cátedra balcaza diseño industrial-fado-unam

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1 cátedra balcaza diseño industrial-fado-unam Tecnología de los Materiales y Procesos 1

2 TPN 3 / TRANSFORMACIÓN POR ARRANQUE DE VIRUTA dos piezas que se encastren tolerancias A partir del desarrollo de una técnica explicada en clase, como es el torneado de un eje de aluminio, elaborar una línea comparativa con otros materiales y establecer parámetros o características similares donde se los pueden reconocer como una unidad. Para ello se investigaran los principios comunes en el proceso y el material, estableciendo las similitudes y diferencias. Proceso: Especificaciones del proceso Planimetria Análisis de fabricación Planillas de producción. Puesta en maquina Pieza terminada Propósitos: Reconocer las propiedades de los materiales en su transformación. Comprender y sistematizar los pasos a seguir en la selección de los materiales empleados en el proceso productivo. Reconocer la utilidad del sistema de toleracias de forma y dimension para la fabricacion de conjuntos. Identificar y corregir problemas en el diseño de las piezas, como ser descargas, eliminacion de tensiones, interferencias y ajustes entre partes. Maquina-herramienta: Torno Fresadora Limadora Agujereadora Rectificadora Materiales: madera metales acero hierro aleaciones ligeras plásticos de ingenieria Sierra Tupi Cepillo Lijadora Consigna: Seleccionar una maquina herramienta para llevar a cabo una transformacion en el material. O, de acuerdo a las caracteristicas del material o pieza obtenido en los TP anteriores planificar una transformacion de las caracteristicas formales o dimensionales de dicha pieza. La transformación se podra desarrollar en dos situaciones, que a continuación describiremos: a.- seleccionar una de las piezas desarroladae en los TPN que realizaron con anterioridad y producir una transformacion por arranque de material con el fin de realizar un ajuste con una pieza proyectada o a desarrollar. b.- proyectar, desarrollar y producir 2 (dos) piezas, a partir de una maquina-herramienta con el objetivo de producir un ajuste entre ambas piezas. Definir tipo de ajuste. Tecnología de los Materiales y Procesos 1

3 TPN 3 / TRANSFORMACIÓN POR ARRANQUE DE VIRUTA Realizar las planillas de produccion que requiera dicha transformación. Empleo de normas para la representacion de piezas. Desarrollo de tablas de ajustes para los materiales y procesos seleccionados. Elaborar un instructivo para la transformación de un material seleccionado a partir de un estudio preliminar. Verificar en práctica las propiedades del material seleccionado. Especificaciones: Se trabajara en grupos de 3-5 personas. Cada grupo seleccionara los materiales a partir de un estudio preliminar con los datos registrados en la clase. La forma final de la pieza, por el momento no tendrá importancia, se buscara implementar una forma de geometría básica útil al estudio del material y proceso. Componentes de la entrega: estudio preliminar -elaboración de la documentación- pieza terminada con registro dimensional y fotográfico de los datos relevantes a la practica. Cronograma: Inicio: Corrección: Entrega: Tecnología de los Materiales y Procesos 1

4 TPN 3 / TRANSFORMACIÓN POR ARRANQUE DE VIRUTA Diseño de la pieza-bocetoselección del proceso productivo Desarrollo de documentación-planos técnicos, verificaron dimensional y formalespecificaciones del proceso Planimetría Análisis de fabricación Planillas de producción. Producción-puesta en maquinapieza terminada -control de calidad- Tecnología de los Materiales y Procesos 1

