Apuntes Tecnologia Mecanica I

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL

VALLE

FACULTAD DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA

ELECTROMECANICA

APUNTES DE LA CATEDRA

TECNOLOGIA MECANICA I

DOCENTE: ING ERNESTO VARGAS T.

AO 2013


INDICE

TEMA 1 TOLERANCIA Y AJUSTES

TEMA 2 HERRAMIENTAS

TEMA 3 VELOCIDADES DE ROTACION EN LAS MAQUINAS

HERRAMIENTA

TEMA 4 MAQUINAS HERRAMIENTAS

TEMA SOLDADURA


TEMA 1

TOLERANCIA Y AJUSTES

1.1.- Introduccin.-

Cuando se desea fabricar una pieza cualquiera, se tiene el conocimiento del tamao de la misma. Esta podr ser un poco ms grande o ms chica, pero si cumple su finalidad y guarda ciertas caractersticas que la hacen aceptable, est resuelto el problema. Es decir que se tolera que dicha pieza no guarde medidas exactas a las previstas. Cuando se fabrican piezas en forma aisladas para un conjunto, se trata de darle a stas las medidas convenientes a fin de que el conjunto pueda funcionar. Pero cuando se fabrican piezas en serie, donde por ejemplo se deben fabricar una gran cantidad de ejes de una vez por razones de economa y rapidez, y por otro lado deben fabricarse los bujes para esos ejes, tanto stos como los bujes debern cumplir ciertos requisitos a fin de que al asentar o ajustar unos con otros, puedan funcionar y prestar el servicio requerido, indistintamente del eje y buje que encajen. Estos requisitos se refieren muy especialmente a las medidas que deben tener o guardar cada pieza a fin de que cualquier eje pueda funcionar con cualquier buje indistintamente, es decir, que exista intercambiabilidad. Para que ello ocurra, como es imposible prcticamente lograr la medida nominal especificada o deseada prevista de antemano, se admiten pequeas diferencias, estableciendo lmites, dentro de los cuales se toleran dimensiones mayores o menores que las nominales, es decir, se adoptan medidas mximas y mnimas a stas, debiendo la pieza construida encontrarse comprendida entre estos valores. 1.2.- Definiciones. Ajuste: Es la relacin resultante de la diferencia, antes de ensamblar, entre las medidas de dos elementos agujero y eje respectivamente, destinados a ser ensamblados. Se entiende por ambos elementos tienen la misma medida nominal. Por otra parte la forma del eje y agujero se interpreta de forma genrica y puede ser diferente a la cilndrica Juego (J): Es la diferencia entre el dimetro del agujero y el eje, cuando aquel es mayor que este.

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Aprieto: Es la diferencia entre el dimetro del eje y del agujero cuando aquel es mayor que este. Medida nominal (N): es la medida bsica o de partida en la ejecucin de una pieza. Es decir la cota o lnea de cero del dibujo, la que se deseara obtener. Medidas lmites: son las medidas mayor y menor que la nominal toleradas o permitidas. Medida mxima (Max): es la medida lmite mayor que la nominal. Medida mnima (Min): es la medida lmite menor que la nominal. Tolerancia (T): Es la diferencia entre la medida mxima y la medida mnima: T = Max - Min. (1) La tcnica mecnica de precisin est basada justamente en la tolerancia, clasificndolas para cada clase de trabajo, a fin de poder asignar en cada caso la que corresponde segn las condiciones de funcionamiento o la finalidad del trabajo. Supongamos un buje al que llamamos agujero, y un perno o eje, los cuales se muestran en la figura (Fig.1.32), en la cual se indican las distintas medidas en las que se pueden observar los distintos conceptos enunciados anteriormente: Diferencia superior (DS): es la diferencia entre la medida mxima (Max) y la nominal (N): DS = Max - N (2) Diferencia inferior (DI): es la diferencia entre la medida mnima (Min) y la nominal (N): DI = Min - N (3) Dimensin o medida real (MR): es la medida que tiene la pieza una vez terminada, debiendo ser: Min < MR > Max (4 )

A fin de facilitar la intercambiabilidad de piezas, los pases han establecido tablas de tolerancias, preparndose Sistemas de Lmites y Ajustes, cuya aplicacin se hizo internacional cuando I.S.A. (International Standard Association) dict normas que fueron aceptadas en el todo el mundo.

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE 1.3.- La unidad de medida La unidad de medida utilizada para construir las piezas es el milmetro, en tanto que las tolerancias se expresan en fracciones de milmetros, o sea en dcimas de milmetros, centsimas de milmetros y milsimas de milmetros o micrones, utilizada en los pases que adoptaron el Sistema Internacional (SI). En los pases de habla inglesa se utiliza la pulgada y la milsima de pulgada. 1.4.- Formas de acotar medidas En la figura (Fig.1.33) pueden observarse las distintas formas de acotar las medidas de agujeros y ejes. Antes se colocaba nicamente la medida nominal. Actualmente se indican la nominal con los lmites admisibles, anteponindose los signos ms (+) o menos (-) segn corresponda. Tambin se colocan las dimensiones mxima y mnima o tambin utilizando la notacin de los sistemas de ajustes. 1.5.- Ajustes Tal como se ha definido cuando se deben ejecutar un par de piezas que actuarn en relacin de dependencia entre ambas, se dice que se deben ajustar entre s. Generalmente el ajuste se realiza entre una pieza que debe penetrar en otra y una pieza que debe ser penetrada por la primera 1.5.1.- Tipos de ajustes

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Estas piezas reciben el nombre de eje y de agujero respectivamente. Si estas piezas, que ajustan entre s, entran fcilmente, sin interferencia entre ambas, o entran en forma apretada, con interferencia, se dice que presentan juego o aprieto respectivamente, ya sea tengan movimiento una respecto de otra o estn fijas. Existe una posicin intermedia que se la denomina Deslizamiento que es cuando no posee interferencia ni juego (tericamente) o posee juego mnimo. De la forma en que encajan las piezas unas con otras surgen las distintas formas de ajustes que reciben las siguientes denominaciones:

Juego (J): es la diferencia entre los dimetros de agujero y eje. Existe juego cuando el dimetro del agujero es mayor que el dimetro del eje

Deslizamiento (Dz): cuando prcticamente no existe diferencia entre los dimetros del agujero y del eje. En estos casos siempre existe un pequeo juego.

Aprieto (A): es la diferencia entre los dimetros del eje y agujero. Existe aprieto cuando el dimetro del eje es mayor que el del agujero.

Juego mximo (Jmax): es la diferencia entre la medida mxima del dimetro del agujero y la mnima del dimetro del eje.

Juego mnimo (Jmin): es la diferencia entre la medida mnima del dimetro del agujero y la mxima del dimetro del eje.

Aprieto mximo (Amax): es la diferencia entre la medida mxima del dimetro del eje y la mnima del dimetro del agujero.

Aprieto mnimo (Amin): es la diferencia entre la medida mnima del dimetro del eje y la mxima del dimetro del agujero.

En la figura (Fig.1.34) se observan los distintos tipos de ajustes mencionados. La unin puede por lo tanto ser realizada de dos modos fundamentales: holgados (con juego) o apretado (sin juego), existiendo una posicin intermedia llamada deslizamiento. Adems existen grados intermedios de ajustes, que dependen del valor relativo de las tolerancias con respecto a las cotas reales de la pieza (mrgenes de ajuste). Se pueden, por lo tanto, clasificar los ajustes en tres grupos principales: 1- Libre u holgado (con juego, de giro, libre, etc.) 2- De sujecin o apretado (calado, bloqueado, forzado, prensado) 3- De deslizamiento (entrada suave, de centrado, etc.). 1.6.- Grados de ajustes Han sido normalizados por ISA distintos grados de ajustes, siendo stos los siguientes:

Juego fuerte; juego ligero; juego libre; juego justo.

Deslizamiento: sin juego o con juego.

Aprieto; entrada suave: ad herencia; arrastre; forzado; a presin. 1.7.- Precisin Es el grado de exactitud, respecto de una medida, con la cual se fabrica u obtiene una pieza o elemento. 1.7.1.- Grado de precisin Es la divergencia permitida entre la medida nominal y la medida real obtenida.

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE 1.8.- Tolerancias fundamentales o calidades En el sistema ISA se denomina calidad al grado de precisin con que se desea trabajar una pieza. La calidad se refiere a la tolerancia de las dimensiones de cada pieza en s, y no al conjunto de piezas que deben encastrar entre s. ISA distingue cuatro calidades de ajustes, segn el grado de precisin con que debe ejecutarse el mismo, siendo stos los siguientes: 1- Calidad extra precisa: de alta precisin, est destinada a la fabricacin de instrumentos de medicin, de laboratorio o para piezas que necesitan un elevado grado de precisin. 2- Calidad precisa o fina: es la ms frecuentemente usada en la construccin de mquinas-herramientas, motores de combustin interna, bombas, compresores, etc. 3- Calidad ordinaria, mediana o corriente: se adopta para mecanismos accionados a mano, rboles de transmisin, anillo de seguros, vstagos de llaves, etc. 4- Calidad basta o gruesa: se adopta para mecanismos de funcionamiento ms rudos y con el objeto de lograr intercambiabilidad, como pasadores, palancas de bombas manuales, algunas piezas de mquinas agrcolas, etc. 1.9.- Sistemas de ajustes Cuando se trata de la fabricacin de ejes y agujeros, los cuales deben girar con mayor o menor facilidad, o bien permanecer fijos respondiendo a un mayor o menor aprieto, se resuelve el problema con arreglo a dos sistemas de ajustes. Estos sistemas nacen del hecho de considerar cul de los dos elementos del par de piezas a fabricar puede asumir la caracterstica de normal o bsico, y cul de ellos deber permanecer como elemento variable o no normal. Estos sistemas se denominan de AGUJERO NICO y de EJE NICO, y tienen la caracterstica de que el que se tome como base se construye de una medida uniforme (medida nominal contemplando la tolerancia correspondiente), siendo comn para todos los asientos o ajustes de igual calidad. En tanto el otro se construye con dimensiones mayores o menores permitiendo la variacin de la tolerancia de ajuste de modo de obtener el juego "J" o aprieto "A" correcto. En ambos sistemas la medida nominal "N" es el punto de origen para las diferencias (tolerancias), siendo la lnea de cero. ISA hace corresponder una letra para cada zona de ajuste. Se estudiarn ambos sistemas y sus caractersticas. 1.9.1.- Sistema de agujero nico (agujero base) Toma como elemento base el agujero, siendo comn para todos los ejes que se fabriquen. El punto de origen o lnea de cero en este sistema es la medida mnima del agujero, que coincide con la nominal (N) o sea que la diferencia inferior es 0: DI = Min - N = 0 o Min = N (1.22)

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE En las normas ISA la lnea de cero corresponde a la letra H para agujero nico. En la figura (Fig.1.35) se puede observar en este sistema las tolerancias que se toman para las distintas calidades, con juego, deslizante y con aprieto.

