Trabajo de Procesos Manufactura i

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(1)

Problema Nº 1 Problema Nº 1

Par

Para realizar una pasada de a realizar una pasada de mandrinado de un tubo a mandrinado de un tubo a toda la longitudtoda la longitud de la pieza que tiene 100mm de longitud y su diámetro interior es de de la pieza que tiene 100mm de longitud y su diámetro interior es de 20

20mmmm, , el matel matererial podial podríría a seser r de acerde acero o quque e cucuesesta ta $.$.0.0.4/4/cmcm oo aluminio de $ 0.!/cm

aluminio de $ 0.!/cm. "l tiempo requerido para realizar el cambio de. "l tiempo requerido para realizar el cambio de la #erramienta en el proceso es de 4 min y el costo de maquina es la #erramienta en el proceso es de 4 min y el costo de maquina es $

$..111/1/##oorraa. . ""l l ccoosstto o dde e uun n lo lo aasscciieenndde e $$..44..%%, , lloos s ttiieemmppooss improducti&os suman 1.' min. "l costo #orario de (.).* +mano de improducti&os suman 1.' min. "l costo #orario de (.).* +mano de obra directa, es de $.4.' y los gastos de -abricacin se estima a obra directa, es de $.4.' y los gastos de -abricacin se estima a 1'0 de la ()*.

1'0 de la ()*. " eponente de 

" eponente de aylor para la aylor para la #erramienta es de 0,12'. #erramienta es de 0,12'. a constantea constante de aylor para el acero es !0 y 240 para el aluminio. "l a&ance a de aylor para el acero es !0 y 240 para el aluminio. "l a&ance a emplearse es 0.1mm/re& para los dos casos. a &elocidad de corte a emplearse es 0.1mm/re& para los dos casos. a &elocidad de corte a em

emplpleear ar ssererá á el el cocorrrresesppoondndieientnte e pparara a 1120 20 mimin n de de &i&idda a dde e lala #erramienta. 3e pide

#erramienta. 3e pide determinardeterminar 1.5 iempo de mecanizado.

1.5 iempo de mecanizado. 2.5 6osto #ora máquina. 2.5 6osto #ora máquina. .5 6osto del material del

.5 6osto del material del acero.acero.

4.5 6osto de la #erramienta por pieza de operacin. 4.5 6osto de la #erramienta por pieza de operacin. '.5 6osto de manu-actura por pieza.

'.5 6osto de manu-actura por pieza.

Soluc!" Soluc!"

" eponente de aylor 7 0,12' " eponente de aylor 7 0,12'

a constante de aylor 6 7 !0 para el acero a constante de aylor 6 7 !0 para el acero a constante de aylor 6 7 120 para el aluminio a constante de aylor 6 7 120 para el aluminio "l a&ance de la mesa

"l a&ance de la mesa a 7 0.1mm/re& para los dos casos.a 7 0.1mm/re& para los dos casos. "l tiempo de corte 7 120min

"l tiempo de corte 7 120min de &ida de la de &ida de la #erramienta#erramienta a &elocidad de corte del

a &elocidad de corte del aceroacero..

V  V C C ∗∗T T  n n = =C C  V  V ∗∗120120 0.125 0.125 = =6060 V  V ==3030mm//minmin

8elocidad rotacional del #usillo. 8elocidad rotacional del #usillo.

n n== 1000 1000 C  C  π  π ∗∗dd = = 1000 10003333 π  π ∗∗2020 = =525525rpmrpm 9ng. 3ánc#ez

(2)

1.5 iempo de mecanizado. 1.5 iempo de mecanizado.

2.5 6osto #ora máquina. 2.5 6osto #ora máquina.

6 6:: 7 6 7 6(( ; 6 ; 6 6osto de máquina. 6osto de máquina. 6 6(( 7 3/.11/#ora 7 3/.11/#ora 6osto laboral. 6osto laboral. 6 67 .+1; < 7 4.'+2,'7 .+1; < 7 4.'+2,' 6 6::7 11 ; 11.2'7 11 ; 11.2' 6 6::7 3/.22.2'/#ora7 3/.22.2'/#ora

.5 6osto del material del

.5 6osto del material del acero.acero. 8

8olumen del material olumen del material de la pieza de la pieza de traba=o.de traba=o.

