Tecnología Mecánica: Resumen Facal

Temas del parcial:

• Ajuste y Tolerancia
• Fundición
• Procesos de conformación plástica
• Extrusión
• Forja
• Laminado
• Trefilado
• Chapa metálica
• Cizallado / Corte
• Plegado
• Embutido
• Mecanizado
• Torno
• Fresado y Agujereado
• Potencia
• Secuencias de mecanizado
• Herramintas de corte

Es un ejercicio y tres temas teóricos.

Ajuste y Tolerancia

• Necesidad, importancia y costo
• Concepto de tolerancia
• Dimensionales
• Geometricas
• Rugosidad
• Concepto de ajuste
• Sistemas normales
• Normas ISA. Utilización de tablas.
• Tipos y calidades de acoplamientos
• Elementos de medición y control

Necesidad, importancia y costo

Se busca un lenguaje adecuado para facilitar la comunicación efectiva de las especificaciones requeridas por el diseñador de la pieza al fabricante.

Concepto de tolerancia

TOLERANCIA, es la diferencia permitida entre las cotas máximas y mínimas de una dimensión de una pieza:

T = Mmáx. – Mmín.

Se expresa en milésimas de mm. (micrones – μm.)

Dimensionales

Ejemplo: Eje - Agujero

Geometricas

De forma limitan las desviaciones de un elemento geométrico simple a partir de su forma teórica perfecta.

De orientación, situación y oscilación limitan las desviaciones relativas de orientación y/o situación entre dos o más elementos.

Exigencias de tipo funcional.

Clasificación

Formas primitivas

Rectitud, planicidad, redondez, cilindricidad

Formas complejas

Perfil, superficie

Orientación

Paralelismo, perpendicularidad, inclinación

Ubicación

Concentricidad, posición

Oscilación

Circular radial, axial o total

Existe una clasificación nominal de las tolerancias, en 3 clases: H, K y L

Se usan para comunicar el grado de tolerancia admitido, y para su uso práctico se utilizan tablas en las cuales puedo conocer la tolerancia en mm entrando con la medida de la pieza por un lado y la clase HKL por el otro.

Rugosidad

Ra: El valor promedio de rugosidad en µm, en el cual se obtendrá de un promedio aritmético entre las crestas y valles en la superficies.

Ejemplos de nomenclatura:

El costo de reducir la rugosidad crece exponencialmente mientas más exactitud se requiera.

Concepto de ajuste

Se entiende por ajuste ó asiento, a la reunión de dos piezas ó elementos, en relación con el servicio que han de prestar ó con la dependencia que ha de existir entre ellas.

Márgenes de ajuste. 3 grupos:

• Libre u holgado (con juego ó giro libre)
• De sujeción ó apretado (bloqueado, forzado)
• De deslizamiento (entrada suave, centrado)

Normas ISA:

Grados de ajuste

• Juego fuerte - Entrada suave
• Juego ligero - Adherencia
• Juego libre - Arrastre
• Juego libre justo - Forzado
• Deslizamiento - A presión

Grados de presición

• Calidad Extra - Precisa
• Instrumentos de medición
• Calidad Precisa ó Fina
• Máquinas herramienta, motores a combustion interna, bombas y compresores entre otros.
• Calidad Ordinaria, Mediana ó Corriente
• Árboles de transmisión, rodamientos, soportes, vástagos de llaves, entre otros.
• Calidad Basta ó Grosera
• Mecanismos más rudos, permite “intercambiabilidad”

Sistemas normales

Se han normalizado dos sistemas de ajustes, denominándose ellos como sigue:

• Sistema de Agujero Único (Agujero Base) H
• DI=0

• Sistema de Eje Único (Eje Base) h
• DS=0

Linea cero:

Linea de referencia a partir de la cual se establecen las cotas de tolerancia.

Normas ISA. Utilización de tablas.

Tipos y calidades de acoplamientos

Calidad:

Es el grado de precisión con que se desea trabajar una pieza. La calidad se refiere a la tolerancia suelta y NO al conjunto eje – agujero.

• Calidades 1 a 4: Instrumentos de medición
• Calidades 5 a 11: Acoplamientos de maquinas
• Calidades 12 a 16: Estampado, fusión, colado

Sistema de eje único

El eje tendrá un mismo diámetro en toda su extensión y las diferencias de ajuste se obtendrán por diferentes diámetros de los agujeros correspondientes

Se designa el eje con la letra h y los distintos ajustes con los agujeros con  MAYÚSCULAS.

• A - G asientos “libres” (juegos)
• H asiento “deslizante”
• M - Z asientos “forzados” (aprietos)
• J y K son ajustes indeterminados.

Sistema de agujero único

Las diferencias de cotas correspondientes (tolerancias) recaen sobre el eje

Se designa el agujero con la letra H y los distintos ajustes de ejes con minusculas.

• a - g asientos “libres” (juegos)
• h asiento “deslizante”
• m - z asientos “forzados” (aprietos).
• j y k son ajustes indeterminados.

En la tabla a continuación podemos entrar horizontalmente con la dimención de nuestro objeto en mm, y verticalmente con la calidad requerida. Así, como diseñador puedo pedir una superficie h8 y el fabricante puede buscar el grado exacto de tolerancia en la tabla para el

diámetro dado.