Se puede notar por lo tanto, que para el sistema de agujero nico, la tolerancia del mismo se toma consigno positivo, es decir que puede la medida real ser mayor que la nominal N, pero nunca menor:

MR = N (1.23) 1.9.2.-Sistema de eje nico (eje base) Toma como elemento base el eje siendo comn para todos los agujeros de los bujes o cojinetes que se fabriquen. El punto de origen o lnea de cero en este sistema es la medida mxima del eje, que coincide con la nominal, o sea que la diferencia superior es 0:

DS = Max - N = 0 o Max = N (1.24)

En las normas ISA la lnea de cero corresponde a la letra h para el sistema de eje nico. En la figura (Fig.1.36) se puede observar en este sistema las tolerancias que se toman para las distintas calidades, con juego, deslizante y con aprieto. Se puede notar que para el eje nico las tolerancias del mismo se toman con signo negativo, es decir que la medida real puede ser menor que la nominal pero nunca mayor:

MR = N (1.25)

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE En ambos sistemas, de agujero nico y de eje nico, la tolerancia de la pieza se ha determinado en el sentido de poder quitarle material. Las piezas construidas por cualquier fabricante cumpliendo con las condiciones exigidas en los sistemas de ajustes, son intercambiables entre s. Actualmente en los planos, la medida de una pieza de mquina o elemento, se suele indicarse por sus cotas limites (fig.1.37) Se ha visto que el sistema de agujero nico tiene una sola tolerancia en el agujero y el sistema de eje nico tiene una sola tolerancia en el eje. Se dice que cuando la zona de tolerancia referida a la nominal es en una sola direccin de la lnea de cero, la tolerancia est distribuida en forma unilateral, y cuando ella es repartida hacia uno y otro lado de la lnea de cero, es bilateral. 1.9.4.- Ejemplo de posicin de la tolerancia

30 H6 Donde 30: Dimetro nominal expresado en milmetros H: Posicin de la tolerancia 6: Calidad de la tolerancia 1.10.- Unidad de tolerancia Para establecer los lmites (tolerancias) que corresponden a cada calidad, existe un procedimiento dado por las normas ISA, basado en el valor de la unidad de precisin i, de acuerdo a la expresin:

i = 0,45 + 0.001 D (1.26)

Estando i en micrones (m) y D en milmetros. El trmino 0,001D se introduce por la influencia trmica, tomando la temperatura base igual a 20C. Siendo D la media geomtrica de los valores extremos de cada uno de los grupos de dimetros

D =

Con esta unidad de precisin se pueden obtener las tolerancias fundamentales. En el sistema de ajustes ISA, la amplitud del campo de tolerancia es definida por un nmero que determina la calidad de elaboracin. Este nmero est comprendido entre 1 y 16, utilizndose los nmeros 1 a 4 para ajustes extra precisos (aparatos de medicin); 5 a 11 para ajustes precisos, cubriendo los casos normales de acoplamientos mecnicos, comprendidos desde los ms precisos a los ms bastos; de 12 a 16 contemplan piezas que no son acoplables directamente luego de elaboradas mediante fresado, laminado, fusin y estampado.

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Adems en el sistema ISA, la posicin de la zona de ajuste respecto a la lnea de cero, que da la caracterstica del ajuste con relacin al juego, aprieto o deslizamiento, queda definida por una letra, que es mayscula para los agujeros y minscula para los ejes. La letra H mayscula corresponde a los casos de "agujeros nicos", con tolerancia de cero a

ms (N ). La letra h minscula corresponde a los casos de "ejes nicos", con

tolerancia de cero a menos (N ). Por lo tanto con H se indica la zona de tolerancia de agujeros cuyas medidas mnimas son iguales a la nominal (DI = 0), y con h se indica la zona de tolerancia de ejes cuyas medidas mximas son iguales a la medida nominal (DS = 0). Suponiendo que se acoplen todos los ejes con el agujero bsico H, admitiendo una misma calidad en ambas piezas, las zonas de ajustes dadas por las letras correspondientes a los ejes darn los siguientes tipos de asiento: agujero H con ejes a, b, c, d, e, f, g, acoplamiento mvil o giratorio, con juego decreciente segn el orden alfabtico; agujero H con rbol h, acoplamiento deslizante; agujero H con eje j, acoplamiento forzado ligero; agujero H con eje k acoplamiento forzado medio; agujero H con ejes m,n, acoplamiento forzado duro; agujero H con ejes p, r, s, t , u, v, x, y, z, acoplamientos prensados con interferencia creciente segn el orden alfabtico.

Lo mismo se tiene al acoplar el eje bsico h con todos los agujeros, obtenindose los ajustes: eje h con agujeros A, B, C, D, F, G, acoplamiento mvil o giratorio con juego decreciente segn el orden alfabtico; eje h con agujero H, acoplamiento deslizante; eje h con agujero J, acoplamiento forzado ligero; eje h con agujero K, acoplamiento forzado medio; eje h con agujeros M, N, acoplamiento forzado duro; eje h con agujeros P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, acoplamientos prensados con interferencia creciente segn el orden alfabtico. En la figura (Fig.1.38) se puede observar ambos sistemas graficados, lo que permite visualizar los tipos de ajustes que se pueden realizar, tanto de agujero nico como de eje nico. Para determinar las tolerancias correspondientes a las calidades dadas por la numeracin 1 a 16, ISA fija el valor 10i como tolerancia fundamental de la calidad 6 (IT6), obtenindose las


tolerancias sucesivas de la serie de nmeros normales de razn . As las tolerancias fundamentales a partir de la calidad IT5 son las siguientes: IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 7i 10i 16i 25i 40i 64i 100i 160i 250i 400i 640i 1000i El valor de i es el dado por la expresin (1.26). ISA establece en una tabla de calidades y dimetros nominales las tolerancias fundamentales para cada medida (Fig.1.39) de agujero nico y eje nico. Por lo tanto el sistema ISA establece para cada ajuste la zona de tolerancia mediante el dimetro nominal, la letra que da la clase de asiento o ajuste y el nmero que indica la calidad: 50/H7; 40/m6 ISA ha establecido adems tablas de ajustes ISA, separadas en dos grupos: agujero nico y eje nico, donde figuran medidas nominales de 1mm hasta 315mm en los grupos de calidades Perfecta (alta precisin), Precisa, Ordinaria y Basta, subdivididas a su vez en ajustes de calidades intermedias. Cuando se adopta un sistema, ya sea agujero nico o eje nico, corresponde un tipo de calidad ya sea del agujero o del eje respectivamente, determinando el tipo o clase de ajuste o asiento que se obtiene entre el agujero y el eje. Este ajuste puede indicarse combinando las notaciones de ambas tablas, quedando as perfectamente definido el tipo de ajuste. Por ejemplo, para designar un asiento se escribe primero el valor nominal seguido de la

expresin que da el agujero y luego el eje: 150 , 150 H6/m5, 150 H6/m5 que es un acoplamiento forzado duro en el sistema de agujero nico con dimetro nominal 150mm con

las cotas siguientes: agujero: 150 ; eje 150 . Si fuera 225 , 225 M6-h5, 225 M6/h5, corresponde a un acoplamiento forzado duro en el sistema de eje nico siendo las cotas

para el eje 225 y agujero 225 .+


Para agujero nico, se obtiene la diferencia superior DS de acuerdo a las expresiones siguientes para asientos mviles (Fig.1.40):

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Para eje a: DS = 64 D0,5 (1.28) Para eje e: DS = 11 D0,41 (1.32) Para eje b: DS = 40 D0,48 (1.29) Para eje f : DS = 5,5 D0,41 (1.33) Para eje c: DS = 25 D0,40 (1.30) Para eje g: DS = 2,5 D0,34 (1.34) Para eje d: DS = 16 D0,44 (1.31) En estas expresiones D est en milmetros, resultando DS en micrones. Para ejes nicos se calcula la diferencia inferior de los asientos mviles de la misma manera y con las mismas relaciones, tomando la lnea de cero ahora sobre el eje y calculando DI, segn la figura (Fig.1.41): Para agujero A: DI = 64 D0,5 (1.35) Para agujero E: DI = 11 D0,41 (1.39) Para agujero B: DI = 40 D0,48 (1.36) Para agujero F: DI = 5,5 D0,41 (1.40) Para agujero C: DI = 25 D0,40 (1.37) Para agujero G: DI = 2,5 D0,34 (1.41) Para agujero D: DI = 16 D0,44 (1.38) Para los casos de asientos fijos (Fig.1.42) y (Fig.1.43), de las calidades 5, 6 y 7 se determinan, para el sistema agujero nico la diferencia inferior DI, y para eje nico se determina la diferencia superior DS.

