Departamento de Ingeniería Mecánica - Ingeniaritza Mekanikoa Saila TORNEADO Mecanizado y Medida

Transcripción

1 Ejemplo de moleteado Mecanizado?

2 La herramienta: Ángulo de la punta Áng. grande: d - Resistencia elevada - Desbaste Áng. pequeño: - Accesibilidad elevada (detalles) - Acabado

3 Herramientas de plaquitas Cuerpo de acero Plaquita: pequeño elemento de material de corte Unión a la cabeza cortante por soldadura (en desuso) o mecánicamente Plaquita soldada Varios puntas de corte en cada plaquita (por ello, se les llama indexables ) No se reafilan: se cambia la punta de corte y, finalmente, se sustituye la plaquita Varios sistemas de amarre plaquita-portaplaquita

4 Sistemas de amarre plaquita-portaplaquita Ejemplo 1. Unión por tornillo: La más simple, pero la menos robusta Llave Tornillo de apriete Plaquita de corte Casquillo roscado Placa de asiento Portaplaquita

5 Sistemas de amarre plaquita-portaplaquita Ejemplo 2. Unión por brida exterior, para plaquitas sin agujero central Ejemplo de plaquita no indexable; con una sola punta de corte, de material muy costoso Brida de amarre Tornillo de apriete Brida de amarre Plaquita de corte Pasador acanalado Plaquita de asiento Portaplaquita

6 Sistemas de amarre plaquita-portaplaquita Ejemplo 2. Unión por palanca. La más robusta y estable Minimiza las tensiones de amarre sobre la zona en corte de la plaquita Plaquita de corte Pasador de tubo Base o asiento Tornillo de apriete Palanca Portaherramienta

7 La herramienta: Algunos ejemplos (normal) (del filo principal)

8 Tiempo de operación y caudal de viruta medio Para completar la operación, hay que retirar la herramienta (t r )y, eventualmente, realizar otras operaciones no productivas (medir, cambiar la herramienta): Caudal de viruta medio (cm 3 /min). Q w Vol. t op t op t m t r... vir. D a p ; p.ej.: Qw t a Parámetro de productividad: Importancia del tiempo no efectivo op 2 p L w Caudal de viruta, Q w (cm 3 /min) Q w S c V c S c V c

9 Rugosidad Los parámetros de rugosidad se obtienen del perfil plano de las irregularidades superficiales Los más comunes son la rugosidad máxima, R max, y la rugosidad media, R a : y y=0 1 R max R a y d x l l En general, el perfil es irregular, pero las superficies torneadas presentan un perfil repetitivo x La rugosidad real siempre es mayor que la anterior (llamada teórica o ideal): R a real R a teórica KM El factor, KM > 1, se obtiene por experiencia; influyen diversos factores, p. ej.: Desgaste de la herramienta R max 2 f ; 8 r R a R 4 max Vibraciones Microestructura del material de la pieza Proceso de formación de la viruta

10 Operaciones: Torneado de interiores - Voladizo de la herramienta baja rigidez - Deformación elástica - Vibración - Limitar sección de viruta Mayor tiempo de mecanizado

11 Operaciones: Ranurado (o acanalado) y Tronzado - Ranurado, ídem tronzado, con perfil del filo principal según diseño del fondo de la ranura - Dificultades particulares y comunes a ambas operaciones: - Dos filos secundarios - Herramienta encajonada - Ancho de viruta = longitud de filo principal p - Talón estrecho: baja rigidez Alto riesgo de calentamiento excesivo y de vibraciones Resto - Reducir f, para limitar F c - Reducir V c, para limitar la generación de calor

12 Operaciones: Roscado con cuchilla La herramienta tiene el perfil de la rosca deseada Dificultades como en ranurado, agravadas por el nivel de detalle y precisión necesarios

13 Operaciones: Roscado con cuchilla V f p N - El surco se completa en varias pasadas - Movimiento de penetración,, entre pasadas - Diferentes modelos de penetración: x z S c Paralela al perfil S c Radial En la radial cortan los dos filos simultáneamente, con mayor riesgo de calentamiento excesivo, generación de vibraciones y otros problemas movimiento de penetración (intermitente)