Sistema Agujero Único:

Sistema Eje Único:

Rodamientos:

Se utilizan tablas especiales.

Camino a seguir para la elección de las tolerancias:

1. Elegir entre los sistemas de “EJE ÚNICO” ó “AGUJERO ÚNICO”.
2. Elegir entre las calidades de ajuste.
3. Elegir entre los diferentes tipos de ajustes.
4. Elementos de medición y control

Denominación de acople entre un agujero y un eje

Ejemplo #1: H7 – h6

Sistema: Agujero Único Calidad: Precisa

1º) H = clase de asiento del agujero (deslizante)

2º) 7 = calidad ó precisión de ajuste del agujero

3º) h = clase de asiento del eje (deslizante)

4º) 6 = calidad ó precisión de ejecución del eje

Tipos de Ajuste:

• Ajustes de extra Precisión y Precisión
• Se utilizan en máquinas herramienta y en maquinaria fina
• Ajuste Ordianrio
• Se aplica solamente en ajuste móviles
• Ajuste Basto
• Muy conveniente para mecanismos expuestos a la oxidación tales como aparatos de maniobras en las cubiertas de buques.

Fundición

Se funde un metal, de vacía en un molde y se deja enfriar. Es una técnica con 6 mil años de antiguedad.

Tipos de moldes

• Moldes desechables
• Se produce con Arena, yeso, cerámica y materiales similares
• Se utilizan aglutinantes
• Molde típico de arena consta de 90% de arena, 7% de arcilla , 3% de agua
• Materiales refractarios
• Se rompe el molde para retirar la pieza.

• Moldes permanentes
• Se fabrican con metales que resisten temperaturas elevadas.
• Se reutilizan, por lo que su diseño se optimiza para tal fin.
• Enfría más rápido debido a la superior conductividad del calor, lo que afecta el tamaño de grano y la estructura metalográfica.

• Moldes compuestos

• Dos o más materiales (arena, grafito y metales)
• Combinan ventajas de c/u.
• Parte permanente y otra desechable.
• Optimizan:
• Resistencia del molde.
• Velocidad de enfriamiento
• Economía global del proceso

Dentro de los moldes desechables cabe destacar al molde de arena por su amplio uso, desarrollo e historia.

Moldes de arena:

Aplicaciones:

Bases para máquinas, grandes impulsores de turbinas

Accesorios de plomería

La arena es mayormente sílice (SiO2) y para fabricar moldes se busca que:

• Granos finos. Apisionamiento. Molde con superficie más lisa.
• Permeabilidad. Permitir la salida de los gases y el vapor generado.
• Colapsibilidad: Permitir que la fundición se contraiga al enfriarse, para evitar el desgarramiento y agrietamiento en caliente

3 tipos:

• Arena verde:
• Mezcla de arena, arcilla y agua
• Termino indica arena humeda.
• Económico
• Reciclable
• De superficie seca
• Se seca la superficie del molde en aire o con soplete.
• De caja fría
• Aglutinantes orgánicos e inorgánicos + arena para unir químicamente y obtener mayor resistencia.
• Dimensiones más precisas que los de arena verde.
• Costosos
• Sin Cocción
• Resina sintética + arena
• Endurece a temp. Amb.

Características

• Caja: Soporta el propio molde
• Colada o copa de Vaciado: Se vierte el metal fundido
• Bebedero: El metal fundido fluye hacia abajo.
• Canal de Alimentación: Llevan el metal fundido desde el bebedero hasta la cavidad del molde.
• Mazarotas: Suministran metal fundido adicional debido a que está se contrae durante la solidificación. Hay ciegas y abiertas.
• Machos o Noyos: Son insertos hechos de arena. Se colocan en el molde para formar regiones huecas o para definir la superficie interior de la fundición.
• Respidadores: Se ponen para extraer los gases producidos cuando el metal fundido entra en contacto con la arena. También se extrae el aire cuando el metal fundido fluye en la cavidad.

Modelos

Se utilizan para moldear la mezcla de arena y dar forma a la fundición . Son de madera, plástico o metal.

Modelos de una sola pieza:

Piezas simples

Cantidades bajas

Madera

Son económicos.

Modelos Divididos: Son dos piezas distintas para la cara superior e inferior del molde.

Modelos de placa bipartidos: Son dos modelos divididos separados por una placa sencilla. Se utilizan para grandes lotes de producción de piezas pequeñas.

Diseño

Hoy se puede usar tecnología de impresión 3D y resinas plásticas para fabricarlos.

Factores a tener en cuenta al diseñar un modelo:

• Contracción del material al solidificarse
• Ángulo de salida de 2 a 3° para facilitar extracción.
• Flujo apropiado

Noyos, machos o corazones

• Se utilizan para dejar cavidades o pasajes en la pieza.
• Se colocan en el molde para rellerar espacios interiores
• Se retiran de la pieza terminada durante el sacudido.

Deben poseer:

• Resistencia
• Permeabilidad
• Capacidad para soportar el calor
• Colapsabilidad

Se fabrican como procesos de cáscara. Sin cocción o de caja fría.