Para eje K (agujero K): DI (DS) = 0,6

(1.42)

Para eje m (agujero M): DI (DS) = 2,8

(1.43) Para eje n (agujero N): DI (DS) = 5 D0,34 (1.44) Para eje p (agujero P): DI (DS) = 5,6 D0,41 (1.45) Ejemplo 1.- Hallar la unidad de tolerancia que corresponde a un grupo de diametros de 30 hasta 50

I = 045

+ 0,001 = 1,56 Ejemplo 2.- Calcular las tolerancias correspondientes a las calidades 6,7,8, y para un grupo de diametros correspondido entre 30 y 50 mm

D = = 38,73

i = 045

+ 0,001 D = 0,45

+ 0,0387 = 1,56

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE IT6 = 10i = 10 x 1,56 = 16 IT7 = 16I = 16 x 1,56 = 25 IT8 = 25i = 25x 1,56 = 39 IT9 = 40i = 40x 1,56 = 62 Ejemplo 3.- N = Suponemos tener un perno cuyo diametro es N = 63 mm (Sistema de eje unico) calcular las dimensiones del agujero, tolerancias y diferencias utilizando las formulas. Calidad piezas moviles con mucho juego. Ds N = 63 mm = D Calidad elegida en el ajuste D8 DI = 16 D0,44 = 16 x 630,44 = 100 Tolerancia para D8 = 25i

IT = 25 x (045

+ 0,001 x 63) IT = 46 Dimetro mximo del agujero = 63 + 100 + 46 = 63,146 mm Dimetro mnimo del agujero = 63 + 100 = 63,100 mm Tolerancia T = 46 = 0,046 mm


TEMA II

HERRAMIENTAS

2.1.- Generalidades Las herramientas de produccion son las que permiten efectuar corte de los metales para las distintas operaciones de trabajo Cuando hablamos de herramientas nos referimos a las herramientas empleadas en el taller de metalmecanica, pues dada la diversidad de tipos y modelos de herramientas para usos industriales, las que nos interesa estudiar son los de carcter mecanico. Todos los trabajos realizados en los talleres se realizan a base de cortar los materiales tallandolos de una forma y otra; por tanto casi todas las herramientas estan enfocadas al corte de los metales y materiales de taller. 2.1.1. Herramientas de mano Las herramientas manuales son utensilios de trabajo utilizados generalmente de forma individual que requieren para su accionamiento la fuerza motriz humana; su utilizacin en una infinidad de actividades laborales les dan una gran importancia Son accionadas por el operario y por lo tanto el trabajo que ellas realizan dependen no solamente del material, angulo de corte y condiciones de conservacion, sino tambien y muy especialmente de su habilidad Riesgos. Los principales riesgos asociados a la utilizacin de las herramientas manuales son:

Golpes y cortes en manos ocasionados por las propias herramientas durante el trabajo normal con las mismas.

Lesiones oculares por partculas provenientes de los objetos que se trabajan y/o de la propia herramienta.

Esguinces por sobreesfuerzos Causas. Las principales causas genricas que originan los riesgos indicados son:

Abuso de herramientas para efectuar cualquier tipo de operacin. Uso de herramientas inadecuadas, defectuosas, de mala calidad o mal diseadas. Uso de herramientas de forma incorrecta. Herramientas mal conservadas.

Diseo ergonmico de la herramienta. Desde un punto de vista ergonmico las herramientas manuales deben cumplir una serie de requisitos bsicos para que sean eficaces:

Desempear con eficacia la funcin que se pretende de ella.

Proporcionada a las dimensiones del usuario.

Apropiada a la fuerza y resistencia del usuario.

Reducir al mnimo la fatiga del usuario.

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Prcticas de seguridad. El empleo inadecuado de herramientas de mano da origen a una cantidad importante de lesiones partiendo de la base de que se supone que todo el mundo sabe como utilizar las herramientasmanuales ms corrientes. A nivel general se pueden resumir en cinco las prcticas de seguridad asociadas al buen uso de las herramientas de mano:

Seleccin de la herramienta correcta para el trabajo a realizar. Mantenimiento de las herramientas en buen estado. Uso correcto de las herramientas. Guardar las herramientas en lugar seguro. Asignacin personalizada de las herramientas siempre que sea posible.

Utilizacin. Para la utilizacin de la herramienta, el operario deber conocer los siguientes aspectos:

El uso correcto de cada herramienta que deba emplear en su trabajo. No se deben utilizar las herramientas con otros fines que los suyos especficos, ni

sobrepasarlas prestaciones para las que tcnicamente han sido concebidas. Utilizar la herramienta adecuada para cada tipo de operacin. No trabajar con herramientas estropeadas.

Mantenimiento. El servicio de mantenimiento general de la empresa deber reparar o poner a punto las herramientasmanuales, desechando las que no se puedan reparar. Para ello deber tener en cuenta los siguientes aspectos:

La reparacin, afilado, templado o cualquier otra operacin la deber realizar personal especializado evitando en todo caso efectuar reparaciones provisionales.

En general para el tratado y afilado de las herramientas se debern seguir las instrucciones del fabricante.

Las herramientas de mano se agrupan a su vez en herramientas de sujecion y herramientas de trabajo a) Herramientas de sujecion Son las que permiten sujetar la pieza mientras se trabaja. Su forma, denominacion y uso, son tan elementales y conocidos que solamente cabe una enumeracion

Prensa de banco

Llaves de boca, fijas y expansibles

Llaves para tubos y cadena

Pinzas y tenazas, etc.

2.1.2.- Prensa de banco

Es una herramienta que sirve para dar una eficaz sujecin, a la vez que gil y fcil de manejar, a las piezas para que puedan ser sometidas a diferentes operaciones mecnicas como aserrado, limado o marcado.

Se suele asentar en una mesa o banco de trabajo, bien atornillado a la superficie de la misma o apoyado en el suelo del taller. Tiene dos mordazas, una fija y la otra mvil por un tornillo, normalmente de roca cuadrada, que gira gracias a una palanca, entre ellas se fijan

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE las piezas a mecanizar. Para no daar las superficie de las piezas se suelen colocar unas protecciones llamadas "mordazas blandas", realizadas en plomo u otro material blando.

Esta herramienta es fundamental en la manufactura de cualquier producto del hierro o cualquier otro material que tenga que sujetarse para trabajarlo. Operaciones como aserrado, limado o marcado, precisan de una eficaz sujecin y fcil de manejar

2.1.3.- Alicates. Los alicates son herramientas manuales diseadas para sujetar, doblar o cortar. Las partes principales que los componen son las quijadas, cortadores de alambre, tornillo de sujecin y el mango con aislamiento. Se fabrican de distintas formas, pesos y tamaos. (Fig. 1)

Fig. 1: Partes de los alicates Los tipos de alicates ms utilizados son: (Fig. 2)

Punta redonda (saca seguros)

De tenaza.

De corte (diagonal).

De mecnico.

De punta semiplana o fina (plana).

De electricista.


Fig. 2: Tipos de alicates ms utilizados Deficiencias tpicas.

Mordazas desgastadas.

Pinzas desgastadas.

Utilizacin para apretar o aflojar tuercas o tornillos.

Utilizacin para cortar materiales ms duros del que compone las quijadas.

Utilizar como martillo la parte plana. Prevencin. a) Del uso de la herramienta.

Los alicates de corte lateral deben llevar una defensa sobre el filo de corte para evitar las lesiones producidas por el desprendimiento de los extremos cortos de alambre.

b) Utilizacin.

Los alicates no deben utilizarse en lugar de las llaves, ya que sus mordazas son flexibles y frecuentemente resbalan. Adems tienden a redondear los ngulos de las cabezas de lospernos y tuercas, dejando marcas de las mordazas sobre las superficies. (Fig. 3)

No utilizar para cortar materiales ms duros que las mordazas.

Utilizar exclusivamente para sujetar, doblar o cortar.

No golpear piezas u objetos con los alicates.


2.1.4.- Herramientas de trabajo

2.1.4.1.- Limas

La lima es una herramienta manual de corte/desgaste utilizada en el desbaste y el afinado de piezas de distintos materiales como metal, plstico o madera. Est formada por una barra de acero al carbono templado que posee unas ranuras llamadas dientes y que en la parte posterior est equipada con una empuadura o mango

Caractersticas Segn la longitud de la caa de corte las limas pueden tener distintos tamaos, que normalmente se expresan en pulgadas, existiendo limas de 3 a 14 pulgadas.

Tambin el granulado de las limas vara en funcin del trabajo o ajuste a realizar, existiendo limas de basto, entrefinas, finas y extrafinas. Relacionado con el tipo de granulado est el picado del dentado que puede ser cruzado, recto o fresado.

Cuando se trabaja con las limas es normal que los dientes queden saturados de las pequeas partculas de metal desprendidas. En estos casos existe un cepillo con pas metlicas que sirve para la limpieza y extraccin de estas partculas. Las limas deben protegerse de golpes y mal uso porque se deterioran con facilidad

Tipos de lima

Segn sus caractersticas las limas pueden clasificarse en:

Limas para madera, tambin llamadas escofinas, tienen el intervalo entre dientes mayor que el de las limas bastas de metal.

Limas para joyera Limas especiales, que tienen tamaos especiales y trabajan sobre metales

endurecidos. Limas diamante. Estas limas tienen pequeas partculas de diamantes industriales

impregnados en sus dientes y sirven para afinar materiales extremadamente duros, tales como piedras, cristal, acero o carburo endurecido donde no sera posible hacerlo con las limas normales.

Limas de relojero. Son las ms pequeas que se fabrican y se suministran en un estuche con las diferentes formas que existen. Se utilizan cuando el acabado superficial es extremadamente fino y preciso.


Limas para metal: de diversas formas y granulado. Si se hace una divisin segn su seccin existen:

o Limas planas: tienen el mismo ancho en toda su longitud o la punta ligeramente convergente. Pueden tener superficies de corte por ambas caras, las caras y los cantos, o sin corte en los cantos, es decir lisos, y que permiten trabajar en rincones en los que interesa actuar tan slo sobre un lado y respetar el otro, la lima tiene forma rectangular

o Limas de media caa: Tienen una cara plana y otra redondeada, con una menor anchura en la parte de la punta. Se pueden utilizar tanto para superficies planas como para rebajar asperezas y resaltes importantes o para trabajar en el interior de agujeros de radio relativamente grande.

o Limas redondas: se usan para pulir o ajustar agujeros redondos o espacios. La lima desde la punta hacia el mango tiene forma circular

o Limas triangulares: sirven para ajustar ngulos entrantes e inferiores a 90. Pueden sustituir a las limas planas. La desde la punta hacia el mango tiene forma triangular

o Limas cuadradas Se utilizan para mecanizar chaveteros o agujeros cuadrados. La lima desde la punta hacia el mango tiene forma cuadrada

La forma

Se entiende por forma, la figura geomtrica que se obtiene de su seccin transversal, o sea, la figura que veremos si partimos una lima por la mitad. Tambin afecta a su clasificacin la forma de la lima

1 2 Plana paralela: son los dos tipos de limas planas, y son las de uso ms habitual.

3 Cuadrada: tambin tiene todas sus caras planas y se utiliza para agujeros cuadrados o canales chaveteras.

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE 4 Redonda: se utiliza para agujeros y formas curvas. Si acaba en punta totalmente, se les llama cola de ratn, que ocurrencia.