5 CORTE DE MATERIAL PROCESO OPERACIÓN Para que se produzca el corte de material, es preciso que la herramienta y la pieza, o la herramienta o la pieza estén dotados de movimiento de trabajo y de que estos movimientos de trabajo tengan una velocidad relativa. los movimientos de trabajo necesarios para que se produzca el corte son: Ma/Mp Mc Movimiento de corte (Mc): movimiento relativo entre la pieza y la herramienta. Movimiento de penetración (Mp): es el movimiento que acerca la herramienta al material y regula su profundidad de penetración. Movimiento de avance (Ma): es el movimiento mediante el cual se pone bajo la acción de la herramienta nuevo material a separar. ø/2 p a P k R/2 q-sección de la viruta k-resistencia al corte a-avance P-fuerza horizontal que produce el corte p-fuerza que produce la presión necesaria para lograr el avance ø-diametro de la mecha a ø/2 ángulo de corte 118º talón borde de ataque borde de corte q= a. ø/2 Tecnología de los Materiales y Procesos 1

6 CASO PARTICULAR: TORNO TORNEADO Son maquinas que permiten la transformación de un material indefinido, haciéndolo girar en su eje y arrancándole periféricamente material, a fin de transformarlo en una pieza definida por su eje de rotación, lo mismo en forma que en dimensiones. La operación se denomina torneado. Un torno permite mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar el material a mecanizar en su eje para ser atacado por una herramienta de corte tangencial que produce el desprendimiento de la viruta, el movimiento de la herramienta es regulado por un carro principal y puede ser en el sentido del eje (cilindrado), normal al eje (frenteado) u oblicuo (conico). frenteado Tecnología de los Materiales y Procesos 1 cilindrado cónico cilindrado de forma cilindrado con herramienta de forma chaflanado ranurado tangencial roscado cilindrado interior agujereado/vaciado moleteado

7 CASO PARTICULAR: TORNO b 1 1a 1c Partes fundamentales de un torno paralelo 1 cabezal 1a. cambio de velocidades 1b. inversor 1c. selector de avance 2 eje principal 3 plato 4 bancada 5 carro principal 6 carro transversal 7 chario 8 portaherramientas 9 contrapunta 10 eje de cilindrar automatico 11 eje de roscar automatico 12 caja de cambios (norton) para avances automáticos 13 cremallera 14 marcha 15 bandeja 16 avance carro principal 17 avance carro transversal 18 avance charrio Tecnología de los Materiales y Procesos 1

8 CASO PARTICULAR: TORNO Tecnología de los Materiales y Procesos

9 CASO PARTICULAR: TORNO PARTES DE UN TORNO El cabezal (1) de un torno paralelo es donde se encuentran los mecanismos que producen los movimientos de rotación del plato (3). En el se encuentra la caja de cambio de velocidades de rotación, el inversor de rotación, el selector de avance y la caja Norton -que regula los avances en función de la rotación-. El plato (3) es el dispositivo que permite sostener la pieza en su eje de rotación (2) para producir el trabajo de arranque de material, generalmente el plato esta integrado por 3 o 4 mordazas que sujetan la pieza firmemente. La bancada (4) es otra parte importante del torno, que comprende la función de contener el carro principal (5), la contra punta (9) -que junto al plato definen el eje virtual de trabajo- y la luneta y permitir un movimiento relativo y rectilíneo entre los mismos. Para que se realice el corte en una pieza montada en el plato tenemos que disponer de una herramienta, además del movimiento relativo. La herramienta se sujeta en el portaherramientas (8) y los movimientos son dados manualmente o automáticamente. De la forma manual se puede ejecutar mediante los avances del carro transversal (6) o principal o por el charrio (7), (16, 17, 18). De la forma automática se puede realizar por medio de los accionamientos o palancas dispuestos en el carro principal. La contrapunta a demás de producir virtualmente el eje de trabajo de un torno se emplea para trabajar sobre piezas de gran longitud, que si no se emplearía esta por las fuerzas de rotación la pieza tendería a pandearse o deformarse. Tecnología de los Materiales y Procesos 1