14 Operaciones: Roscado con cuchilla Fondo del filete de rosca Cresta del filete de rosca

15 Operaciones de forma - Movimiento de avance, radial - Herramienta encajonada en la pieza, con anchura de corte grande - Cualquier inestabilidad puede tener consecuencias graves - Dificultad de evacuación del calor - Herramientas específicas y caras - Solo, grandes lotes y pequeños detalles - Sustituidas por contorneados - El ranurado, tronzado y roscado son casos particulares, pero muy frecuentes Pequeñas variaciones en el avance Variaciones grandes en la sección de viruta ídem en la fuerza de corte realimentación

16 Componentes del torno paralelo Figura 1

17 Componentes del torno paralelo: El cabezal - Cabezal (fijo); contiene: - Motor y transmisiones (ocultos) - Caja de velocidades del cabezal - Husillo o eje principal p (con plato de amarre de pieza) Ejemplo de husillo - Conjunto responsable del movimiento principal o de corte: - Perfección de giro de pieza, - Bajo cargas y velocidades variables - Imperfecciones del giro del eje del torno: - Negro (punto-raya), eje deseadod - Rojo (a trazos), eje real. Plato universal (tres garras autocentrantes) Plato de cuatro garras independientes

18 Componentes del torno paralelo: Conjunto bancada y carros Guía del carro transversal Torreta portaherramienta Carro orientable o charriot Carro transversal Carro principal Guías del carro principal Bancada - Conjunto responsable de: - El amarre firme, - la localización precisa y - el guiado estable y preciso... de la herramienta, que está sometida a... - fuerzas importantes y variables Escalas graduadas Consecuencia de imperfecciones de las guías de los carros: Trayectoria deseada, de la punta de la herramienta Trayectoria real

19 Torno CN El CN reemplaza a los volantes, palancas y graduaciones Carenado,,puerta con enclavamiento: Seguridad Torreta portaherramientas tipo revólver Torreta portaherramientas Carenado Herramientas rotativas motorizadas Cabezal móvil y alojamiento o caña del punto

20 Torno CN Bancada inclinada Accesibilidad Caída y recogida de viruta Sistema de engrase (parte) Husillo a bolas del carro principal Guías del carro principal Poleas de transmisión Cabezal Plato Carro principal Servomotor carro transversal Servomotor herramientas rotativas Motor accionamiento torreta Carro transversal Cabezal móvil Guiado del carro transversal Guías cabezal móvil Alojamiento del motor principal y de otros sistemas Automatización por software: flexibilidad Accionamiento mediante servomotores uno por cada movimiento regulados por el control numérico

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22 Torno vertical de tamaño medio. Detalle de operación multiherramienta (caso particular)

23 Departamento de Ingeniería Mecánica - Ingeniaritza Mekanikoa Saila FRESADO Portafresas (amarre a la fresadora) N Fresado en rampa En el estudio del fresado se considera: Vf Eje de rotación ap Vf Cuando el movimiento de avance tiene una componente p no p perpendicular p al eje j de rotación, el proceso se denomina fresado en rampa. Serias dificultades Lo mejor: fresado con eje normal a la superficie

24 Fresado tangencial o cilíndrico FRESADO En el fresado frontal la fresa tiene una de sus bases completamente libre para atacar a la pieza En el fresado cilíndrico o tangencial, la fresa es atravesada por un eje soportado en sus dos extremos Superficies de perfil complejo y constante en una cierta longitud. Fresa o tren de fresas de disco, en un eje común, o árbol portafresas, que las atraviesa

25 FRESADO Fresado en concordancia y en oposición Fresado en concordancia Fresado en oposición En concordancia o por trepado En oposición o convencional La fuerza ejercida por los dientes favorece el movimiento de avance. El espesor de viruta es máximo en el contacto inicial de cada diente impacto periódico Las inestabilidades pueden originar accidentes por la variación brusca del espesor de viruta El más aplicado en máquinas modernas y con materiales de herramienta y pieza de buena calidad La fuerza ejercida por los dientes tiende a separar la pieza de su amarre El espesor de viruta es nulo en el contacto inicial de cada diente rozamiento intenso Problemas de calentamiento, tensiones residuales y mal acabado superficial Aplicado en condiciones forzosamente inestables: máquinas con holguras, pieza poco rígida, pieza con corteza dura o con inclusiones duras y grandes Nota: En estas figuras, la velocidad de avance aparece expresada como movimiento de la pieza con respecto a la herramienta.