Moldeo por cascaras

• Endurece al rededor del modelo.
• Dos medias cáscaras que se unen para formar un molde.
• Se pueden determinar el espesor y consecuentemente la rigidez y resistencia de la cáscara controlando el tiempo de contacto con el modelo.
• Espesores de 5 mm a 10 mm.
• Arena de cáscara más fina y menos permeable que arena verde.
• La descomposición del aglutinante produce un gran volumen de gas que requiere ser ventilado.

Conclusiones

• Alta calidad
• Mejor rugosidad superficial que arena verde
• Menos costos de limpieza y mecanizado
• Permite + complejidad a - costo

Ceras perdidas

El método consiste en un modelo de cera, que es recubierto con una capa cerámica exterior, y luego se derrite previo al colado del metal fundido.

Moldes al vacío

Funcionan succionando el aire de la cavidad del molde, mientras se apoya sobre un contenedor de metal fundido.

De esta manera el vacío generado succiona el metal fundido hacia el interior del molde.

Molde en Cámara Caliente

Molde en Cámara Fria

Fundición Centrífuga

Así se pueden producir tubos sin costura.

Procesos de conformación plástica

Extrusión

La extrusión es el proceso mediante el cual al comprimirse un metal mas allá de su limite de fluencia, éste fluye por un orificio.

• Productos típicos: puertas corredizas, tubos, perfiles, marcos de puertas y ventanas.
• Materiales: Aluminio, plomo, estaño, cinc, bronces, latones comunes, aceros, etc.

Clasificaciones:

• Directa, Indirecta e Hidrostática.
• En frio o en caliente
• Por prensado y por choque

<< Extrusión directa:

El material fluye en la misma dirección y sentido que el pistón

Extrusión indirecta >>

El material fluye en la misma dirección pero sentido opuesto al del pistón.

<< Extrusión hidrostática

Es utilizado para reducir la fricción y por lo tanto la energía requerida

El sellado es el principal problema.

Análisis de presión: Ángulo de hilera

Directa vs Indirecta           Se estudia el ángulo óptimo de hilera

Directa – Se produce rozamiento con el contenedor.

Indirecta – Presión se mantiene constante

Extrusión en frío y caliente

Temperatura óptima según material:

Extrusión por prensado y por choque

• Prensado
• Muy elevada presión durante un tiempo relativamente largo, de 30 a 60 segundo
• Choque
• Se golpea violentamente el tocho (frío o tibio) durando la operación de 1/20 a 1/10 de segundo.

Procedimientos de extrusión

• Extrusión de perfiles de secciones llenas

1) Contenedor

2) Matriz

3) Dispositivo de carga

4) Tocho

5) Disco de empuje

6) Embolo

7) Cizalla

8) Disco limpiador

9) Culote

• Extrusión de tubos y perfiles de secciones huecas

• Extrusión por el procedimiento Hooker

• Actúa sobre una pequeña cápsula previamente embutida
• Se consigue disminuir el espesor de la pared y alargar el producto preembutido.
• Se alcanza la temperatura de recristalización, confiriendo mayor calidad al producto
• 5 a l0 mm de diámetro, de 0,1 a 0,2 mm de espesor y de 200 a 300 mm de longitud. Velocidad: 600 m por minuto.
• Tubos de aluminio

• Extrusión de Recipientes Cilíndricos o Prismáticos
• e =   (D – d )/ 2
• Espesor mínimo que puede lograrse es de 0,1 mm.
• D, puede variar entre 8 y 100 mm
• h
• h = 6 a 8 D (D=8-60 mm)
• h = 2 a 3 D (D= 60-100 mm)

• Casos particulares

Afirmaciones

La duración del proceso depende de:

• La velocidad
• La temperatura.
• La relación de extrusión Si/Sf.
• La longitud del producto extruído.
• La lubricación

Se puede afirmar que:

• La velocidad de extrusión es inversamente proporcional a:
• Relación de extrusión
• Longitud de la palanquilla
• La lubricación reduce la presión requerida y el calor generado.
• Necesidad de velocidades elevadas para aleaciones de alta resistencia que se procesen a altas temperaturas.

Relación entre presión, temperatura y velocidad de trabajo.

• Para una presión de extrusión determinada se puede obtener una relación de extrusión elevada empleando una temperatura más alta.

Propiedades de los productos:

• Estructura Homogénea
• Superficies muy sanas.
• Alta Precisión (Mejor que laminación, menor que Trefilados).
• Relaciones de extrusión pequeñas (4-10) dan al metal una estructura orientada sin todavía hacer desaparecer la estructura de fundición. En general se trabaja con relaciones 10-60 pero se puede llegar hasta 400 para aleaciones suaves.
• En frió, mejora el acabado superficial, las propiedades y las tolerancias dimensionales.
  Hidrostática, aumenta la ductilidad del material.

Lubricación:

• Reduce el rozamiento Tocho- Contenedor o Hilera.
• Debe ser térmicamente aislante
• No debe provocar defectos como arrugas o arrastre
• Provoca piezas mas homogéneas y con menores rechupes en el extremo final de las barras
• Bajas temperaturas → Mezcla aceite/grafito
• más barato
• Altas temperaturas  → Vidrio en polvo, lana, etc
• Mejor aislante,
• Permite largas extrusiones
• Dificultad para removerlo

Zonas a lubricar:

• Cara de palanquilla con contacto con la hilera.
• Superficie exterior del tocho.
• En caso de tubos y/o perfiles parte interior.

