MAQUINADO PROCESOS DE MANUFACTURA 1. Ing. José Carlos López Arenales

Transcripción

1 MAQUINADO PROCESOS DE MANUFACTURA 1 Ing. José Carlos López Arenales

2 Material de Trabajo Maquinabilidad Propiedad de los materiales que permiten fabricar piezas satisfactorias a bajo costo y mínima dificultad.

3 Maquinabilidad Índice de maquinabilidad: Velocidad de corte para tornear para una vidad de la herramienta de 60 minutos. Varía según los procesos. Falla total por desportillado o agrietamiento bajo condiciones específicas. (veloc. De corte o volumen removido para un criterio dado de vida de herramienta.

4 Materiales maquinables Baja ductibilidad. Que la separación de la viruta ocurra después de un corte mínimo y se rompa fácilmente. Opuesto a la deformación plástica. La resistencia TS y la dureza deben ser bajas. La adhesión o unión metalúrgica fuerte entre herramienta y material es indeseable.

5 Materiales maquinables Los compuestos duros como algunos óxidos, todos los carburos, muchos compuestos intermetálicos y elementos como el silicio. Partículas suaves o que se suavizan a temperaturas altas, son benéficas ya que promueven el corte localizado y contribuyen al rompimiento de la viruta. La alta conductividad térmica es útil para mantener temperaturas bajas durante el corte. Un bajo punto de fusión del material significa que las temperaturas de corte permanecerán bajas. Menores a las temperaturas en donde la herramienta se suaviza.

6 Material de Trabajo Materiales ferrosos: Aceros al carbono Condición recocida, varia la cantidad de carbono (más carbono + resistencia ductilidad. Tratados térmicamente (acero esferoidal) baja resistencia y alta conductivilidad. Trabajados en frío (estirados), la resistencia es mayor y la ductilidad disminuye. Bajos contenidos de carbono (0.2%) el material es demasiado dúctil y el material trabajado en frío ofrece la mejor maquinabilidad.

7 Material de Trabajo Materiales ferrosos: Aceros al maquinado libre Aceros al plomo Aceros resulfurados Indeseables: ductibilidad y resistencia a la fatiga disminuida. Aceros aleados La dureza incrementa el desgaste de la herramienta La porosidad incrementa problemas de corte.

8 Material de trabajo Aceros inoxidables Resistencia elevada Baja conductividad Hierros fundidos Muy difíciles de maquinar Presencia de cementita primaria Hierro fundido nodular es más dúctil y resistente.(puede dar mayor vida a la herramienta.

9 Material de trabajo Materiales no ferrosos: Bajo punto de fusión: Aleaciones de zinc Baja resistencia Ductilidad limitada Altamente maquinables Aleaciones de magnesio: Baja ductilidad Maquinado libre Altamente maquinables

10 Material de trabajo Materiales no ferrosos: Aleaciones de aluminio: Trabajados en frío Alta ductilidad Alta adhesión acabado superficial pobre. Alta conductividad térmica. Bajo punto de fusión altas velocidades de maquinado. (70 m/s). Aleado con el silicio provoca un desgaste rápido en las herramientas.

11 Material de trabajo Materiales no ferrosos: Aleaciones con base cobre: Trabajado en frío Los latones se maquinan bien. La disposición de la viruta es difícil. Aleaciones con plomo, azufre o telurio mejoran las condiciones de viruta, la fuerza de corte disminuye y el acabado superficial mejora. No aplicablesa procesos alimenticios.

12 Material de trabajo Materiales no ferrosos: Aleaciones con base níquel: Alta adhesión Baja conductividad térmica Alta resistencia Exige condición recocida o sobreenvejecida Se debe evitar el asufre en los fluidos de corte.

13 Materiales de trabajo Titanio: Elevada adhesión Baja conductividad térmica Viruta discontinua Maquinado difícil

14 Herramientas de corte El material de la herramienta debe ser más duro que el material de la pieza de trabajo. La tenacidad debe ser alta choques mecánicos eliminación de viruta. La resistencia al impacto térmico. Calor frío. Baja adhesión al material de la pieza La solubilidad de la herramienta en el material debe ser bajo.