10 CASO PARTICULAR: TORNO La viruta escalonada se forma al trabajar aceros de la dureza media, aluminio y sus aleaciones con una velocidad media de corte, representa una cinta con la superficie lisa por el lado de la cuchilla y dentada por la parte exterior. la viruta fluida continua se obtiene al trabajar aceros blandos, cobre, plomo, estaño y algunos materiales plásticos con altas velocidades de corte. la viruta fraccionada se forma al cortar materiales poco plásticos (fundicion de hierro, bronce) y consta de trocitos separados. CONDICIONES PARA LOGRAR UN BUEN MECANIZADO HERRAMIENTAS MATERIAL DE LA HERRAMIENTA Y LA PIEZA VELOCIDAD DE CORTE ÁNGULO DE CORTE DE LA HERRAMIENTA LUBRICACIÓN triangular rombica cuadrada circular plaquitas de metal duro incremento de resistencia geometrica El acero rápido es apropiado para el mecanizado de aleaciones de aluminio con bajo contenido en silicio. Permite el uso de grandes ángulos de desprendimiento para obtener unas mejores condiciones de corte. Las temperaturas máximas de trabajo para este tipo de herramientas se sitúan en los 500 C. Los elementos de aleación más característicos de este tipo de metales son el carbono, el tungsteno, el cromo el molibdeno y el vanadio. Éste último es el que, en proporciones adecuadas (entre un 2 y un 4%) garantiza una adecuada resistencia a la abrasión y al desgaste. el acero rápido es más económico que el metal duro cuando la maquinaria de que se dispone no permite el uso de las velocidades de corte alcanzables con el carburo metálico. En el mecanizado de aluminios con elevado contenido de silicio (grupo 111) el desgaste de este tipo de herramientas se acelera. Tecnología de los Materiales y Procesos 1

11 CASO PARTICULAR: TORNO e a Pa Ra P ß P P=R. senß=pa R Pv Pa=P Sección de viruta Junto a la elección correcta del numero de revoluciones, influye sobre el rendimiento de la operación el avance y la penetración (profundidad) de la viruta. Se entiende como avance al desplazamiento que realiza la herramienta por cada revolución de la pieza, el producto del avance por la profundidad nos da la sección del corte. La expresión que nos permite detallar la velocidad de corte es la siguiente: Vc= pi. diam. Nº /1000 (m/min) profundidad avance de corte (mm/rev) (mm) acero alto% de carbono acero medio% de carbono acero bajo% de carbono q= a.e (sección de la viruta) R (en función de: material, avance, rozamiento, lubricación)r=resistencia al corte ceramicos 70 placas de widia aleaciones de cobalto acero al carbono temperatura C relación dureza/temperatura de materiales para herramientas HERRAMIENTA 0.4 Vel. de corte (m/min) gruesa media fina operación Velocidad de avance En las maquinas herramientas cuyo movimiento es el de rotación, los movimientos de avance y alimentación son secundarios y poseen como finalidad el acercar la herramienta al objeto o viceversa. Dichos movimientos son realizados por los carros cuyos desplazamientos pueden producirse por rotación de un tornillo guía. Son movimientos rectilíneos y pueden ser transversales, la expresión es la siguiente: Va= a. Nº/1000 (m/min) GEOMETRIA DE LA VIRUTA e sección de viruta, angulo de corte, dureza Rockwell C Velocidad de corte La velocidad de corte se define como el valor del movimiento que produce el desplazamiento de la viruta, medida en correspondencia a la arista del corte. Existen diferentes factores que influyen sobre la velocidad de corte: Dureza del material Clase de herramienta Sección de la viruta a Ra=P Angulo de corte positivo Reducción del esfuerzo de corte Control de la profundidad en el trabajo Acabado fino y medio acero rapido Tecnología de los Materiales y Procesos 1

12 CASO PARTICULAR: TORNO ÁNGULOS DE CORTE la suma de los ángulos alfa, beta y gama siempre es igual a 90. þ material aluminio y metales ligeros cobre antifricción plásticos valores ángulos de corte þ ß 8 a a a 28 aceros hasta 60kg/mm a a 26 aceros de kg/mm2 acero inoxidable fundición gris maleable acero moldeado bronces blandos 6 65 a a 16 fundición dura bronces duros acero 12%manganeso 5 77 a 85 8 a 0 material de la herramienta año de inicio acero al carbono acero rapido aleacion de cobalto carburos cermets cerámicos diamantes sintéticos boro cúbico nitrurado carburos cubiertos Tecnología de los Materiales y Procesos 1 ß / velocidad de corte en no metales (m/min) menor de velocidad de corte en metales (m/min) menor de