8 7 >4,24? 8 7 >4,24?

6osto del material por pieza -abricada del acero. 6osto del material por pieza -abricada del acero. 6

6(at(at 7 3/.0.4/ cm 7 3/.0.4/ cm @ >4,24? cm @ >4,24? cm 6

6(at(at 7 3/.?.!>% 7 3/.% 7 3/.?.!>% 7 3/.%

4.5 6osto de la #erramienta por pieza de operacin. 4.5 6osto de la #erramienta por pieza de operacin.

'.5 6osto de manu-actura por pieza. '.5 6osto de manu-actura por pieza. 6

6   7 6 7 6AA ;6 ;688 6

6(anu- (anu-  7 6 7 6(( ; 6 ; 6(at(at ; 6 ; 6:err:err 6

6(anu- (anu-  7 22.2' ; % ; 0.! 7 3/.!0.%'/pieza 7 22.2' ; % ; 0.! 7 3/.!0.%'/pieza

Problema Nº # Problema Nº #

3e está tal

3e está taladraadrando ndo sobrsobre un agu=ere un agu=ero de 'mm de diámeo de 'mm de diámetro cotro con unan una br

brococa a de 1!mde 1!mm m en una plaen una plancnc#a de #a de 2'2'mm de mm de esespepesosor +agur +agu=e=eroro pasante. a &elocidad a emplear es de 0m/min y la relacin de pasante. a &elocidad a emplear es de 0m/min y la relacin de a&ance /diámetro 7 0.01!.

a&ance /diámetro 7 0.01!.

as brocas utilizadas tienen un ángulo de 140B en el

as brocas utilizadas tienen un ángulo de 140B en el alma y un ánguloalma y un ángulo de #Clice de 2'B. a energía especica de corte en Dg- /mm

de #Clice de 2'B. a energía especica de corte en Dg- /mm22 es en es en este caso

este caso

9ng. 3ánc#ez

(3)

1.5 iempo de mecanizado. 1.5 iempo de mecanizado.

2.5 6osto #ora máquina. 2.5 6osto #ora máquina.

6 6:: 7 6 7 6(( ; 6 ; 6 6osto de máquina. 6osto de máquina. 6 6(( 7 3/.11/#ora 7 3/.11/#ora 6osto laboral. 6osto laboral. 6 67 .+1; < 7 4.'+2,'7 .+1; < 7 4.'+2,' 6 6::7 11 ; 11.2'7 11 ; 11.2' 6 6::7 3/.22.2'/#ora7 3/.22.2'/#ora

.5 6osto del material del

.5 6osto del material del acero.acero. 8

8olumen del material olumen del material de la pieza de la pieza de traba=o.de traba=o.

8 7 >4,24? 8 7 >4,24?

6osto del material por pieza -abricada del acero. 6osto del material por pieza -abricada del acero. 6

6(at(at 7 3/.0.4/ cm 7 3/.0.4/ cm @ >4,24? cm @ >4,24? cm 6

6(at(at 7 3/.?.!>% 7 3/.% 7 3/.?.!>% 7 3/.%

4.5 6osto de la #erramienta por pieza de operacin. 4.5 6osto de la #erramienta por pieza de operacin.

'.5 6osto de manu-actura por pieza. '.5 6osto de manu-actura por pieza. 6

6   7 6 7 6AA ;6 ;688 6

6(anu- (anu-  7 6 7 6(( ; 6 ; 6(at(at ; 6 ; 6:err:err 6

6(anu- (anu-  7 22.2' ; % ; 0.! 7 3/.!0.%'/pieza 7 22.2' ; % ; 0.! 7 3/.!0.%'/pieza