15 Herramientas de corte Aceros al carbono: normalmente para madera y a tasas bajas de producción Aceros de alta velocidad HSS: aleaciones con C 0.8%, Cr 4%, Mo 5-8 %, V 1-2% y tugsteno. Recubrimientos superficiales, revenido con vapor (pavoneado). Incrementa la vida de la herramienta.

16 Herramientas de corte Carburos fundidos: Aleaciones con cobalto Carburos cementados: Cobalto 3-5% mayor dureza Cobalto de 6-15% alta tenacidad Carburo de titanio 10-40% para maquinado de acero.

17 Herramientas de corte Carburos revestidos: Recubrimiento de cerámicos 5 micras. Carburo de titanio reduce el desgaste Nitruro de titanio reduce la fricción y adhesión. Ver gráfico de la página 680 del texto.

18 Clasificación Dentro de las formas de eliminar material por medio de formación de viruta existen dos clasificaciones: Formado Generación Basado en el número de bordes de corte.

19 Formado Es cuando la herramienta de corte posee la forma específica del contorno terminado de la pieza de trabajo. Existe el movimiento relativo (primario) de la pieza que genera la viruta. Se debe introducir o alimentar la herramienta a la profundidad requerida.

20 Formado La exactitud del perfil superficial depende principalmente de la herramienta del formado. Puede ser cualquiera de los movimientos primarios: Torneado la pieza de trabajo gira Cepillado ambas se mueven respecto a la otra Fresado la herramienta gira

21 Formado

22 Generación Existe el movimiento de formación de viruta (primario). Existe también un accionamiento a lo largo de la superficie de la pieza de trabajo, denominado movimiento de avance continuo. Además la herramienta experimenta un movimiento de variación con respecto al eje de la pieza de trabajo.

23 Generación

24 Movimientos de corte

25 Maquinado de un solo punto Se usa una herramienta de un punto único de corte. Herramienta Torneado Perforado Careado Trozado

26 Operaciones de torneado

27

28 Maquinado de un solo punto

29 Maquinado de un solo punto Formado Torno automático Torno revolver Maquinas para fabricación de tornillos Maquina automática de husillos múltiples Cepillado

30 Torno

31 Torno

32 Torno

33 Torno automático

34 Torno revolver

35 Cepillo

36 Maquinado de puntos múltiples Taladrado

37 Maquinado de puntos múltiples Fresado Fresadoras horizontales Fresadoras verticales

38 Fresadora

39 Maquinado de puntos múltiples Máquinas fresadoras De copiado CNC Centros de maquinado Aserrado y limado Escariado y corte de roscas Producción de engranes

40 Fresadoras

41 Aserrado

42 Limado

43 Centro de maquinado

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45 Escariadores

46 Tipos de corte Ver Velocidades de corte vrs. Dureza del material. Página 711 y 712. Corte de desbaste La profundidad y el avance del corte son grandes La producción se acelera Corte de acabado La profundidad y el avance de corte son pequeños Mayor exigencia para las herramientas cuando hay superficies duras.

47 Control numérico y automatización Remoción de materiales más rápido. Mejores tolerancias. Estandarización.

48 Control numérico y automatización Rigidez Control de vibraciones Husillo impulsor Estabilidad térmica Movimiento de alimentación Manejo de viruta

49 Control numérico y automatización Manejo de herramientas Programación Maquinado sin atención Medición automática Programación dinámica

50 Maquinado abrasivo Proceso en el cual se elimina material por medio de la aplicación de una multitud de partículas o granos angulares y abrasivos. Las partículas pueden o no estar aglutinadas para formar una herramienta con una forma definida.