Fuerza de extrusión:

Siendo k un valor que depende del material y de la temperatura, y se define experimentalmente o con el uso de tablas como la siguiente:

Hileras:

Tipos:

• Hileras con Diamante Mono cristalino
• Hileras con Diamante Poli cristalino (PCD)
• Hileras en WIDIA (Tungsteno)
• Hileras para Compactado

Máquinas Empleadas

Verticales

Ventajas

Más compactas

Desventaja

Potencias de hasta 1500 toneladas.

Horizontales

Las potencias van de 2000 a 25000 toneladas.

Por choque

Llamadas “de rodillera”

Enchapado

La temperatura del material de la superficie debe ser sensiblemente inferior a la del material del núcleo

Para esta técnica se utilizan hileras de una sola luz, provistas de aristas vivas y redondas.

• Mejor calidad que otros proceso
• Menor perdida de material
• Máquinas más económicas que las de laminado
• Se realiza en un operación
• Mayor relación deformación por unidad de superficie deformada
• Consumo menor de energía vs laminado.

Usos y aplicaciones comunes:

• Extrusión inversa en frío
• Vainas para pilas
• Extrusión directa en caliente:
• Perfiles y angulos de todo tipo

Forja

El proceso de forjado en el que la pieza de trabajo se conforma mediante fuerzas de compresión aplicadas por medio de matrices y herramientas.

Ventajas:

Se orientan  las fibras aumentando la resistencia mecánica , la resistencia a la fatiga  y la tenacidad.

• Aproxima bien a la pieza terminada, reduciendo costos de mecanizado y tiempos de producción.

Tipos de forja:

• Forja Libre
• Un operario calienta pieza hastra temp. De forja y luego la golpea con una herramienta hasta darle la forma final

• Forja con estampa
• La estampa o matriz, generalmente de dos piezas , debe contener la forma que se desee, forma que debe permitir la fácil extracción de la pieza al término de la operación.
• Se justifica en grandes o medianas producciones donde se requiere una pieza precisa y a un costo unitario reducido.

Operaciones de estampado:

• Corte de barra
• Calentamiento a temp. de forja.
• Esbozado: se plantea la forma a dar con otras herramientas para no sobreexigir al molde final.
• Estampado con matriz de forja o estampa
• Corte de rebabas
• Se realizan en la prensa, balancín a fricción o mecánico o en el mismo martinete.
• Acuñado:
• Tiene la finalidad de calibrar la pieza estampada en sus medidas finales y mejorando sus superficies. La matriz es idéntica a la de estampa pero con una mayor precisión dimensional

Linea de partición de la matriz

Ángulos de salida

Reduce el esfuerzo, desgaste y marcas de los extractores. Posteriormente las piezas deben ser mecanizadas, aumentando tiempos y costos de producción.

Canal de rebabas

Formas de canales de rebaba:

1. Unilateral superior
2. Cavidad bilateral simétrica
3. Cavidad unilateral inferior
4. Descarga rebabas libre sin cámara de recogida

Máquinas para forja con estampa

• Martinete
• Sus carácterísticas constructivas proporcionan un número menor de golpes por minuto

3 tipos:

• Martinetes de simple efecto (caida libre);
• Martinetes de doble efecto
• Ventaja: + golpes por minuto
• Desventaja: + consumo de aire o vapor
• Martinetes de contragolpe.
• Ventajas:
• Las fundaciones son un 15% con respecto a uno de caida libre
• Las vibraciones transmitidas  al suelo son mínima

• Prensa

La deformación se produce mediante la presión en lugar de un impacto

Ventatas:

• Producciones horarias mas altas
• Calidad de la pieza es mejor
• Exige de obreros menos especializados.

3 tipos:

• Prensas mecánicas       
• Prensas oleodinámicas       
• Prensas de fricción

• Recalcado
• Electro forja

Laminación

Es el proceso que consiste en reducir el espesor o darle forma a una pieza mediante fuerzas de compresión aplicadas por un conjunto de rodillos.

Laminación en caliente

Tamaño de grano más fino , propiedades mejoradas , como resistencia y dureza.

Laminación en frío

• Resistencia, dureza y mejor acabado superficial.
• Requiere más energía
• Producto con propiedades anisotrópicas , por la orientación de las fibras.

Plano de no deslizamiento

Plano en el que V tira = V tg rodillo

A la izquierda de ese punto, el rodillo se mueve más rápido que la tira; a la derecha es al revés.

Ángulo de aceptación α

Reducción máxima

Fuerza de laminación

Longitud de contacto

Fuerza del rodillo

Potencia

Tensiones longitudinales

Al aplicar tensiones longitudinales, se reduce el esfuerzo necesario para la laminación

Tensión de entrada: Frenando el ingreso.

Tensión de salida: Tirando de la salida.

Consideraciones geométricas

Flexión en los rodillos

Resultado: Placas más anchas en el centro.

Arreglo: Ensanchando el centro del rodillo ligeramente.

Combadura térmica

Resultado: Placas más angostas en el centro

Arreglo: Modificar el punto de aplicación de los lubricantes.

Ensanchado

Resultado: Al aplastar la lámina en el eje vertical, se ensancha el eje horizontal.

Arreglo: Uso de rodillos verticales complementarios.