Problema Nº # Problema Nº #

3e está tal

3e está taladraadrando ndo sobrsobre un agu=ere un agu=ero de 'mm de diámeo de 'mm de diámetro cotro con unan una br

brococa a de 1!mde 1!mm m en una plaen una plancnc#a de #a de 2'2'mm de mm de esespepesosor +agur +agu=e=eroro pasante. a &elocidad a emplear es de 0m/min y la relacin de pasante. a &elocidad a emplear es de 0m/min y la relacin de a&ance /diámetro 7 0.01!.

a&ance /diámetro 7 0.01!.

as brocas utilizadas tienen un ángulo de 140B en el

as brocas utilizadas tienen un ángulo de 140B en el alma y un ánguloalma y un ángulo de #Clice de 2'B. a energía especica de corte en Dg- /mm

de #Clice de 2'B. a energía especica de corte en Dg- /mm22 es en es en este caso

este caso

9ng. 3ánc#ez

(4)

donde

donde espesor espesor de de &iruta &iruta no no de-ormado, de-ormado, enen mm

mm 3e pide

3e pide determinardeterminar 1.

1. "l esp"l espesor desor de la &ire la &iruta no uta no de-orde-ormada.mada. 2.

2. a poa potentencia de mcia de mecaecaniznizadoado.. .

. "l mom"l momento toento torsor srsor sobrobre el e=e de la be el e=e de la broroca.ca. 4.

4. "l t"l tiempo iempo de mde mecaniecanizado zado del adel agu=ergu=eroo

3olucin 3olucin d 7 'mm d 7 'mm * 7 1!mm * 7 1!mm "spesor de la planc#a 7 2'mm "spesor de la planc#a 7 2'mm 8elocidad de corte 7 0m/min. 8elocidad de corte 7 0m/min. a/* 7 0.01!

a/* 7 0.01! DB 7140B DB 7140B

E$%e$or &e la 'ru(a

E$%e$or &e la 'ru(a "o &e)orma&a"o &e)orma&a..

A'a"ce &e la me$a* A'a"ce &e la me$a*

a/* 7 0.01!1! a/* 7 0.01!1! a

a 7 7 0.01!@1! 7 0.01!@1! 7 0,2'!mm/0,2'!mm/re&re&..

El e$%e$or &e cor(e (e!rco El e$%e$or &e cor(e (e!rco..

eecc==

((

0.2560.256 2 2

))

.. sseenn

((

140 140 2 2

))

==0.120.12mmmm

Po(e"ca &e cor(e &el

Po(e"ca &e cor(e &el meca"+a&o*meca"+a&o*

Pc 7 Dc @ EF Pc 7 Dc @ EF

Coe,ce"(e e$%ec,co &el

Coe,ce"(e e$%ec,co &el ma(eral*ma(eral*

"l caudal de

"l caudal de remocin.remocin.

-rea &e cor(e "o &e)orma&o -rea &e cor(e "o &e)orma&o..

9ng. 3ánc#ez

(5)

Gc 71%1,42 mmH

Veloc&a& ro(aco"al &el .u$llo %r"c%al.

La 'eloc&a& &e a'a"ce au(om/(ca*

8G 7 a@n 7 0.2'!@'>? 71'2,% mm/min

El cau&al &e remoc!"*

Potencia de corte Pc 7 Dc@EF 7 2%',!1  Pc= Kc∗Zw 102∗60= 285.61∗27.72 102∗60 =1.294 Kw Pc 7 1,2>4 DF

EL MOMENTO TORSOR SO0RE EL EE DE LA 0ROCA

Pc 7 Ac .8c Pc/8c 7 Ac

 7 Ac.*/2 A7 +2'%%,!  %/1000  7 20,?0% I.m

EL TIEMPO DE MECANI2ADO

 m 7 0,1%2! min

(6)

tg+?0B7*/2.lo lo 7*/2.tg+?0B lo 72,>11mm

Problema Nº 3

3e está taladrando un agu=ero ciego de 0mm de pro-undidad y 20mm de diámetro, empleando una broca de acero rápido cuyo ángulo de punta es 120B . a &elocidad de rotacin seleccionada es 00rpm y el a&ance de 0.2 mm/re&. *eterminar para estas condiciones 