51 Maquinado abrasivo Superficies muy bien controladas Tolerancias estrechas Acabado de alta calidad

52 Maquinado abrasivo Aglutinado Suelto Por impacto

53 Maquinado abrasivo Aglutinado Esmerilado Superficial Cilíndrico Sin centros Interno Avance lento Rectificado Abrasivos recubiertos

54 Maquinado abrasivo Abrasivos características: Dureza alta a temperatura ambiente y a temperaturas altas. Rugosidad controlada (facilidad de fractura) generación de nuevos filos de corte de un grano desgastado. Baja adhesión al material de la pieza de trabajo.

55 Maquinado abrasivo Estabilidad química aumenta con la resistencia al desgaste. Resistencia a la corrosión por presencia de oxígeno y fluidos de corte. La velocidad de avance baja requiere que el tamaño del grano sea varias veces mayor que la profundidad de contacto. Se debe especificar el tamaño de grano.

56 Maquinado abrasivo Superabrasivos: Nitruro Cúbico de Boro (CBN). También conocido como CBN, es después del diamante el más duro, posee además una elevada dureza en caliente hasta 2000 C, tiene también una excelente estabilidad química durante el mecanizado, es un material de corte relativamente frágil, pero es más tenaz que las cerámicas.

57 Maquinado abrasivo Su mayor aplicación es en el torneado de piezas duras Se fabrica a gran presión y temperatura con el fin de unir los cristales de boro cúbico con un aglutinante cerámico o metálico.

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59 Maquinado abrasivo Esmerilado: Es uno de los procesos más utilizados. Los abrasivos se aglutinan con un agente adecuado. Procesos estrictamente controlados.

60 Maquinado abrasivo Aglutinantes: Vitrificados: arcillas cocidas y cerámicos Silicato de sodio Hule Laca Metálicos

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62 Maquinado abrasivo Objetivos: Esmerilado de precisión: muy utilizado. Esmerilado burdo: remoción de material, rebarbado. Esmerilado profundo: la profundidad completa se elimina de una sola pasada, tasa baja de alimentación. Esmerilado profundo de alta eficiencia: usa ruedas de CBN, velocidad m/s, avances de 700 a 2,500 mm/min.

63 Maquinado abrasivo Abrasivos recubiertos Usan un respaldo flexible como papel o tela Rectificado Piedra plana o barra

64 Procesos con abrasivos sueltos Lapeado Desgaste abrasivo de tres cuerpos, la pieza, el abrasivo y la superficie conformadora. Maquinado Ultrasónico Se utiliza un transductor piezoeléctrico para generar vibraciones (20,000 Hz) de pequeña amplitud (0.04 a 0.08 mm), el gránulo se aplica en una lechada.

65 Procesos con abrasivos sueltos Cardado de potencia Pieza hecha de alambres flexibles girando a alta velocidad (15 a 30 m/s). El objetivo es crear una superficie de acabado específico. Se usa también en el desbarbado.

66 Procesos con abrasivos sueltos Abrillantado, pulido y bruñido Se utiliza una rueda con fieltro o tela Abrillantado: el abrasivo se encuentra en un aglutinante suave. Pulido: el abrasivo se utiliza seco o en aceite. Se busca tener superficies altamente reflejantes.

67 Procesos con abrasivos sueltos Procesos de impacto Chorro de perdigones Hidrorectificado Maquinado por fluido abrasivo

68 Resumen La maquinabilidad de los materiales es muy variable. El maquinado implica la competencia entre la pieza y la herramienta. Un objetivo principal es el de producir formas y superficies dentro de tolerancias específicas, libres de daño con rugosidad y texturas adecuadas.

69 Resumen El maquinado es un sistema en donde interactúan: características de la pieza, los materiales de la herramienta, el líquido de corte, geometría del proceso, propiedades de la máquina herramienta. La productividad aumenta cuando el tiempo perdido por carga, descarga, verificación y cambio de herramienta se minimiza.

70 Resumen Se pueden producir grandes cantidades de viruta, que es recomendable que se recicle. Se debe tener siempre presente la seguridad de las personas, algunas máquinas son cerradas otras no, usando EPP y ropas adecuadas.