Tipos de laminadores

• Laminadores duo
• Dúo reversibles
• Dúo no reversible o de paso por encima
• Dúo doble
• Laminadores trío
• Trío normal
• Trío Lauth
• Laminadores cuarto
• Laminadores Molino Sendzimir o Z

Trenes de laminación

Acople de varias cajas de laminación que resulta de la necesidad de laminar una pieza que no puede lograrse en el número de pasadas que pueden acomodarse en una sola máquina laminadora.

Tipos:

• Trenes en linea o abiertos
• Trenes en zig zag o cross country
• Trenes continuos o en tandem
• Trenes semicontinuos

Tipos de laminación

• Laminación de lingotes
• Exije tratamiento previo.
• Calentamiento previo indispensable
• Se reduce primero lentamente, luego con más fuerza y por ultimo lentamente nuevamente.
• Se utilizan trenes duo o trío.
• Los lingotes salen del horno y viajan por rodillos hasta tren de laminación
• Laminación de tochos
• Laminación de chapas
• Chapas gruesas: e > 4,75mm
• Chapas medianas: e entre 3 y 4,75mm.
• Chapas finas: e < 3mm.

Laminación de forma

• Laminación de anillos
• Laminación de llantas
• Laminación de ruedas
• Laminación de perfiles
• Fabricación de roscas
• Fabricación de engranajes
• Fabricación de tubos con costura

Laminación de tubos sin costura

Proceso Mannesmann-Rexroth

En caliente (1250ºC)

Tubos largos y de pared delgada

Cuando una barra redonda se somete a fuerzas radiales de compresión se desarrollan esfuerzos de tracción en su centro.

Rodillos laminadores

Materiales:

• Fundición de hierro
• Acero fundido
• Acero forjado
• Carburos de tungsteno

Laminado en caliente

• Flat-back
• Semi-cilíndricos
• Totalmente cilíndricos

Accesorios varios

• Cortadora de flejes
• Celda de carga
• Rebobinadores
• Carretilla motorizada
• Guías de fleje
• Guías de rodillos
• Lubricantes

Trefilación

El proceso de trefilación se reduce la sección transversal de una barra o alambre largo, en general tirándola a través de una matriz conocida como trefila.

La diferencia con la extrusión es que en la primera se empuja el material a través de la matriz y en está última se tracciona.

En general se aplica a alambres ,barras y cañerías.

Chapa metálica

Acero de bajo carbono:

El más usado:

• Bajo Costo
• Resistencia Mecánica
• Formabilidad

Aluminio

Aplicaciones:

• Latas para bebidas
• Packaging
• Utensillos de cocina
• Aplicaciones para resistencia a la corrosión

Cizallado / Corte

La chapa o lámina metálica se corta sometiéndola a esfuerzos de corte con un punzón y una matriz

Los principales parámetros del proceso de cizallado son:

• La forma del punzón y de la matriz
• La velocidad del punzonado
• La lubricación
• La holgura entre el punzón y la matriz

Fuerza de cizallado

F =0,7*p*e*Su

P: perímetro del contorno a cizallar

e: Espesor del material

Su: Tensión de rotura del material de la pieza.

Operaciones de Cizallado

Punzonado: Se desecha la masa retirada.

Troquelado: Se desecha lo remanente, se usa la masa retirada.

Plegado

Fuerzas de plegado

Embutido

Mecanizado

Operaciones con arranque de viruta:

Aserradero

Taladro

Torneado

Cepillado

Fresado

Procesos convencionales:

Se arranca viruta por métodos mecánicos. Torneado, fresado, taladrado, etc.

Procesos no convencionales:

Se arranca viruta con procesos como electroerosión o fresado químico entre otros.

Elementos de un proceso de mecanizado

• Pieza
• Material
• Configuración
• Tolerancias y rugosidad superficial.
• Máquina Herramienta
• Características
• Capacidad
• Herramienta de corte
• Material
• Configuración
• Utilaje
• Rigidez e indeformabilidad de la pieza
• Sistema de control

Movimientos relativos herramienta - pieza

• 
  
• Movimiento de corte
• Movimiento de avance
• Movimiento de penetración o alimentación

Velocidad de corte Vc [m/min]  

Vc= Espacio recorrido [m] / Tiempo empleado [min]

Movimiento giratorio:

d= diámetro pieza [mm]

n= velocidad de giro [rpm]

Movimiento rectilíneo alternativo

Para simplificar frente a la enorme variedad, se toma Vc como la velocidad media de las dos carreras (ida y vuelta)

L= longitud de la carrera

n= Carreras por unidad de tiempo

Velocidad de avance

El avance (a) es la velocidad de desplazamiento del punto de aplicación respecto de la pieza. [mm/min] o [mm/carrera útil]

La profundidad de pasada (p) o simplemente pasada se mide en mm y es la profundidad de penetración de la herramienta a la pieza.

La sección de viruta (Sv) se obtiene del avance y la pasada.

Máquina - herramienta

Una máquina - herramienta puede considerarse constituida por un conjunto de dispositivos que permiten el desplazamiento relativo entre la pieza y la herramienta de corte, y como consecuencia, la eliminación del material sobrante.