13 CASO PARTICULAR: TORNO NORMA ISO equivalente norma UNE estados de superficie. Cuando se exija un determinado proceso de fabricación para la obtención de la superficie, debe indicarse sobre un trazo horizontal situado a continuación del trazo más largo del símbolo básico. es el conjunto de irregularidades de la superficie real, definidas convencionalmente en una sección donde los errores de forma y las ondulaciones han sido eliminados. f r R=f2/32r rugosidad teórica R=real/teórica 2,4 Profundidad de corte-mm metales ductiles fundicion gris aleación r = 0.8 r = Avance-mm/rev velocidad de corte (m/min) Tecnología de los Materiales y Procesos 1

14 CASO PARTICULAR: TORNO torneado Ø<25 25 <Ø<50 Ø>50 mm +/-0,025 +/-0,05 +/-0,075 µm 0,8 0,8 0,8 perforado Ø<2,5 2,5 <Ø<6 6 <Ø<12 12 <Ø<25 Ø>25 mm +/-0,05 +/-0,075 +/-0,1 +/-0,125 +/-0,2 µm 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 brochado mm +/-0,025 µm 0,2 escariado Ø<12 12 <Ø<25 Ø>25 mm +/-0,025 +/-0,05 +/-0,075 µm 0,4 0,4 0,4 fresado perimetral superficie terminación mm +/-0,025 +/-0,025 +/-0,05 µm 0,4 0,4 0,4 simbolo básico simbolo de mecanizado con arranque de viruta simbolo de mecanizado simbolo para indicar sin arranque de viruta caracteristicas especiales 25,4µm 12,7µm 6,3µm 3,2µm 1,6µm 0,81µm 0,4µm 0,2µm b torneado perforado taladrado rectificado fresado perfilado cepillado escariado aserrado c (f) a e d a-valor de la rugosidad Ra en micrones b-proceso de fabricación, tratamiento o recubrimiento c-longitud de la rugosidad d-dirección de las estrias de mecanizado Símbolo Interpretación -Huellas perpendiculares al plano de proyección de la vista sobre la cual se aplica el símbolo. X-Huellas que se cruzan en dos direcciones oblicuas respecto al plano de proyección de la vista sobre la que se aplica el símbolo. M-Huellas sin orientación definida. Multidireccionales. C-Huellas de forma aproximadamente circular respecto al centro de la superficie o a donde se aplica el símbolo. R-Huellas de dirección aproximadamente radial respecto al centro de la superficie a la que se aplica el símbolo. e-sobremedida para el mecanizado f-otros valores Tecnología de los Materiales y Procesos 1

15 desbaste desbaste desbaste desbaste desbaste cuchilla desbaste afinar recta acodada recta acodada recta acodada recta º 45º 20º roscar 55º 60º angular frentear pala acodada acodada interior pasante interior ciego cortar calibrar izquierda 111 derecha 110 Herramientas standard con punta de metal duro (widia) derecha izquierda derecha izquierda derecha izquierda derecha izquierda derecha izquierda derecha izquierda derecha izquierda derecha izquierda

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17 PORTA EJE ANALISIS DE FABRICACION 200 UNI. AL MES A PLANO: MPG-0505 FECHA: 03/09/2006 5a45 0,1 0,005 5a45 0,01 Ø20 Ø20 J5 0,01 0,01 B B A ,01 0, ,01 OPERACIONES a COLOCAR BARRA Ø45 HER. MAQ. TORNO REVOLVER PIEZA MONTADA REFERENCIA INICIAL b DESBASTE Ø EXTERIOR 40,50MM N 2 c FRENTEADO N 14 TOPE 1 COTA 60 APRIETE d CILINDRADO A MEDIDA Ø 40 N 1 TALADRAR PILOTO (CENTRO) Br Ø12 f CILINDRADO Ø 20J5 N 26 g TALADRAR Ø20 +0,05/0 Br Ø20 h ACHAFLANAR Ø 40, 5 A 45 N 10 i CORTE DE PIEZA N 23 j VERIFICAR MEDIDAS, AL PONER EL EQUIPO EN MARCHA K VERIFICAR VISUALMENTE e CALIBRE torneado pulido esmeril A CORTE A-A N +0 MAT: ACERO SAE 3140 TIEMPO Ø40-0,01 PIEZA TIEMPO PUESTA EN MAQ. CICLO