5 Media caa: es un hbrido entre plana y redonda, teniendo ambas funciones en una sola herramienta.

6 Triangular: sobre todo es utilizado para limar sobre ngulos.

El tamao

Los tamaos de las limas se clasifican en pulgadas y los ms corrientes van desde 3 hasta 14, en unidades mtricas: de 76mm hasta 356mm. Estas medidas se refieren a la longitud del cuerpo.

As que como nica regla, el tamao de una lima, siempre tendr que ser mayor que la longitud de la superficie a limar.

El picado

Se llama picado a la rugosidad de la lima, y que puede ser de los tipos siguientes:

1 Sencillo: es el producido por entallas paralelas que forman 70 con el eje de la lima. Este tipo de picado se utilizada para trabajar metales blandos como el plomo, el aluminio, el estao, cobre, latn, etc.

2 Doble: se obtiene a partir de un picado sencillo, pero se aade otro cruzado con el primero, y a 45 grados del eje de la lima, dando lugar a los dientes de la lima.


3 Especiales: existen el curvilneo que se utiliza para metales muy blandos; y los picados de escofina que son utilizadas sobre todo por carpinteros.

El picado determinado el grado de corte de la lima, y este har distinguir tres tipos de limas:

Bastas. Para rebajar material. Entrefinas. Para aproximarse a la medida que se quiere obtener Finas. Para dejar la superficie bien acabada.

Diversas formas de limado

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Sujecin de la lima

Repicado

Despus de cierto tiempo de uso, la lima ha desgastado sus dientes, de all la conveniencia de su regeneracin, especialmente cuando el consumo de limas es importante. El repicado se hace de varias formas.

a) Por hervido, la lima solo debe estar sucia, entonces se la hierve en una leja de sosa y luego se la sumerge inmediatamente en cido sulfrico o cido ntrico diluido, por ltimo se lava con agua de cal

b) Por soplete de chorro de arena, es un procedimiento para limas sucias y embotadas en metales blandos, el chorro de arena dirigido ahondas las picaduras y las limpia, los dientes se agudizan y se forman nuevos filos, si el embotamiento no es muy grande puede aplicarse hasta tres veces de chorro de arena, despus de lo cual ya es conveniente recurrir al entallado.

c) Por corrosin, este es un procedimiento de limpieza de las limas, se usan cidos diluidos que atacan los cristales de ferrita y por lo tanto aparecen ms salientes los cristales de cementita, mucho ms duros, se usa este procedimiento en limas pequeas no mayores de 150 mm de largo

d) Por tallado, con este procedimiento, las limas mayores que la dimensin citada, se recuecen, se hace desaparecer la antigua picadura por aplanado en caliente y se vuelve a tallar como si fuese una lima nueva. Esta operacin puede practicarse varias veces, la lima reduce cada vez sus dimensiones.

e) Por afilado, este procedimiento solo puede utilizarse el limas de gran tamao que han sido fabricados por fresado. El afilado puede repetirse hasta 5 0 6 veces.

Conservacin de las limas La lima debe cuidarse para mantener sus condiciones de trabajo, ellas no deben amontonarse rozndose entre si, pues sus dientes se desgastan, no deben guardarse el lugares hmedos para evitar oxidacin, ni estar en contacto con sustancias de grasa que adhieren polvo embotando los dientes

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Productividad y vida de las limas La lima debe cumplir la condicin fundamental de: Mxima produccin de viruta por tiempo de vida til. La eleccin de las limas se hace en base a su productividad, es necesario tener en cuenta los siguientes datos a) Numero de golpes por minuto n = 50 a 60 (Operario medio) b) Peso de viruta, p = 15 g (trmino medio acero dulce) c) Vida econmica, es el tiempo de duracin de la lima en buenas condiciones de corte Valor econmico de las limas Denominamos a Ve = valor econmico (costo arrancado de 1 kg de viruta) C = costo de la lima de dos caras T = tiempo de vida productiva (horas) P = peso de viruta obtenida en kg en el tiempo t M = mano de obra (Bs/hora) C + M T Ve = -------------------- Bs/Kg P La cifra obtenida permite comparar la conveniencia de una lima respecto a otra

2.1.4.2.- Cinceles

Los cinceles son herramientas de mano diseadas para cortar, ranurar o desbastar material en fro, mediante la transmisin de un movimiento de impacto. Son de acero en forma de barras, de seccin rectangular, hexagonal, cuadrada o redonda, con filo en un extremo y biselado en el extremo opuesto

Partes de un cincel

Deficiencias tpicas

Utilizar el cincel Utilizar cincel con cabeza achatada, poco afilada o cncava.

Arista cncava

Utilizar como palanca

Normas de seguridad


Las esquinas de los filos de corte deben ser redondeadas si se usan para cortar. Deben estar limpios de rebabas. Los cinceles deben ser lo suficientemente gruesos para que no se curven ni alabeen

al ser golpeados. Utilizar gafas y guantes de seguridad homologados

2.1.4.3.- Brocas helicoidales

Las brocas helicoidales son empleadas para taladrar metales. En la broca helicoidal hay que distinguir: la cola o cuerpo y la boca o punta.

A Broca helicoidal de mango cilndrico

B Broca helicoidal de mango cnico

La cola o mango es la parte de la broca por la cual se fija a la mquina. Generalmente es cilndrica o cnica, aunque excepcionalmente puede tener otra forma.

El mango cilndrico es del mismo dimetro nominal de la broca y suele emplearse para brocas menores de 15 mm. El mango cnico tiene forma de tronco de cono.

Tienen forma y dimensiones normalizadas. Los tipos ms empleados son los llamados conos Morse. Los conos Morse se designan segn su tamao con los nmeros del 0 al 7. El nmero de cono que corresponde a cada broca es:

Cono Morse n 1, para brocas hasta 15 mm

Cono Morse n 2, para brocas de 15 a 23 mm

Cono Morse n 3, para brocas de 23 a 32




Cono Morse n 7, para brocas mayores de 100 mm

La boca o punta es la parte cnica en que termina la broca y que sirve para efectuar el corte. Pueden distinguirse las siguientes partes:


El filo transversal que es la lnea que une los fondos de las ranuras, o sea, el vrtice de la broca. El ngulo que forma con las aristas cortantes es de 55 para trabajos normales

El filo principal o labio es la arista cortante y une el transversal con la periferia o faja-gua.

Destalonado del labio, es la cada que se da a la superficie de incidencia al rebajar el taln. Tiene forma cnica. En el destalonado correcto radica la clave para obtener un buen rendimiento de la broca.

ngulo de la punta. Se llama ngulo de la punta (E) al comprendido entre filos principales.

ngulos de corte. En el mismo labio cabe distinguir tres ngulos llamados: ngulo de filo o ngulo til B, ngulo de incidencia A y ngulo de desprendimiento C. El ms importante es el ngulo de incidencia puesto que es el que podemos variar con el afilado

Tipos de brocas:

Podemos distinguir los siguientes:

Brocas helicoidales con mango cnico, cono Morse, dimetro de 8 a 70

mm.

Brocas helicoidales con mango cilndrico series corta, normal y larga.

Brocas helicoidales con agujeros de lubricacin para agujeros profundos

Brocas helicoidales con ms de dos ranuras llamadas brocas-escariador para agrandar un agujero dado con anterioridad.

Caractersticas de las brocas helicoidales

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Una broca normal debe reunir las siguientes condiciones:

ngulo de punta. El ngulo de punta de las brocas es de 118. En general, debe ser tanto mayor cuanto ms duro y tenaz. Los ngulos de punta que se deben emplear son:

Entre 118 a 116, para acero, fundicin, latn ordinario y materiales de dureza similar.

De 140 para aluminios y sus aleaciones, aceros y fundiciones duras.

De 100 a 80 para madera, bakelita y fibra.

De 60 a 50 para materiales plsticos moldeados y cauchos endurecidos.

No es suficiente que el ngulo de la punta sea el adecuado. Es preciso, adems, que sean iguales los ngulos que forman los filos principales con el eje de la broca y que dichos filos tengan exactamente la misma longitud. De este modo, la punta quedar perfectamente centrada con respecto al eje de la broca.

ngulo de incidencia y destalonado. Cuanto mayor sea el ngulo de incidencia, se dice

que ms destalonada est la broca. El ngulo de incidencia normal (A) es de 12 aunque

para materiales ms duros este ngulo puede reducirse hasta 6 y an menos. La mayora

de las veces el mal rendimiento de las brocas es debido al incorrecto destalonado de la

superficie de incidencia y por tanto, al equivocado ngulo de incidencia.

Comprobacion del angulo de filo

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE 2.1.4.4.- Cono morse

Es un aditamento que permite adaptar las brocas de espiga conica a un porta broca que

debe de presentar una cavidad de igual conicidad. Esta disposicion evita el resbalamiento

asi como la rotura, si la presion de corte se hace excwsiva por cualquier causa.

2.2.- Herramientas de accionamiento mecanico

Se entiende por herramienta de accionamiento mecanico, aquel elemento que por su forma y

empleo adecuado es capaz de modificar gradualmente las formas de un cuerpo hasta darle

sus dimensiones definitivas, empleando el minimo de tiempo y gastando la menor cantidad de

energia.

Las herramientas de corte adoptan diversas formas, pero pueden sel clasificadas, segn el

modo como ellas arrancan las partes metalicas o virutas y por consiguiente segn la maquina

herramienta que las acciona

En toda herramienta existe por lo menos un borde o filo cortante que arrana o cotra particulas

de material que forma la pieza. El numero de bordes cortantes da lugar a una primera

clasificacion de las herramientas.

Las herramientas de corte con filo unico, se emplean para: torneado, alesado, cepillado,

limado y mortajado. Las de corte multiple para: fresado, agujereado, escareado y rectificado.

2.2.1.- Principio de corte de los metales

De acuerdo a las precedentes definiciones, en principio los trabajos de torneado, cepillado, fresado, esmerilado, etc., son analogos.

En contraste con otros mtodos, en los procesos de conformacin con arranque de viruta hay una gran prdida de material en forma de viruta, con un coste elevado. Ello hace que se procure utilizar el material de partida con forma y dimensiones prximas a las definitivas, obtenidas mediante forja, laminacin, etc.