Clasificación

• Movimiento principal
• Rotativo
• Rectilineo alternativo
• Fuente de movimiento
• Herramienta
• Pieza
• Ambas
• Filo
• Filo único
• Corte múltiple

Herramientas

• Sierras
• Sierras circulares
• Sierras alternativas
• Sierras sin fin
• Limadora
• Cepillo
• Mortajadora
• Brochadora
• Creadora de engranajes
• Torno
• Torno paralelo
• Torno revolver y automático
• Torno vertical
• Taladradoras
• Perforadora de banco y columna
• Perforadora radiales
• Perforadoras Múltiples
• Fresadora
• Mandrinadora o Alesadora
• Alesadora universal
• Alesadora montante móvil
• Rectificadora
• Rectificadora Universal
• Rectificadora Plana
• Rectificadora para interiores
• Rectificadora sin centros

Utillaje

posicionamiento, fijación ó cualquier otra función auxiliar

Sistema de control

Controlar movimientos relativo

Torno

Descripción y utilización. Accionamientos. Cadenas cinemáticas. Barra y tornillo. Movimientos manuales y automáticos.

Accesorios:

Lunetas

Platos de mordazas y arrastre

Contrapunta

Clasificación:

Paralelos

Revolver

Automáticos

Al aire

Verticales

Copiadores

Herramientas múltiples

Torno:

Herramienta que produce corte del metal por desplazamiento de una herramienta monocortante frente a una pieza en rotación.

Movimientos relativos entre herramienta y máquina

• Movimiento principal de corte (Mc) provisto por pieza. Rápido.
• Movimiento de avance (Ma) provisto por la herramienta. Lento.
• Movimiento de penetración (Mp) se regula manualmente. Influye en sección de viruta.

Operaciones fundamentales

• Cilíndrico exterior
• Cilíndrico interior
• Frontal

Movimiento de traslación

• Paralelo
• Superficie cilíndrica
• Perpendicular
• Superficie plana
• Oblicuo
• Superficie cónica

Movimientos Secundarios

• Movimiento longitudinal (accionamiento manual o automatico)
• Movimiento Transversal (accionamiento manual o automatico)
• Movimiento del charriot (accionamiento manual)

Clasificación y características

• La clasificación actual de los tipos de tornos es la siguiente:
• Tornos paralelos horizontales
• Tornos verticales
• Tornos copiadores
• Tornos semiautomáticos
• Tornos automáticos
• Tornos a control numérico
• Dentro de los horizontales, se tiene la siguiente subdivisión:
• Torno paralelo
• Torno revólver
• Torno de plato
• Torno de escote

Características principales

• Altura de puntas desde la bancada
• Distancia entre puntas
• Altura en el escote
• Volteo
• Potencia del motor eléctrico

Características técnicas

• Velocidades del husillo, escalonamiento
• Avances longitudinal y transversal posibles
• Pasos de roscas
• Dimensiones totales (ancho, largo y alto)
• Peso aproximado
• Máximo diámetro para pasaje de barra por el interior del husillo

Herramientas de corte

Alfa = Ángulo de incidencia

Beta = Ángulo de filo

Gamma = Ángulo de desprendimiento

Operaciones en el Torno Horizontal Paralelo

• Frenteado
• Torneado interior cilíndrico
• Torneado exterior cilíndrico
• Torneado cónico
• Por inclinación del charriot
• Por desplazamiento de la contrapunta
• Por reglas de guía y plantillas copiadoras
• Roscado (muy preciso)
• Caja de Norton
• Tuerca Partida
• Mecanismo inversor
• Agujereado, escariado y aterrajado
• Tronzado
• Ranurado exterior
• Torneado esférico
• Torneado excéntrico
• Moleteado
• Rectificado

Sujeción de pieza

• Condiciones especiales
• Arrastre fijo
• Centrado perfecto
• Rigidez de la herramienta
• Clasificación de montajes normales
• Al vuelo
• Entre plato y contrapunta
• Entre puntas
• Entre puntas y luneta
• Entre plato y luneta

Torno Vertical

Cuando las piezas a trabajar son de gran diámetro ó de gran tamaño, de configuración asimétrica, pesadas, ó de difícil fijación, se recurre a los tornos verticales.

No tienen contrapunta

Torno Revolver

• Sencillez de órganos
• Rapidez para montar la pieza
• Uso simultáneo de varias herramientas
• Grupo I: equipos para series grandes de piezas torneadas de barras trefiladas, alimentadas a través del husillo hueco del torno y porta piezas perforado.
• Grupo II: equipos para series grandes de piezas en bruto ó semielaboradas, fijadas sobre plato ó mandril.

Torno semiautomático

Para formas complicadas

Produccion en serie

Torno copiador

Un punzón – palpador se mueve a lo largo de la plantilla ó de la pieza terminada que sirve de muestra y guía, transportando las variaciones de sus movimientos a la herramienta de tornear que reproduce el perfil de la plantilla ó de la pieza muestra.

Reproduce con absoluta fidelidad todas las curvas

Torno de plato

Cuando se presenta el problema de tornear piezas de gran peso y diámetro con altura reducida, sin contar con un torno vertical, se utilizan los tornos de plato

Carece de contrapunta

Roscado

Perfiles y calidades

• Triangular
• Trapezoidal/trapecial
• Cuadrada
• Redonda

Características principales

• Perfil (estilo)
• Paso
• Diámetro.