18 CASO PARTICULAR: TORNO REVOLVER PRODUCCIÓN SEMI-AUTOMÁTICA broca de centro cilindardo de forma cilindrado a medida agujereado cilindrado de mango/ desbaste frenteado de chaflan corte/ pieza terminada Tecnología de los Materiales y Procesos 1

19 CASO PARTICULAR: TORNO NORMA ISO 8015/ TOLERANCIA DE FORMA, ORIENTACIÓN, POSICIÓN Y DESVIACIÓN. La norma ISO 8015:2010 especifica conceptos fundamentales, principios y reglas válidas para la creación, la interpretación y el uso de todas otras Normas Internacionales. Especificaciones técnicas e Informes Técnicos que conciernen pliegos de condiciones dimensionales y geométricos y la verificación. Esto se aplica a la interpretación de indicaciones sobre todos los tipos de dibujos. Para los objetivos de ISO 8015:2010, el término "el dibujo" debe ser interpretado en el sentido posible más amplio, abarcando el paquete total de documentación que especifica de la pieza de trabajo. PLANICIDAD RECTITUD CIRCULARIDAD FORMA PERIMETRAL FORMA SUPERFICIE CILINDRICIDAD PARALELISMO PERPENDICULARIDAD ANGULARIDAD POSICIÓN CONCENTRICIDAD SIMETRIA DESVIACION SIMPLE DESVIACION TOTAL Tecnología de los Materiales y Procesos 1

20 30 0,1 19 0,1 12 agujeros 7 Ø0,02 A H a ,01 A mascara de agujereado

21 TPN 3 / ESQUICIO Seleccionar una de las piezas mostradas en la teórica y desarrolla su: 1) planimetría 2) análisis de producción Tecnología de los Materiales y Procesos 1

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23 ESQUICIO TOLERANCIA DIMENSIONAL dibujo reviso TOLERANCIA aprobo DE FORMA Escala: ARISTAS R:mm Medidas en mm Fecha Nombre 05/09 GRUPO 05/09 05/09 Firma 1 TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES Y PROCESOS/DISEÑO INDUSTRIAL Plano :

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25 ANALISIS DE FABRICACION MAT.: med./peso: N OPERACIONES Observaciones: CANT.: HER. PLANO: MAQ. FECHA: TIEMPO TIEMPO PUESTA EN MAQ. CICLO

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27 OBSERVACIONES: PIEZA material caracteristicas formales terminación superficial mala aceptable buena dimensiones : cota proyectada/cota real (tolerancia) cota-largo total cota-ancho total cota-altura total cota cota cota cota cota cota cota cota cota cota si no defectos, tolerancia planicidad paralelismo rectitud perpendicularidad circularidad angularidad forma perimetral posición forma superficie simetria cilindridad concentricidad desviación simple desviación total exelente si no CORRECCION PIEZA MECANIZADA TOLERANCIA DIMENSIONAL dibujo reviso TOLERANCIA aprobo DE FORMA Escala: ARISTAS R: Medidas en mm Fecha Nombre Firma 1 TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES Y PROCESOS/DISEÑO INDUSTRIAL Plano :

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29 OBSERVACIONES: PIEZA material CORRECCION PIEZA MECANIZADA TOLERANCIA DIMENSIONAL dibujo reviso TOLERANCIA aprobo DE FORMA Escala: ARISTAS R: Medidas en mm Fecha Nombre Firma 1 TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES Y PROCESOS/DISEÑO INDUSTRIAL Plano :