El fundamento de la conformacin con arranque de viruta, a mano o a mquina, es el corte del metal. Si se realiza a mano, el instrumento cortante es la herramienta y el motor, el esfuerzo muscular; cuando se ejecuta a mquina existe tambin herramienta; pero el motor es la mquina, formando, en general, una unidad: la mquina-herramienta. En este ltimo caso suele llamarse al proceso maquinado o mecanizado.

La maquinabilidad o capacidad de mecanizado se define como:

El arranque fcil y econmico del metal.

Capacidad para lograr un acabado satisfactorio del metal en condiciones econmicas viables.

2.2.2.- Movimientos fundamentales en una maquina herramienta

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Para que se produzca el corte es necesario el movimiento relativo de la pieza a mecanizar y la herramienta que ha de producir el corte. ste se produce por la interferencia de la pieza y la herramienta.

Podemos distinguir dos movimientos principales:

El movimiento de corte (Mc) que es el desplazamiento que experimenta la herramienta respecto a un punto de la periferia de la pieza en la direccin en que se produce el corte.

El movimiento de avance (Ma) es, generalmente, perpendicular al movimiento y es necesario porque de no existir, al terminar, bien con una vuelta bien con la longitud de la pieza, la interfe rencia entre pieza y herramienta terminara y por lo tanto finalizara el corte. Por lo tanto el movimiento de avance es el desplazamiento relativo que realiza la pieza respecto a la herramienta para desplazar el movimiento de corte paralelamente a s mismo.

Existe un tercer movimiento denominado movimiento de penetracin (Mp) que nos define la profundidad del corte y que se realiza al comienzo de cada pasada que se realice en el mecanizado. Este movimientono es continuo, como sucede con los dos anteriores, sino que se realiza de formaescalonada y sin que la pieza est en contacto con la herramienta.

Los movimientos de avance y corte pueden aplicarse:

Ambos a la herramienta, inmovilizando la pieza.

Ambos a la pieza, inmovilizando la herramienta.

Uno a la herramienta y otro a la pieza. La superficie engendrada en el mecanizado depender de las trayectorias al movimiento de corte y al movimiento de avance:

Si ambas trayectorias son rectilneas, en el mismo plano, se obtiene una superficie plana: limadora, cepilladora, mortajadora...


Si una de ellas es circular y otra rectilnea, en el mismo plano, se obtiene una superficie plana: fresado, refrentado en torno.

Si una de ellas es circular y la otra rectilnea en planos perpendiculares, se pueden obtener superficies cilndricas, cnicas, helicoidales: torneado, taladrado, roscado en torno.

2.3.- Clasificacin de las mquinas-herramientas

2.3.1.- Mquinas con movimiento de corte rectilneo alternativo

Se subdividen:

a) El movimiento de corte lo posee la herramienta y el de avance la pieza. A este

tipo pertenecen la limadora y la mortajadora.

b) El movimiento de corte lo posee la pieza y el de avance la herramienta:

ejemplo ceplladora, etc.

2.3.2.- Mquinas con movimiento de corte circular continuo

Se subdividen:

a) El movimiento de corte lo posee la pieza y el de avance, la herramienta: Ejemplo torno,etc. b) El movimiento de corte lo posee la herramienta y el de avance puede darlo la mismsa o la pieza: Ejemplo taladradora, fresadora, etc.

Las mquinas pueden ser tambin con herramienta de filo nico (Iimadora, torno, etc.) o

con herramienta de filo mltiple (taladradora,fresadora, sierra, etc.)

2.4.- ngulos de corte

Los ngulos de corte estn representados en la figura. El ngulo de ataque es el que forma la herramienta con la normal a la superficie de la pieza. El ngulo de ataque puede ser positivo o negativo segn la cuchilla este inclinada a la derecha o a la izquierda de la normal. El ngulo que forma la herramienta con la superficie de la pieza se llama angulo de incidencia.

Al ngulo correspondiente a la cua que forman las caras de la herramienta se le llama ngulo de filo. Segn sea el valor de este ngulo, as ser la penetracin.

La suma de los tres ngulos es de 90. A la suma de los ngulos alfa y beta se le denomina ngulo de corte.

El ngulo de incidencia tiene como misin disminuir el rozamiento entre la herramienta y el material; su valor oscila entre 4 y 10, dependiendo del material de la herramienta y de la dureza del metal que se trabaja.

El ngulo de ataque es determinante de la clase de viruta; oscila entre 0 y 45, dependiendo de la dureza y tenacidad del metal

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE El ngulo de filo depende de los otros dos. No debe ser demasiado pequeo, pues puede romperse la herramienta. Ha de oscilar entre 50 y 60.

2.5.- Proceso de formacion de la seccion de la viruta

Las piezas de las mquinas son elaboradas de las piezas brutas. La capa de metal que se arranca de la pieza bruta durante el mecanizado se llama sobreespesor . La pieza en bruto es un artculo de la produccin de la cual se obtiene la pieza acabada mediante la variacin de la forma, dimensiones, grado de aspereza de las superficies y propiedades del material.

El proceso de corte es un proceso seguido por fenmenos fsicos complejos

(deformaciones plsticas y elsticas de la pieza en bruto, desprendimiento de calor,

formacin del promontorio en la parte de corte de la herramienta), que ejercen gran

influencia sobre el trabajo de la herramienta de corte, la productividad del trabajo y la

calidad del mecanizado.

El proceso de corte en el torno tiene lugar solo cuando se realizan simultneamente los

dos movimientos fundamentales: el movimiento principal I y el movimiento de avance II.

2.5.1.- El movimiento principal.- Es el que consume la mayor parte de la potencia del

torno es el movimiento de rotacin de la pieza. AL aproximar la cuchilla a la pieza en

rotacin, se tornea en ella una ranura anular, y para tornear toda la superficie cilndrica es

necesario desplazar la cuchilla a lo largo del eje de la pieza.

2.5.2.- El movimiento de avance.- Es el movimiento progresivo de la cuchilla que

garantiza una penetracin de la misma en nuevas

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE En la pieza a trabajar se distinguen las siguientes superficies: de trabajo, que es la superficie de donde se debe quitar la capa de metal; trabajada, que es la superficie que resulta en la pieza despus de arrancar la capa de metal (viruta), y de corte, que se forma directamente en la pieza por el borde cortante de la cuchilla.

La superficie de corte puede ser cnica, cilndrica, plana (frontal) y de forma, de acuerdo a como sea el borde cortante de la cuchilla y su disposicin respecto a la pieza.

Proceso de formacion de viruta 1. Pieza a trabar, 2. Elementos de viruta,

3. Cuchilla

2.5.3.- Herramienta de Corte (la cuchilla),

Es una cua que penetra, bajo la accin de la fuerza P transmitida por el mecanismo de trabajo del torno, en la capa superficial de la pieza, comprimindola al mismo tiempo. En esta capa comprimida surgen esfuerzos internos, y cuando estos superan, por la penetracin siguiente de la cuchilla, las fuerzas cohesivas entre las molculas del metal, el elemento comprimido 2 se rompe y se desliza hacia arriba por la superficie de trabajo de la cuchilla.

El movimiento siguiente de la cuchilla comprime, rompe y desplaza los elementos inmediatos del metal formando la viruta.

2.6.- Tipos de viruta

En los procesos de mecanizado se puede distinguir, segn el material y las condiciones de corte adoptadas, a virutas de distintos tipos como son:

a) Virutas con elementos fragmentados y separados: Se denomina tambin viruta discontinua. La originan los materiales duros con bajo coeficiente de alargamiento, poco dctiles. La superficie de contacto entre viruta y cara de ataque es muy reducida, as como la accin de roce; el ngulo de ataque de la herramienta puede tomar valores muy bajos, nulos e incluso negativos. b) Virutas parcialmente segmentadas: Es una variante del caso anterior, aunque la viruta est compuesta de elementos parcialmente unidos y ligados entre s. c) Viruta Continua: La continuidad del material est asegurada; se produce en condiciones prximas a las de rgimen estacionario por una condicin de pseudo estabilidad de deformacin plstica en la zona de deslizamiento o cizallamiento; la originan los materiales tenaces; el ngulo de ataque debe tomar valores elevados. d) Virutas Onduladas:

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Se producen, incluso con materiales tenaces, cuando se verifican condiciones de inestabilidad del flujo plstico, debidas a vibraciones del sistema pieza-herramienta con las consiguientes variaciones del coeficiente de rozamiento entre viruta y herramienta. e) Viruta contina con filo aportado: En la superficie de contacto viruta-cara de corte de la herramienta se forman a causa del rozamiento capas de viruta que, permaneciendo adheridas a la herramienta en la zona de filo, modifican su comportamiento, influyendo ya sea sobre las fuerzas en juego, ya sea sobre el acabado superficial, ya sea sobre la propia duracin del filo de la herramienta. El filo aportado o recrecido tiende as a crecer gradualmente hasta que en cierto momento, y de una forma irregular se rompe bruscamente dando lugar a perturbaciones de tipo dinmico. Una parte del filo aportado es arrastrado por la propia viruta y otra parte queda pegada a la superficie mecanizada de la pieza, produciendo irregularidades de acabado superficiales en la superficie de la pieza. La importancia o volumen del filo aportado est relacionada con el espesor de viruta, con el flujo de lquido de corte y en forma especial con la velocidad de corte.


2.7.- Fundamentos del conformado por arranque de material

2.7.1.- Mecanizado

Proceso de fabricacin mediante mecanizado consiste en arrancar en forma de virutas o partculas, el exceso de material de un semiproducto previamente concebido, utilizando las mquinas y herramientas cortantes adecuadas, para conseguir la geometra de la pieza deseada y las especificaciones planteadas

La obtencin de las dimensiones y geometra definitiva de una pieza mediante el arranque de viruta, se realiza partiendo de semiproductos fabricados por fundicin, forja, laminacin o por pulvimetalurga, a los que, en algunos casos, se les han efectuado operaciones previas de doblado, soldadura u otras.


El mtodo de arranque de viruta es el nico que permite construir piezas con una exactitud del orden de micras.

En el mecanizado se obtienen acabados superficiales muy finos, como es en el caso de operaciones de rectificado, pulido, lapeado.

