Universidad de Carabobo Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Mecánica Edición 2009
Profesor Agregado Dpto. de Materiales y Procesos de Fabricación Escuela de Ingeniería Mecánica Facultad de Ingeniería Universidad de Carabobo Venezuela Profesores Titulares Dpto. de Materiales y Procesos de Fabricación Escuela de Ingeniería Mecánica Facultad de Ingeniería Universidad de Carabobo Venezuela
TERCERA EDICIÓN 2009 Derechos reservados conforme a la ley. Copyright 2004, 2006, 2009 Juan Carlos Pereira Falcón Ningún fragmento de este libro podrá ser reproducido en forma alguna, sin previo permiso escrito del Autor. La presentación y disposición en conjunto de la obra son propiedad del Autor. Hecho el Depósito de Ley Depósito Legal: lf04120046202788 ISBN 980-12-0930-5 Impreso en Venezuela Publicaciones de la Facultad de Ingeniería Universidad de Carabobo Naguanagua Venezuela.
iii El desarrollo del campo de la manufactura ha sido exponencial, en la actualidad los sistemas de manufactura CAD/CAM y la robótica predominan en el sector industrial, sin embargo, es necesario investigar y seguir desarrollando los Procesos de Fabricación convencionales debido a que estos son la base y esencia de la tecnología actual y la futura. La presente edición, está orientada por el principio según el cual el Ingeniero o el hombre de ciencia exige una formación integral que penetre más allá del simple adiestramiento en la manipulación de máquinas herramientas para la fabricación de piezas y máquinas, o del conocimiento genérico de los procesos de fabricación. Esta obra abarca los tópicos relacionados con los procesos de fabricación mediante arranque de viruta de una forma integral, incluyendo nociones de metrología dimensional, ajustes y tolerancias y el control estadístico de calidad como conocimientos esenciales para el correcto diseño y aplicación de los procesos de fabricación. Se desarrolla de manera comprensiva pero técnica los procesos de mecanizado tradicional, suministrando información recopilada de múltiples investigaciones y referencias bibliográficas así como detallando las ecuaciones básicas que describen a estos procesos de mecanizado. Por último se desarrollan Capítulos con temas como: la rugosidad superficial en procesos de mecanizado, fuerzas de corte en el torneado y vida útil de herramientas de corte. Estos Capítulos vienen a profundizar el conocimiento científico y técnico acerca de los factores que intervienen en los procesos de mecanizado. También se incluye un Capítulo dedicado a los procesos de unión por soldadura debido a su estrecha relación con los Procesos de Fabricación por arranque de viruta y la manufactura actual. Juan Carlos Pereira Falcón
iii 1.1 Definición de metrología, medición e inspección 01 1.2 Principios de medición 02 1.3 Características de los instrumentos de medición 03 1.4 Tipos de Errores en una medición 03 1.5 Clasificación General de los Instrumentos de Medición Dimensional 04 2.1 Definición de Ajuste, Tolerancia y Dimensiones 10 2.2 Tipos de Ajustes 11 2.3 Conceptos fundamentales de la norma ISO COVENIN sobre ajustes y tolerancias 12 2.4 Manejo e interpretación de las tablas y gráficas de la norma ISO COVENIN sobre ajustes y tolerancias 14 2.5 Selección de los ajustes y tolerancias más adecuados 15 3.1 Definición de conceptos de Control Estadístico de Calidad 19 3.2 Histogramas de Frecuencias Curva normal 20 3.3 Cartas de Control por Variables (Carta X y Carta R) 25 3.4 Prueba de Normalidad 27 3.5 Capacidad de Procesos 29 4.1 Definición de irregularidades superficiales 33 4.2 Factores que influyen en la rugosidad superficial 34 4.3 Definición de rugosidad ideal y rugosidad natural 34 4.4 Grado de rugosidad generado por las distintas máquinas herramientas 38
5.1.1 Operaciones de torneado 41 5.1.2 Herramientas de corte para tornos 43 5.1.3 Parámetros de corte en torneado 46 5.1.4 Ecuaciones Básicas en el torneado 49 5.1.5 Potencia de Mecanizado en el torneado 50 5.2.1 Operaciones de Taladrado 54 5.2.2 Herramientas de corte para taladros (Brocas) 56 5.2.3 Parámetros de corte en Taladrado 57 5.2.4 Ecuaciones Básicas en el Taladrado 59 5.2.5 Potencia de Mecanizado en el Taladrado 61 5.3.1 Operaciones de Fresado 66 5.3.2 Herramientas de corte para fresadoras (Fresa) 69 5.3.3 Parámetros de corte en Fresado 71 5.3.4 Ecuaciones Básicas en el Fresado 72 5.3.5 Potencia de Mecanizado en el Fresado 76 5.4.1 Operaciones de Brochado 79 5.4.2 Herramientas de corte para Brochadoras 80 5.4.3 Parámetros de corte en Brochado 83 5.4.4 Ecuaciones Básicas en el Brochado 84 5.4.5 Potencia de Mecanizado en el Brochado 85 5.5.1 Operaciones de Limado y Cepillado 87 5.5.2 Herramientas de corte para Limadoras 88 5.5.3 Parámetros de corte en Limado 88 5.5.4 Ecuaciones Básicas en el Limado 89 5.5.5 Potencia de Mecanizado en el Limado 92
v 5.6.1 Operaciones de Rectificado 95 5.6.2 Herramientas de corte para Rectificadoras 96 5.6.3 Parámetros de corte en Rectificado 99 5.6.4 Ecuaciones Básicas en el Rectificado 102 5.6.5 Potencia de Mecanizado en el Rectificado 106 6.1 Fuerzas generadas en una operación de mecanizado 108 6.2 Parámetros que influyen en la fuerza principal de corte 111 6.3 Modelos teóricos que permiten el cálculo de la fuerza de corte 112 7.1 Mecanismos de desgaste en una herramienta de corte 120 7.2 Comportamiento del desgaste de una herramienta de corte a través del tiempo 122 7.3 Criterio de falla por desgaste en una herramienta de corte 123 7.4 Ecuación de Taylor simple 125 7.5 Ecuación de Taylor Generalizada 127 8.1 Definiciones Básicas 132 8.2 Clasificación General de los Procesos de Soldadura 134 8.3 Soldadura por arco eléctrico 135 8.4 Soldadura con oxigeno y gas combustible 144 8.5 Soldadura con rayo láser 145 8.6 Soldadura con rodillos 145 8.7 Soldadura por Difusión 146 8.8 Soldadura por Fricción 146 8.9 Soldadura por Ultrasonido 148 A.1 Tabla de área bajo la curva normal 151 A.2 Tablas de Percentil 154