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31 CROQUIS TOLERANCIA DIMENSIONAL dibujo reviso TOLERANCIA aprobo DE FORMA Escala: ARISTAS R:mm Medidas en mm Fecha Nombre 05/09 GRUPO 05/09 05/09 Firma 1 TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES Y PROCESOS/DISEÑO INDUSTRIAL Plano :

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33 NORMAS I.S.A. PARA AJUSTES ENTRE AGUJEROS Y EJES h,g,f,e... libre j,k,m,n,o,p... deslizante fijo H(maximo0) AJUGERO UNICO h,g,f,e... libre j,k,m,n,o,p... deslizante h(minimo0) EJE UNICO fijo

34 d 3 3<d 6 6 < d < d < d < d < d < d < d agujero eje agujero Piezas o elementos destinados a ajustar Piezas o elementos que no han de ajustar (valor IT) eje calibre y piezas de gran precisión CALIDAD En esta tabla se estiman tolerancias fundamentales, cuyo ejemplo es el siguiente: Tolerancia en un agujero de calidad IT7 sobre la línea ideal 0, o sea H7 y diámetro 200mm es +0,046 y 0,000 ultra presición 01 Grupos de Diámetros (mm) VALORES IT (tolerancias I.S.A.) EN MICRONES AJUSTES Norma ISO 286(I)-62

35 piezas inmoviles una de la otra piezas moviles una de la otra EJES EJEMPLOS piezas cuyo funcionamiento necesitan gran juego caso comun de piezas girando o deslizando dentro de un buje o de un cojinete desarmado imposible sin deteriorar la pieza el ensamblado no puede producir tensión el ensamblado puede producir tensión H6 H7 H8 H9 H11 c 9 11 d 9 11 e f g 5 6 posible acoplamiento a mano h 5 6 j 5 acoplamiento a martillo k 5 piezas de movmiento preciso y de poco recorrido armado y desarmado posible sin deteriorar la pieza AGUJEROS acoplamiento a prensa acoplamiento a prensa o por dilatación (verificar limite elástico) m 6 p 6 7 s 7 u 7 x z pos. ejes (calidad). por ejemplo, para realizar un ajuste de precisión conveniente a piezas animadas de un sensible movimiento relativo, se elegirá un agujero H7. De acuerdo a las condiciones de empleo, se ve que el símbolo de la posición para la tolerancia del eje es g. En la columna H7, sobre la línea g se encuentra el índice de calidad 6. Se deberá entonces utilizar el ajuste H7/g6. Si una mayor precisión necesitaría la elección de un agujero H6, el cuadro demuestra que se debería tomar un ajuste H6/g5. Las indicaciones dadas mas arriba no son absolutas, son una guía para el que las va a utilizar. Los ensamblados H(/s7, H8/u7, H8/x7 se refieren al ensamblado de piezas deformables de poco espesor, en otros casos verificar los limites elásticos del material.

36 tipo de geometria superficie de revolución procesos / operaciones desbaste y acabado denominación torneado cilindrado frenteado ranurado roscado mandrinado torneado de forma fresado frontal cilindrico ranura contorno superficie planas cepillado limado mortajado aserrado tronzado agujeros la pieza gira y la herramienta se desplaza la herramienta gira y la pieza se desplaza denominación rectificado cilindrico rectificado plano rectificado tangencial oxicorte corte laser electromecanizado corte plasma chorro de agua ultrasonido movimiento rotación de la pieza y la herramienta rotación de la herramienta y desplazamiento de la pieza la herramienta y la pieza se desplaza la herramienta sierra alternativa rotación de la y/o la pieza se herramienta sierra disco desplaza taladrado mandrinado la herramienta rectificado barrenado gira y se cilindrico avellanado desplaza brunido lapeado escariado electroerosión hilo penetración contorno irregular movimiento superacabado la herramienrta y la pieza se desplazan amolado la herramienta gira y se desplaza la herramienta gira y se desplaza