A pesar de que todas las mquinas empleadas en la conformacin de los materiales, por ejemplo las prensas y martinetes, pueden considerarse como mquinas herramientas, generalmente, se suelen denominar de esta manera a las que conforman por arranque de material, como son las taladradoras, fresadoras, tornos, etc.

El material remanente es la parte deseada

La accin de corte involucra la deformacin cortante del material de trabajo y posibilita la formacin de la viruta

Se realiza el maquinado despus de otros procesos de manufactura. Por ejemplo : forjado, estirado de barras. Se crea la formacin de la parte y mediante el maquinado se produce la geometra final, dimensiones y acabado.

Los estudios sobre el arranque de material son complejos, intervien implicaciones mecnicas, termodinmicas, metalrgicas, etc.

Generalmente el maquinado se aplica para formar partes metlicas, aunque pueden maquinarse tambin plsticos y componentes cermicos. Estos ltimos presentan mas dificultades por su dureza y fragilidad.

Con el maquinado se consiguen tolerancias de hasta 0.025 mm y acabados superficiales de hasta 0.4 micras.

2.7.2.- Movimientos de corte

El arranque de viruta o partcula se realiza mediante la penetracin de una herramienta, cuyo material es de mayor dureza que el de la pieza a cortar. Este enclavamiento ocurre mientras sucede los siguientes movimientos fundamentales:

Movimiento fundamental de corte (Mc)

Movimiento de avance (Ma)


Movimiento de alimentacion (incluido en el de avance

Se efecta el movimiento relativo entre la pieza a trabajar y la herramienta de corte

Movimiento de corte

Es el que permite que la herramienta penetre en el material, produciendo viruto, y se identifica a traves del parametro de velocidad de corte.

Movimiento avance:

Es el desplazamiento del punto de aplicacin de corte, identificado a travs del parmetro Velocidad de avance. Sita frente a la herramienta una nueva capa sin mecanizar. No se produce ningn trabajo de arranque

Movimiento de alimentacin:

Es con el que se consigue cortar un espesor de material, identificado a travs del parmetro Profundidad de pasada. Sita frente a la herramienta una nueva capa sin mecanizar. No se produce ningn trabajo de arranque

Los movimientos relacionados pueden aplicar tanto a la piezacomo a la herramienta.

La herramienta y la pieza se fijan a la mquina, esta ltima es la encargada de transmitirle a las primeras, el movimiento de corte y el de avance, ya sean de rotacin o traslacin, indistintamente,dependiendo del tipo de trabajo a realizar y de la mquina que lo ejecuta.


2.8.- Espesor minimo de viruta

El control de la seccin y del espesor de la viruta son factores importantes a la hora de determinar el proceso de mecanizado.

El espesor de la viruta (e), es la anchura de la parte de la pieza implicada en el corte.

Cuanto menor sea el espesor de la viruta en el momento del arranque, la carga del filo ser menor y esto permitir aplicar mayores velocidades de avance sin daar la herramienta.

El espesor de corte no puedes sere tan pequeo , existe un limite que es necesario conocer. Los valores del minimo espesor dependen en consecuencia fundamentalmente del filo de la herramienta

Filo terminado a piedra esmeril grueso e: 0,16 mm Filo terminado a piedra esmeril fina e: 0,06 mm Borde cortante cuidadosamente rectificado e: 0,02 mm Borde de herramienta diamante e: 0,008 mm

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE 2.9.- Herramientas de corte 2.9.1.- Materiales para las cuchillas La parte de trabajo de la herramienta de corte, incluyendo la cuchilla, debe tener alta dureza, alta resistencia trmica al rojo (tener la capacidad de no perder la dureza con temperaturas elevadas), alta resistencia al desgaste (resistencia al frote), as como ser lo suficientemente dctil (resistencia a las cargas de impacto) Los materiales de los cuales se fabrican las partes de trabajo de las herramientas de corte deben obedecer a los requisitos mencionados

Los materiales de herramientas se dividen en tres grupos:

En el primero estn los materiales para las herramientas que trabajan a bajas velocidades de corte. A stos pertenecen los aceros al carbono para una resistencia trmica al rojo de 250-300 o C.

El segundo grupo son los materiales para herramientas que trabajan a velocidades elevadas de corte, los aceros rpidos, estos aceros adquieren alta dureza, alta resistencia al desgaste y una resistencia trmica al rojo hasta temperaturas de 650 o C.

El tercer grupo rene los materiales para herramientas que trabajan a altas velocidades de corte, los cermets, fabricados como plaquitas de varias dimensiones y formas. Que alcanza una resistencia al rojo de 1000C. Para el labrado de aceros se emplean las aleaciones duras del grupo de titanio-tungsteno-cobalto (TK): T5K10 para el desbastado y corte interrumpido, T15K6 para el semiacabado y acabado

2.9.2.- Clasificacin de las herramientas

Las herramientas de corte se pueden clasificar, atendiendo a los materiales empleados para su construccin, en:

1. Herramientas de acero (al carbono,aleados,de corte rpido). 2. Herramientas de metal duro. 3. Herramientas de cermica. 4. Herramientas de diamante.

2.9.2.1.- Herramientas de acero al carbono El principal componente del acero es el carbono. Su aplicacin como herramientas de corte es escasa debido a la dureza y resistencia al desgaste que pierden por el calentamiento producido, inevitablemente, en el mecanizado. En funcin del porcentaje de carbono se pueden encontrar las siguientes herramientas:

1. Matrices y herramientas de corte y embutido, (0,65 a 0,85% de C). 2. Machos de roscar, brocas y fresas, (1 a 1,15% de C). 3. Buriles, rasquetas y herramientas de corte, (1,3% de C).

2.9.2.2.- Herramientas de acero aleado El acero de estas herramientas se encuentra ligeramente aleado. Existe gran variedad de herramientas de este tipo, pero, al igual que las de acero al carbono, no soportan las grandes velocidades de corte por ser poco resistentes a las temperaturas elevadas.

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE 2.9.2.3.- Herramientas de acero rpido

El acero rpido es un acero aleado con los elementos y composicin adecuados para lograr un gran nmero de partculas de carburo, duras y resistentes al desgaste, mediante tratamiento trmico. A diferencia del resto de los aceros utilizados en herramientas, el acero rpido mantiene su dureza a altas temperaturas, permitiendo, por tanto, mayores velocidades de corte en el mecanizado, teniendo en cuenta que el filo de la herramienta no debe sobrepasar los 550 C. El acero rpido convencional moderno es un acero de herramientas altamente aleado con 0,7 a 1,4% de carbono, cantidad variable de cromo, molibdeno, tungsteno, vanadio y, en algunos tipos, cobalto.

Las herramientas de acero rpido se presentan en diferentes calidades en funcin de la composicin, tratamiento trmico y, en alguna forma, del mtodo de fabricacin. Como caractersticas principales que se pueden encontrar en las herramientas de acero rpido cabe destacar:

1. Resistencia a la abrasin. Dicha cualidad la dan los carburos en funcin del nmero de ellos y su composicin. Los carburos de vanadio son los ms duros y resistentes al desgaste; de aqu que todos los aceros rpidos lleven este elemento en mayor o menor proporcin.

2. Tenacidad. De los elementos aleados, el molibdeno es el que proporciona al acero mayor tenacidad, mientras que los aceros rpidos con alto porcentaje en cobalto son ms frgiles. Las fresas y brocas suelen ser de acero al molibdeno, mientras que en herramientas de torno de corte continuo se emplea ms las de cobalto.

3. Dureza en caliente. La dureza en caliente es la capacidad de soportar elevadas temperaturas en el filo de corte. El cobalto proporciona al acero rpido mayor dureza en caliente y estabilidad trmica, permitiendo mayores velocidades de corte, pero produce un efecto negativo sobre la tenacidad.

4. Afilabilidad. Es la facilidad que presenta una herramienta al afilado de la misma por amolado. La cantidad de carburos de vanadio dificultan el afilado; as mismo, los carburos de mayor tamao son ms difciles de afilar. Aadiendo azufre al acero se mejora la afilabilidad.

5. Maquinabilidad. sta es una cualidad que influye inicialmente en el proceso de fabricacin de la herramienta. La facilidad de mecanizar las herramientas deacero rpido depende de la naturaleza de los carburos, as como del tamao, nmero y disposicin de los mismos. El azufre tambin facilita la maquinabilidad.

2.9.2.4.- Herramientas de metal duro

Los metales duros utilizados en herramientas de corte son aleaciones obtenidas por fusin o por sinterizacin de los carburos de Cr, Mo, Ta, Ti, V y W. Las aleaciones obtenidas por fusin no tienen actualmente gran aplicacin. Los metales duros obtenidos por sinterizacin presentan una gran dureza, 70 a 75 HRC, son muy homogneos y altamente resistentes al desgaste. En comparacin con los aceros, el metal duro permite trabajar a mayores velocidades de corte debido a la mayor temperatura que es capaz de soportar el filo de corte, 1300 C.

El metal duro en herramientas de corte se presenta en forma de placas, fijadas al mango mediante soldadura de cobre o plata, o bien por medios mecnicos. El afilado de las placas nicamente puede realizarse con muelas de carburo de silicio y de diamante.

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Las plaquitas de metal duro modernas se fabrican en dos calidades, calidades sin recubrimiento y con recubrimiento. En una plaquita sin recubrimiento la tenacidad, la resistencia a la deformacin plstica y al desgaste forman parte integrante del metal duro. En una calidad con recubrimiento, ste proporciona la resistencia al desgaste y la base de metal duro la tenacidad y la resistencia al calor deseadas.

El recubrimiento se vaporiza sobre la base de carburo formando una o varias capas finsimas. Entre los recubrimientos ms utilizados actualmente cabe destacar:

1. TiC (Carburo de titanio). Proporciona una alta resistencia al desgaste a bajas velocidades de corte y bajas temperaturas del filo de corte. Tambin forma una excelente base para las capas de recubrimiento adicionales.

2. Al2O3 (xido de aluminio). Ofrece una excelente resistencia a las reacciones qumicas. Tambin permite utilizar mayores velocidades de corte por su resistencia al desgaste.

3. TiN (Nitruro de titanio). Dificulta la craterizacin y reduce la friccin entre el ngulo de desprendimiento y las virutas, minimizando de esta manera el riesgo de formacin del filo de aportacin.