26 Ángulos de los dientes FRESADO N Cuando la punta del diente oculta por la viruta llegue al punto A, la posición y orientación del diente y sus elementos queda definida del siguiente modo: A V f P 1 (Z, V c ) P 2 Z Z Eje de la fresa r P s s a P s P r P p Los nombres de los planos, ángulos y vectores coinciden básicamente con los ya estudiados en el torneado. r P f r Y A X V f V c

27 Tipo de contacto inicial herramienta-pieza FRESADO

28 Rugosidad generada FRESADO Las líneas A y B de la figura representan secciones normales a las superficies generadas, que permiten representar los perfiles de rugosidad correspondientes A R max D/2 A A Sección AA f z f z f z B a c max B B r f z f z f z r R max r Sección BB

29 Rugosidad generada FRESADO El cálculo l de la rugosidad d teórica, a partir de los perfiles anteriores, generalmente no es de gran utilidad d En el fresado la diferencia entre rugosidad real y teórica es grande y variable: Vibraciones inducidas por su carácter intermitente Influencia de pequeñas asimetrías en la posición de los filos de la fresa Et Esta asimetría tí conduce, en ocasiones, a calcular l la rugosidad iddtói teórica como si ila fresa tuviera un solo diente (z=1) Deformaciones elásticas del conjunto fresa-acoplamiento a la máquina Para reducir la rugosidad, es frecuente el empleo de dientes con filos secundarios con un pequeño tramo de ángulo de posición ió igual o muy cercano a 0º, llamado bisel, o el empleo de una "plaquita rascadora".

30 Rugosidad generada FRESADO La rugosidad d generada por el fresado depende d también de las trayectorias t de la fresa al barrer una cierta superficie, y del grado de su solapamiento. Esto es parte de la "estrategia de fresado". a e f z a e

31 Corte intermitente: Recubrimiento FRESADO El recubrimiento o número de dientes comprometidos en el corte simultaneamente,, es un factor determinante del grado de inestabilidad introducido por el proceso de fresado En una fresa con dientes rectos, intervienen: El paso de la fresa,, definido por su número de dientes, z. El arco de contacto,,, definido por la profundidad de corte radial, a e,y el diámetro D. z nº dientes 2 z 2 ar cos 1 D Q 2 Factor de intermitencia de cada diente

32 Corte intermitente: Par de corte FRESADO La figura siguiente muestra la variación del momento soportado por la fresa (par de corte) en tres situaciones diferentes Obsérvese que la variación sería más desfavorable si el fresado fuera en concordancia; por ejemplo, en el primer caso:

33 Corte intermitente: Filos helicoidales FRESADO Una disposición helicoidal de los filos es muy favorable, sobretodo cuando la profundidad de corte axial es grande: Atención a la fuerza axial generada!

34 Corte intermitente: Paso diferencial FRESADO Plaquita "rascadora"

35 Fuerzas FRESADO Sobre cada diente actúa una fuerza resultante; se estudian las siguientes componentes: - Fuerza de corte, F c, paralela al vector V c - Fuerza de empuje, F t, que se descompone con relación al eje de la fresa en: - Fuerza de empuje axial, F z - Fuerza empuje radial, F x F c F t F x F z - Momento flector - Inestabilidad Eje de la fresadora Acoplamiento cónico F t F z 90º r Fx - Estabilidad - Riesgo para el acoplamiento (si ) F z acop a e to F x

36 FRESADO Fresas de roscar