Métodos de obtención de roscas

• Roscado con macho en máquina taladradora
• Roscado con herramienta de filetear en el torno
• Roscado con peines
• Roscado con fresa de roscar
• Roscado con muela esmeril
• Roscado a presión por laminado (sin arranque de viruta)

Fresado y Agujereado

El fresado es una operación que consiste en el cepillado de superficies de las más variadas formas, con una herramienta de corte circular llamada fresa.

Fresadora horizontal

• Superficies planas
• Dentado rectilíneo
• Se mueve la mesa:
• Largo
• Ancho
• Alto
• (No gira)

Fresadora vertical

• Movimiento de rotación
• Desplazamiento vertical
• Rotación

Variantes constructivas en el cabezal

• Cabezal porta fresas unido al cuerpo por un plato circular giratorio colocado en posición vertical
• Cabezal porta fresas montado sobre una guía rectilínea vertical por la que puede deslizarse, permitiendo ajustes
• Combinación de variantes anteriores

Fresadora universal

• Fresadoras horizontales que pueden trabajar como tales y además como verticales
• Permite fresar en cualquier ángulo.
• Permite crear ranuras helicoidales
• La mesa puede colocarse en un ángulo cualquiera respecto del eje

Fresadoras especiales

• Fresadora universales de mesa inclinable
• Fresadora horizontal mixta (con cabezal fresador universal)
• Fresadora horizontal con dispositivo de fresado vertical
• Fresadora universal con cabezal mortajador
• Fresadora plana longitudinal ó de pórtico
• Fresadora múltiple
• Fresadora para copiar
• Fresadora para copiar
• Fresadora para perfilar
• Fresadora talladora de engranajes

Operaciones con Fresa:

• Cepillar
• Limar
• Cortar
• Agujerear
• Alesar
• Cajear
• Mortajar
• Roscar

La Fresadora se utiliza para reemplazar al Cepillo y a la Alesadora

(falta completar)

Potencia

Velocidad de corte

d= diámetro pieza

n = velocidad de husillo

Sección de viruta

q= fn x ap

• q (mm2) Sección de Viruta
• fn (mmrev) Avance
• ap (mm) Profundidad de Corte

Potencia absorbida

N(Kw)=  q x Ks x Vc / 60000 x η

• N: Potencia Absorbida en cv o en Kw
• q:sección de viruta en mm2
• Kc: Fuerza Especifíca de corte en N/mm2 o kg/mm2
• Vc: velocidad de Corte en m/min
• η: Rendimiento Mecánico

Tomamos Ks=Kc para simplificar.

Tiempo de mecanizado

t=  C / fn x n

• t : tiempo de mecanizado (min.)
• C : Longitud mecanizada (mm)
• fn: Avance (mm/rev.)
• n : velocidad del husillo (RPM)

Procedimiento de Cálculo para el Trabajo Práctico

1. Obtener Vc, fn y ap de catálogo
2. Obtener velocidad teórica de husillo(con eq. de velocidad de corte)
3. Calcular velocidad de escalamiento

• n min: Velocidad de husillo mínima
• n max: velocidad de husillo máxima
• R: razón geométrica o módulo del escalonamiento
• Z: número de velocidades de la máquina

4. Calculo de la velocidad real de corte

5. Calcular sección de viruta

6. Cálculo de potencia neta

7. Cálculo de tiempo de maquinado

Agujereado

Kr:Angulo del filo de corte

f : Angulo de Punta.

Herramintas de corte

Por herramienta de corte se entiende a aquel instrumento que, por su forma especial y por su modo de empleo, modifica paulatinamente el aspecto de un cuerpo por desprendimiento de viruta

características principales de las herramientas de corte:

• La clase
• El material
• La forma
• Los ángulos característicos

Clasificación

• Herramientas de corte por generación de sección de viruta
• Herramientas de filo único (torneado, limado, cepillado, mortajado, alesado)
• Herramientas de filos múltiples (fresado, agujereado, roscado, brochado, escariado, aserrado, tallado de engranajes)
• Herramientas de corte por generación de partículas (ruedas abrasivas – amolado, rectificado y afilado)