Las herramientas de metal duro se clasifican atendiendo a su aplicacin, considerando, por un lado, el material a mecanizar y, por otro, las exigencias requeridas por una operacin concreta de mecanizado. Las letras P,M y K, indican la aplicacin del metal duro en diferentes tipos de material y la numeracin01, 10, 20,30, 40, 50, grado de tenacidad o resistencia al desgaste, en consecuencia, operacin ptima de mecanizado que pueden realizar(fuerte desbaste, sper acabado a altas velocidades, etc.).La tabla superior muestra la clasificacin general segn ISO de las herramientas de metal duro, la cual sirve para identificarla aplicacin del metal duro, no la calidad del mismo, ya que sta depende exclusivamente del fabricante

2.9.2.5.- Herramientas de cermica La cermica tiene un campo de aplicacin ms reducido que los metales duros debido principalmente a su fragilidad; nicamente puede ser utilizada para mecanizado continuo de materiales homogneos y en mquinas muy potentes y rgidas. Existen dos tipos de materiales cermicos, los formados nicamente por almina y los formados por xidos de otros metales, como los de cromo, vanadio y manganeso. Las herramientas de material cermico pueden trabajar a una velocidad de corte dos o tres veces mayor a la del metal duro; el filo de corte soporta hasta los 1500 C; a altas temperaturas apenas sufre variaciones en sus propiedades mecnicas. 2.9.2.6.- Herramientas de diamante

El diamante es el material ms resistente al desgaste debido a su dureza natural, pero tiene el inconveniente de su gran fragilidad por tanto, su empleo est limitado a mecanizado de corte continuo y con poca profundidad de pasada. El montaje de la herramienta debe ser muy cuidadoso y rgido y la mquina debe ser muy robusta, ya que el diamante no admite ningn tipo de vibracin.

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Su campo de aplicacin principal se encuentra en el mecanizado de materiales muy abrasivos, bronces, aleaciones de aluminio, ebonita, cartn comprimido, etc. 2.10.- Seccin de viruta La herramienta de corte arranca una viruta que puede ser continua o no continua, pero que tiene una seccin determinada. As por ejemplo, en los tornos, el movimiento de rotacin de la pieza es el movimiento principal y el secundario puede ser o bien de traslacin longitudinal o bien de traslacin transversal; el primero paralelo al eje de la pieza y el segundo, normal a este mismo eje. En los tornos el movimiento de rotacin de la pieza es el movimiento principal y el secundario puede ser de traslacin longitudinal Seccin de viruta = a x e mm2 2.11.- Volumen de viruta arrancado El volumen de viruta arrancado por minuto (Q) se expresa en centmetros cbicos por minuto y se obtiene de la siguiente frmula:

Este dato es importante para determinar la potencia necesaria de la mquina y la vida til de las herramientas.

Donde Ac es el ancho del corte (dimetro de la herramienta), p es la profundidad de pasada, y f es la velocidad de avance.

Ac (mm) x p (mm) x f (mm/min) Q = -------------------------------------------------- 1000 (mm3 / cm3 ) Donde Q = Volumen de viruta arrancado cm3 /min Ac = ancho del corte mm p = profundidad de pasada mm f = velocidad de avance mm/min


TEMA 3

VELOCIDADES DE ROTACION EN LAS

MAQUINAS HERRAMIENTAS

3.1.- Ordenamiento de las velocidades de rotacin en las maquinas herramientas.

Cualquier mquina herramienta debe ponerse en marcha parar variar su velocidad de acuerdo al trabajo que realiza precisa de un ordenamiento de las velocidades de rotacin. 3.2.- Movimientos Para que las maquinas puedan realizar su trabajo de la forma ms perfecta posible, es necesario que ellas estn dotadas por lo menos de dos movimientos que podemos denominar: Movimiento principal y movimientos secundarios . El movimiento principal es aquel que produce corte del metal que se trabaja, mientras que los secundarios son aquellos que producen el avance de la herramienta o de la pieza. El movimiento principal es por lo general el de la herramienta (taladros, limadoras, fresadoras y pulidoras), sin embargo otras mquinas imprimen el movimiento principal a la pieza (tornos y cepilladoras). El movimiento principal puede ser cumplido por la herramienta o por la pieza que se trabaja Bajo el punto de vista de la clase de movimiento, este puede ser a) movimiento de rotacin, b) movimiento rectilneo alternativo, c) movimiento rectilneo continuado. Los movimientos secundarios pueden ser uno o mas segn la complejidad del trabajo de la maquinas que realiza. Se denominan tambin movimientos secundarios de avance. Estos movimientos de traslacin o de avance, pueden comunicase tanto a la herramienta como a la pieza y realizarse en una, dos o tres direcciones normales entre si. El movimiento de avance tiene por objeto llevar la herramienta o la pieza hacia o bajo la accin de corte, ejercido o no en forma continua. 3.3.- Accionamiento Una maquina es un conjunto mecnico animado. Ella debe realizar un trabajo til aprovechando el movimiento y la energa mecnica que le suministra un motor, por lo tanto la existencia de este tiene una gran importancia. 3.4.- Accionamiento individual Es cuando el motor es utilizado por la mquina que acciona exclusivamente El accionamiento individual puede hacerse utilizando vnculos, ruedas dentadas, y reductores de velocidad de distinto tipo


a) Accionamiento con poleas, correas, cadenas b) Accionamiento por ruedas dentadas

3.5.- Velocidades de rotacin Las velocidades de corte que ms convienen para los distintos materiales, oscilan entre limites muy distantes entres si, por lo tanto es conveniente que exista en las maquina la posibilidad de variar convenientemente la velocidad de rotacin del movimiento principal, para adaptarla a los distintos casos Se hace notar que algunas mquinas poseen como movimiento principal o de corte, el movimiento rectilneo alternativo, pero cualquiera de estos movimientos es siempre el producto de la transformacin en la maquina misma, de un movimiento de rotacin, trasmitido desde el motor o de una transmisin a la polea conducida de la mquina, la cual a su vez lo comunica a otros mecanismos intermedios antes de su transformacin. Como la velocidad de corte es una velocidad tangencial en el caso de mquinas tales como tornos, perforadoras, fresadoras, etc., se tiene d n v = -------------------- m/min 1000 Expresando d en mm Este valor de d puede corresponder al dimetro de la pieza que se trabaja o dimetro de la circunferencia descrita por la herramienta. El valor de n representa el nmero de vueltas por minuto de la pieza o herramienta Si consideramos para un determinado metal una velocidad de corte constante, se puede poner 1000 v n d = ----------------- = K Ecuacin de la forma x . y = C Caracterstica de una hiprbola equiltera, de modo que a cada valor de d, corresponde un valor n de acuerdo a la ecuacin de la curva En la figura se han trazado tres hiprbolas correspondientes a: v = 15 m/min; 20 m/min, 25 m/min. Las 9 velocidades han permitido la representacin grfica. n1 = 20 , d1 = 320 mm n2 = 30 d2 = 210 mm n3 = 45 , d3 = 140 mm n4 = 68 d4 = 95 mm n5 = 100 , d5 = 64 mm n6 = 150 d6 = 42 mm n7 = 225 , d7 = 28 mm n8 = 340 d8 = 20 mm Solamente pueden conseguirse valores de n variables por grados insensibles, con poleas de

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE friccin En la transmisin del movimiento por accionamiento mecnico se tiene en las maquinas solo se dispone de un cierto nmero de velocidades de rotacin. Estas velocidades estn dispuestas en dos formas

a) Por progresin aritmtica b) Por Progresin geomtrica

Velocidades n1 n2 n3 . nn Progresin aritmtica n1 n1 + n1 + 2 . n 1 + ( n 1)

Progresin geomtrica n1 n1 n1 2 n1

n 1 As por ejemplo, si adoptamos: n 1 = 9, n8 = 380 se tiene para cada una de ellas Progresin aritmtica: = 53 n1 = 9 n3 = 115 n5 = 221 n7 = 327 n2 = 62 n4 = 168 n6 = 274 n8 = 380

Progresin geomtrica: = 1,71 n1 = 9 n3 = 26,2 n5 = 77 n7 = 221 n2 = 15,4 n4 = 168 n6 = 129,5 n8 = 380 Si representamos estos tipos de escalonamiento en un diagrama en el que la velocidad corresponde a la ordenada y los dimetros de las piezas que se trabajan, a la abscisa, se nota que el escalonamiento en progresin aritmtica es defectuoso. En efecto para dimetros pequeos se tiene muchas velocidades de rotacin mientras que para dimetros grandes muy pocas, el escalonamiento en progresin geomtrica presenta velocidades de rotacin mejor repartidas. En el caso de una progresin aritmtica, el escalonamiento resulta una diferencia entre dos valores consecutivos = n2 n1 En el de la progresin geomtrica, del mismo modo

n6 = n1 7

Y en general

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE O tambin nmax n -1 = ----------= R nmin

El sistema de escalonamiento en progresin geomtrica es muy apropiado para velocidades de corte, en cambio para avances, la progresin aritmtica no ofrece inconvenientes.

Diagrama de diente de sierra Si en la formula d n v = -------------------- ( 1 ) 1000 Se hace n v = ------------ x d = C . d 1000 Se tiene

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE v = C d Ecuacin de una recta que pasa por el origen, en un sistema de coordenadas en las que v y d son las variables Si en la maquina existen varias velocidades de notacin n1, n2, n3,.. , cada una de ellas puede quedar representada en un grfico, por una recta determinada que pasa por dicho origen. Para trazarla, basta ubicar para cada uno otro punto. Si en la formula (1) hacemos que v = 10 , se tiene despus de simplificar 1000 d = ------------ n Dando a n distintos valores que se tiene en una mquina, puede calcularse los distintos valores de d, con los que se trazan dichas rectas Si el punto determinando quedara fuera de los lmites del dibujo, pude procederse de otro modo: se traza en el diagrama, el mximo del valor del dimetro trabajable en la mquina y tomando este valor como constante se determina el valor de v. En efecto para d = constante; n = variable, se tiene; d v = ------------ x n = C . n 1000 Si completamos el grafico fijando para determinados aceros de herramientas, (aceros al carbono, acero rpido, extra rpido, etc.) la zona entre las velocidades mximas y mnima, aconsejadas por las tablas con valores experimentales de velocidades de corte, cada material estar representada por una franca rectangular y las lneas rectas con los valores de los valores de rotacin disponibles nos darn una figura semejante al dentado de una sierra. El grafico de diente de sierra obtenido permite deducir varias conclusiones

1 Las velocidades de rotacin escalonadas en progresin geomtrica permiten tornear a distintos dimetros con la velocidad de corte ms conveniente.

