velocidad de corte tomada.
GEOMETRA DE CORTE
Para estudiar la geometra de la herramienta se va a seguir el sistema de la
recomendacin ISO/DIS 3002. Esta norma establece un sistema de planos a partir de los
cuales se van a definir los ngulos de corte.
La norma distingue entre geometra herramienta en mano y geometra herramienta en uso.
El primer sistema se usa con fines de fabricacin y afilado de herramientas, mientras que
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el segundo se define cuando la herramienta est realmente cortando. Esta es una forma de
tener en cuenta los efectos de los grandes avances y los posicionamientos de las
herramientas en las mquinas distintos de los normalizados. Lo nico que puede distinguir
un sistema de otro es la direccin de la velocidad resultante y la direccin de la sujecin en
el montaje.
De este modo en un punto del filo O de la herramienta se puede definir un sistema de ejes
cartesianos en el cual el eje OX sea la direccin del la sujecin de la herramienta (en el
caso del torno, la direccin del vstago) y como eje OY como el de la velocidad de corte.
El eje OZ se obtendr de los dos anteriores y suele coincidir con el eje Z del sistema de la
mquina herramienta. Tanto el eje OX como el eje OZ son positivos en el sentido en el que
la herramienta se aleja de la pieza. Este sistema de coordenadas es intrnseco a la
mquina herramienta que es la que produce los movimientos relativos entre pieza y
herramienta( eje OY ), y la que sujeta la herramienta (eje OX). Con esta construccin se
definen los siguientes planos herramienta en mano:
Junto a los planos anteriores se definen otros planos que tienen en cuenta la geometra de
la herramienta, llamados planos de situacin:
Plano de filo Ps: Es el plano que contiene al filo S y a la velocidad de corte vc . Por
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ECONOMA DE MECANIZADO
Clculo de tiempos y costes de fabricacin
1. Tiempo de produccin
El tiempo de produccin de un lote de Nb piezas ser la suma de los siguientes
componentes:
muertos.
Mxima rentabilidad. En este rgimen se maximiza la eficiencia, de forma que se
maximiza el beneficio ( o se minimizan las prdidas) por unidad de tiempo. Suele
ser oportuno cuando no va a faltar trabajo a la mquina y tampoco aprietan los
plazos.
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Si las tolerancias de fabricacin del agujero del portafresas y la fresa son las adecuadas,se
obtiene una buena concentricidad y estabilidad frente a fuerzas laterales.
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4.
Debidoalasfuerzasdecorte,lafresasemueveligeramenteenelprocesodeentrada.
PROCEDIMIENTOS DE FRESADO
Fresado perifrico-frontal con herramientas enterizas
Las siguientes figuras representan posibles operaciones que pueden realizar las fresas
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Fresado perifrico
La fresa de ranurar debe seleccionarse en funcin del tipo de ranura a realizar. Si es
cerrada (chavetero), la fresa debe tener un filo radial que llegue hasta el centro,
permitiendo taladrar primero verticalmente y desplazar despus lateralmente.
Normalmente, para el mecanizado de ranuras se utilizan herramientas de dos o tres labios:
depender bsicamente de la geometra del filo en concreto y del material a mecanizar.
Se recomienda utilizar las fresas perifricas del tipo reafilable en aquellos mecanizados
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que requieran una escuadra de 90o * 20'. Con fresas de plaquitas intercambiables resulta
prcticamente imposible conseguir una escuadra con tolerancia prxima a 0o, debido a la
flexin y la tolerancia de la propia fresa. El fresado en concordancia alarga la vida de la
herramienta. Utilizar el fresado en contraposicin si existe tendencia a las vibraciones y,
sobre todo, reducir el voladizo al mximo. Para conseguir un acabado superficial ptimo,
utilizar el mecanizado en contraposicin y una profundidad radial para acabado entre 0,3
y 0,5 mm.
Fresado frontal
El fresado en concordancia es el ms conveniente: el filo penetra de lleno en la pieza
produciendo una viruta gruesa en la entrada y delgada en la salida. Es conveniente que la
viruta sea delgada en la salida, aumenta la seguridad del filo y la vida de la herramienta.
El fresado en contraposicin se aplica si las condiciones de trabajo son inestables, o bien
si hay que mecanizar piezas con superficies desfavorables.
Fresado axial
Para poder taladrar con la fresa es necesario que tenga un filo radial que llegue hasta el
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Paso grande
Paso normal
Paso reducido
Paso diferencial
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La posicin central de la fresa hace que el corte por plaquita sea ms corto y puede
alargar la vida de la herramienta (figura e). Sin embargo, no es conveniente en mquinas
con holguras en los cojinetes del husillo; la resultante de las fuerzas de corte vara de
direccin y el husillo tiende a moverse de un lado a otro. Desplazando ligeramente la fresa
se consigue que la resultante de las fuerzas de corte tenga la misma direccin y, as, el
husillo permanece empujado hacia el mismo lado (figura f). Segn el lado al que se
desplace la fresa, el mecanizado puede ser en concordancia o en contraposicin. Se
recomienda siempre el fresado en concordancia, porque la viruta es gruesa en la entrada y
delgada en la salida; de esta forma la seguridad del filo y la vida de la herramienta es
mayor (figura g). Se recurre al fresado en contraposicin si el avance de la mesa es
irregular, por ejemplo, en el caso de no existir o ser ineficaz el eliminador de juego (figura
h).
Fresado en escuadra. Fresado en concordancia o en contraposicin
El fresado en concordancia es el ms conveniente, ya que la plaquita entra de lleno en la
pieza y no se producen problemas de espesor de viruta a la salida (figura inferior). Al igual
que para el fresado frontal, se aplica el fresado en contraposicin si el avance de la mesa
es irregular
Fresado en concordancia
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Fresado en oposicin
REFERENCIAS:
http://media0.robertorosas.webgarden.es/files/media0:4b3a530767e03.pdf.u
pl/Curso%20Mecanizado.pdf
http://www.dimf.upct.es/personal/EA_M/Principios%20de
%20mecanizado.pdf
http://www.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/7476-Desarrollode-herramientas-de-corte-para-mecanizado-de-piezas-pequenas.html
http://www.ehu.es/manufacturing/docencia/872_ca.pdf
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