Características físicas

Dureza  -> Resistencia al desgaste y al rozamiento

Resistencia mecánica  -> Tenacidad -> Resistencia los choques y a las presiones

No perder la dureza con la temperatura

Estabilidad química

Materiales

• Aceros finos al C: (S) Herramientas manuales
• C: 0,6 a 1,6%
• Vc: entre 10 y 15 m/min.)
• Con pequeñas cantidades de otros elementos de aleación como Cr, Co, Mn, Mo, Ni, Si, W y Va, que mejoran sus cualidades de dureza y resistencia y logra hasta 25 m/min.
• T de trabajo:  <250°C
• 68 HRc
• Aceros rápidos: (HS) Materiales metálicos en gral.
• C: 0,7 y 0,9 %
• Vc: hasta 50 m/min
• El agregado de W y Cr duplican y cuadriplican la velocidad de corte en comparación con los aceros al C, mientras que el V aumenta la dureza y la capacidad de corte en caliente
• T de trabajo: <600°C
• 65HRc
• Aceros súper rápidos (HSS) Materiales metálicos en gral.
• Adición de Co en la proporción del 4 al 16%.
• Resistencia al desgaste
• Carburos metálicos (C) Materiales metálicos en gral.
• Principales componentes:
• W (10 - 20 %),
• Cr (20 - 35 %),
• Co (30 - 35 %),
• Mo (10 - 20 %),
• pequeños porcentajes de C (0,5 - 2 %) y de Fe hasta 10 %.
• Vc mínima: 120 m/min
• T de trabajo: <800°C
• Baja Tenacidad.
• En desuso.
• Metales duros (HM) Materiales metálicos en gral.
• AKA: “WIDIA” del aleman “como diamante”
• Son aglomerados de varios metales refractarios, cuyo punto de fusión es muy elevado,
• Componentes principales:
• Carburo de tungsteno (WC),
• Carburo de titanio (TiC – es el componente más frágil)
• Carburo de cobalto (CoC), en una proporción de 88 a 94%.
• Componentes secundarios
• Carburo de tantalio (TaC),
• Carburo de molibdeno (MoC),
• Carburo de vanadio (VC)
• Carburo de niobio (NbC).
• Fabricación:
• Pulvimetalurgia
• Gran dureza
• Considerable fragilidad
• Vc mínima: 250 m/min.
• T de trabajo: <850°C
• Cermets (CT) Materiales metálicos en gral.
• Son metales duros construidos en base a materiales cerámicos (TiC, TiN y TiCN), con el agregado de Mo2C, mejorando su tenacidad.
• Buenas terminaciones superficiales
• Pueden mecanizar geometrías con interrupciones

• Cerámica (CC) Acero templado, fundición
• Son el producto obtenido por sinterización del óxido de aluminio (Al2O3) combinado con óxidos de sodio, potasio, circonio, berilio y titanio, en forma de polvos.
• Elevada fragilidad
• Extremada dureza
• Agregado de Nitruro de Silicio (Si3N4):
• Mayor tenacidad y resistencia al choque térmico  
• Excelente duración del filo mecanizando fundición gris
• Mayor resistencia al trabajo en caliente que el metal duro
• Nitruro de boro cúbico (CBN) Acero templado, fundición
• Se trata de un material artificial obtenido por General Electric, y es el más duro de los conocidos, después del diamante.
• T de trabajo: <2000°C
• Excelente resistencia
• Considerable fragilidad
• Baja reactividad química
• No es apto para mecanizar materiales blandos
• Ideal para terminaciones superficiales
• Requiere piezas homogéneas y sin discontinuidades
• Diamante policristalino (PCD) No ferrosos y no metálicos
• Diamantados industriales en forma de comprimidos policristalinos, fabricados a partir de polvo de diamante,
• Ideales para:
• Aluminio,
• Bronce
• Plástico
• Limitado a herramientas monocortantes
• No es aplicable para materiales ferrosos,

Recubrimientos especiales

• TiC  Carburo de Titanio – provee resistencia a la abrasión y al desgaste, permitiendo mayores velocidades de corte.
• Lubricante
• Estabilidad química
• Dureza a bajas temperaturas
• TiCN  Carbo nitruro de Titanio – provee resistencia a la formación de cráteres y permite mayor duración del filo.
• TiN  Nitruro de Titanio – provee alguna resistencia a los cráteres, reducción de fricción y una barrera a la difusión. Su apariencia es de color oro y mejora la terminación superficial. Al2O3  
• Dureza a bajas temperaturas
• Estabilidad química
• Excelentes propiedades de unión
• Buena resistencia al desgaste
• Oxido de Aluminio - resistencia a los cráteres y al desgaste, y resistencia al desgaste abrasivo a altas temperaturas de corte. Facilita los cortes discontinuos. Al2O3/ZrO2  
• Gran resistencia al desgaste
• Aislante térmico
• Estabilidad química
• Dureza a altas temperaturas
• Oxido de aluminio/óxido de zirconio - la mejor resistencia a cráteres, pero más suave que el Al2O3
• Combina caracteristicas del Al2O3 con los recubrimientos PVD

Otros recubrimientos (PVD)

• Nitruro de Aluminio Titanio (AlTiN)
• Nitruro de Cromo Aluminio (AlCrN).
• Nitruro de Cromo (CrN)
• Nitruro de Cromo – Titanio (TiCrN)

Herramienta de filo único

• La cara, que es la superficie o superficies sobre las cuales fluye la viruta (superficie de desprendimiento). ·
• El flanco, que es la superficie de la herramienta frente a la cual pasa la superficie generada en la pieza (superficie de incidencia). ·
• El filo es la parte que realiza el corte, siendo el filo principal la parte que ataca directamente a la pieza y el filo secundario la parte restante. ·
• La punta de la herramienta es el lugar donde se intersectan el filo principal y secundario.

Angulos de incidencia

• Ángulo de incidencia ó libre (α)
• evita el rozamiento
• disminuye la resistencia el calor producido
• 80° a 100° para m. blandos
• 3° a 6° para materiales duros
• Ángulo de filo ó talla (β)
• facilidad de penetración
• 40º p. ligeros 85° p. duros
• Ángulo de ataque, desprendimiento o salida de viruta (γ)
• Rendimiento de la cuchilla
• 0° a 20° p. duros, 50° p. blandos
• Ángulo de corte (α + β)
• Inclinación de la cuña

(falta completar)