2 Cada material puede estar representado por una zona bien definida 3 Cada zona forma una figura dentada que justifica la denominacin dada. 4 Permite elegir rpidamente que velocidad de rotacin conviene para ms para

tornear a un determinado dimetro.

Estos diagramas construidos son aplicables a toda mquina que utiliza movimiento principal o de corte el movimiento de rotacin ya sean ellas; tornos, taladradoras, alesadoras, fresadoras, etc.


Ejemplo de clculo 1 En base a los siguientes valores de la velocidad de rotacin correspondiente a un escalonamiento de progresin aritmtica y otro de progresin geomtrica para iguales lmites, demostrar grficamente mediante el diagrama a diente de sierra resultante, las caractersticas de cada uno.

Progresin aritmtica Progresin geomtrica

n1 = 9 n1 = 9

n2 = 62 n2 = 15,4

n3 = 115 n3 = 26,2

n4 = 168 n4 = 44,6

n5 = 221 n5 = 77

n6 = 274 n6 = 129,5

n7 = 327 n7 = 227

n8 = 380 n8 = 380

Para construir el diagrama en cada caso, es necesario calcular que dimetro corresponden a una determinada velocidad, o bien qu valor de v corresponde a una determinado dimetro limite; puesto que la recta representativa de las velocidades de rotacin para por el origen de las ordenadas. d n v = -------------------- ( 1) en m/min 1000

APUNTES DE TECNOLOGIA MECANICA I UNIVALLE Haciendo v = 10 se tiene n d 10 = --------------- ( 2) 1000 Aplicando las formulas (1) y (2) se tiene Progresin aritmtica

n en rpm d en milmetros

n1 = 9 d1 = 1111 o bien para d = 600; v1 = 16,9 m/min

n2 = 62 d2 = 161

n3 = 115 d3 = 87

n4 = 168 d4 = 59,5

n5 = 221 d5 = 45

n6 = 274 d6 = 36,5

n7 = 327 d7 = 30

n8 = 380 d8 = 26,3

Progresin geomtrica

n en rpm d en milmetros



n3 = 115 d3 = 382

n4 = 168 d4 = 224

n5 = 221 d5 = 130

n6 = 274 d6 = 77

n7 = 327 d7 = 45

n8 = 380 d8 = 26,3

Los diagramas obtenidos estn representados en la figura


Puede verse en efecto como en el escalonamiento aritmtico, existen numerosas velocidades para dimetros de pieza a trabajar, menores que 200 mm y en cambio una sola velocidad de rotacin para dimetros entre 200 y 600 mm.

En cambio el escalonamiento en progresin geomtrica tiene una mejor reparticin de las velocidades de rotacin para todos los dimetros.

Ejemplo de clculo 2

En una maquinas se requieren ocho velocidades de rotacin, escalonadas en progresin aritmtica. La velocidad mnima es n1 = 9 rpm y la mxima n8 = 380 rpm.

1) Determinar el incremento y cada una de las velocidades 2) Dados los mismos valores limites determinar el valor de y las distintas

velocidades de rotacin para un escalonamiento geomtrico. Incremento aritmtico nz n1 380 - 9 = ---------------- = ---------------- = 53

Z 1 8 1


Velocidades

n1 = 9

n2 = n1 + = 9 + 53 = 62 n3 = n1 + 2 = 9 + 106 = 115 n4 = n1 + 3 = 9 + 159 = 168 n5 = n1 + 4 = 9 + 212 = 221

n6 = n1 + 5 = 9 + 265 = 274 n7 = n1 +6 = 9 + 318 = 327 n8 = n1 + 7 = 9 + 371 = 380

Escalonamiento geomtrico

= ;

= 1,705

Velocidades

n1 = 9

n2 = n1 = 9 + 53 = 62

n3 = n1 9 2 = 9 x 1,7052 = 26,2

n4 = n1 3 = 9 x 1,7053 = 44,6

n5 = n1 5 = 9 x 1,7054 = 77

n6 = n1 6 = 9 x 1,7055 = 129,5

n7 = n1 6 = 9 x 1,7056 = 221

n8 = n1 7 = 9 x 1,7057 = 380

Practica No 3 En una mquina herramienta (torno) se dispone de 8 velocidades de rotacin escalonadas en serie aritmtica desde n1 = 19 hasta n8 = 471 rpm. Para tornear un determinado material se aconseja la velocidad de corte de v = 20 m/min. Se desea establecer para cuales dimetros de la pieza se cumple esta condicin. En el mismo problema anterior, considerar que para los mismos valores extremos de velocidad de rotacin y mismo valor de v = 20 m/min existe un escalonamiento en serie geomtrica. Determinar para cuales dimetros de la pieza se cumple dicha condicin.

3.6.- Velocidad de corte

La velocidad de corte es una variable en s, es decir, un parmetro a definir en el proceso de mecanizado. Segn el valor que le sea asignado, el resultado del proceso de mecanizado se ve afectado; tanto en la pieza a conformar, como en los elementos que intervienen: viruta, filo de corte y pieza resultante. A lo largo de la historia ha habido numerosos intentos de optimizar dicha velocidad, estudiando parmetros como son la profundidad de corte, la produccin de viruta, material mecanizado y material de la herramienta de corte. Ejemplo de tales estudios fueron los realizados por Taylor y Denis.


3.6.1.- Conceptos bsicos de la velocidad de corte Velocidad de corte de una mquina herramienta se define como: Velocidad a la que la viruta es arrancada del material base por una herramienta de corte. Por lo general, se expresa en metros/minuto. Existen gran variedad de sistemas de mecanizado, segn el tipo de mquina. En algunas, el movimiento es realizado por la herramienta y en otros la pieza a mecanizar. En ambos casos, los movimientos pueden ser lineales o de rotacin. Sea como fuere, la velocidad de corte se considera como el desplazamiento relativo producido entre la pieza mecanizada y el filo de corte en una unidad de tiempo. Por tanto, en el caso de movimientos rectilneos con velocidad de avance nula, la velocidad de corte es el desplazamiento lineal del filo de corte respecto a la pieza dividido por el tiempo transcurrido en la operacin. En el caso de un torno, cuyo movimiento de corte es realizado por el giro de la pieza a mecanizar sobre su propio eje de revolucin, la velocidad de corte es directamente proporcional a la velocidad de giro, en tal caso, estar en funcin de la velocidad angular y el radio de giro de la pieza en contacto con el filo de corte. 3.6.2.- Ecuaciones de la velocidad de corte Segn la definicin del apartado anterior, en el caso del torno, la ecuacin bsica de la velocidad se expresar de la siguiente forma:

D n V= ---------------------

1000 Siendo:

v= velocidad de corte en m/min

d= el dimetro de la pieza de mm.

n= la velocidad de giro en r.p.m. Desde la invencin del torno industrial hasta casi finalizado el siglo XX, las velocidades de corte estaban acotadas a la configuracin de la propia mquina a travs de un mecanismo de piones y engranajes, llamado caja de velocidades. La ecuacin anterior, expresa matemticamente la definicin aportada, pero solo relaciona el movimiento relativo de ambas piezas (herramienta y pieza) sin tomar en consideracin los factores condicionantes del corte ptimo. ste depende, entre otros factores, de:

El desgaste de la herramienta

El radio de curvatura de la punta de corte

Posicin y ngulos del filo de corte

ngulo de caa de la herramienta

Geometra de la viruta

ngulo de la cara de desprendimiento

ngulo de incidencia

Material de la herramienta de corte 3.7.- Ensayos de Taylor (1907) Frederick Taylor realiz una serie de ensayos de corte manteniendo constante la duracin del filo de la herramienta (20 minutos) y variando otros parmetros. De este modo, para mantener el tiempo de trabajo del filo constante, lleg a los siguientes


postulados:

Al aumentar la profundidad de pasada ha de disminuir la velocidad de corte, aunque dicha relacin no corresponde a una ley lineal.

Al aumentar el avance de pasada ha de disminuir la velocidad de corte. Al igual que en postulado anterior, no responde a una relacin lineal.

La duracin del filo de corte, a igualdad de profundidad y avance de pasada, responde a la ecuacin V0T0

n=K ; donde n tiene un valor comprendido entre 1/7 y 1/10, V la velocidad de corte y T el tiempo de duracin del afilado. Por tanto:

V0T0n= V1T1

n

Taylor public los resultados, con las relaciones de la velocidad de corte, el aumento o reduccin de la profundidad de pasada y produccin de viruta en las denominadas Tablas de Taylor. 3.8.- Ensayos de Denis El comandante Denis realiz una serie de ensayos sobre la produccin de viruta entre los tiempos de afilado, manteniendo constante algunos parmetros del mecanizado (avance, profundidad) con los siguientes resultados:

En valores bajos de velocidad de corte, al aumentar sta disminuye el desgaste de la herramienta en su cara de desprendimiento.

Por encima de la velocidad crtica, el desgaste de la herramienta aumenta considerablemente a causa de un aumento de la temperatura en el filo de corte.

La mxima produccin de arranque de material es conseguido a la velocidad crtica.

A mayor resistencia del material base, mayor ser la velocidad crtica de corte.

La relacin entre la velocidad crtica de corte, el avance y la profundidad de pasada viene expresada por

P0A02V0

3= P1A1

2V13

Dnde: P es la pasada A es el avance V la velocidad de corte

La velocidad lmite es aquella que destruye el filo de corte en un periodo de tiempo muy pequeo. Esta velocidad lmite se encuentra 1,6 y 2 veces la velocidad crtica.

La velocidad econmica es aquella que obtiene un mximo entre la produccin del material arrancado y el tiempo empleado en ello. Esta velocidad econmica se encuentra entre 1,3 y 1,5 veces la velocidad crtica.

3.9.- Influencia de parmetros en la velocidad de corte 3.9.1.- Influencia de la lubricacin La lubricacin es un factor determinante en cualquier proceso mecnico en el que intervengan fuerzas de friccin o cizallamiento prolongado, como es nuestro caso. En la ecuacin generalizada de la velocidad de corte se contempla este parmetro con el trmino K, que presenta valores e

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