1. "l &alor de la &elocidad de corte máima

2. " &alor de la &elocidad de corte media

. "spesor de &iruta antes de ser arrancada

4. iempo neto que tardara la broca en taladrar el agu=ero *atos Pro-undidad 7 0 mm *iámetro7 20mm Gngulo de punta7 120B n. 7 00rpm a&ance 7 0.2mm/re& Soluc!"4

EL VALOR DE LA VELOCIDAD DE CORTE

"l &alor de la &elocidad de corte (edia 8G 7 a @ n 8G 7 0.2mm/re&.00re&/min

8G 7 !0mm/min

E$%e$or &e la 'ru(a a"(e$ &e $er arra"ca&a

Gngulo del alma.

Tem%o "e(o al (ala&rar el a5u6ero

(7)

Fc =

(100)(40)2

= 2000K g

Problema Nº 7

3e desea calcular la -uerza de corte, la -uerza de la pro-undidad, el momento de giro y la potencia absorbida por la broca de 40mm de diámetro, taladrando una pieza de acero, conociendo los siguientes datos

a 7200Jg/ mm donde KaL7 a&ance 7 potencia

especica

a 7100Dg/ mm donde KaL7 a&ance 7 potencia

especica

6on un a&ance de 0.4mm por una &uelta y 1!0 rpm de &elocidad con una eciencia de ?'

Soluc!"4

a -uerza que se opone al lo de la broca podemos considerarlo como la -uerza de corte A6.

a -uerza de penetracin.5 3on las que se oponen a la penetracin y #ay que contrarrestarle con el es-uerzo en direccin acial e=ercido sobre la broca

(8)

+DGngulo de la broca. Auerza de penetracin.

Ap 74!4,10 Dg

El mome"(o (or$o &el 5ro "ece$aro

"l momento de giro que debe darse a la broca será el producto de la -uerza de corte por el brazo de giro que es */4

M  M

La %o(e"ca ab$orb&a %or el (ala&ro

Problema Nº 8

"n el diseNo de una taladradora se desea establece seis &elocidades como re-erencia se estima como material de traba=o, cuya resistencia es !0Dg/mm2 y los diámetros del taladro están comprendidos entre ? y 1!mm de diámetro. Para dic#o material se recomienda las siguientes &elocidades de corte en el taladrado del 2%m/min, en el a&ellanado 12 m/min y para el escariado y roscado %m/min

"l tiempo de regulacin de las &elocidades <n es +O.. as &elocidades a establecer son +rpmOO

3)69)I PGQG " GG*Q) 8c 7 2% m/min n1= 1000∗Vc π ∗d = 1000∗28 π ∗7 =1273rpm n2= 1000Vc π ∗d = 100028 π ∗16 =575rpm PARA EL AVELLANADO

(9)

8c 712m/min n1= 1000∗Vc π ∗d = 1000∗12 π ∗7 =5454rpm n2= 1000Vc π ∗d = 100012 π ∗16 =239rpm PARA EL ROSCADO 8c 7 %m/min n1= 1000Vc π ∗d = 10008 π ∗7 =364rpm n2= 1000∗Vc π ∗d = 1000∗8 π ∗16 =159rpm PARA EL ESCARIADO 8c 7 %m/min n1= 1000Vc π ∗d = 10008 π ∗7 =364rpm n2= 1000∗Vc π ∗d = 1000∗8 π ∗16 =159rpm

EL CAMPO DE LA REGULACION ES4

9:

El mo&elo &e Merc.a"( %re&ce el 'alor &el /"5ulo %la"o &e c+alla&ura a (ra';$ &e la relac!"

Do"&e e$ el /"5ulo o%era"(e &e )rcc!" e"(re la 'ru(a < la .errame"(a* Se %ro<ec(a real+ar u"a e=%ere"ca &e cor(e or(o5o"al meca"+a"&o u" ma(eral cu<o l>m(e &e ?ue"ca al c+allame"(o e$ &e 3@@ 5Bmm em%lea"&o u"a cuc.lla co" /"5ulo &e a(aue &e 18º < arra"ca&o u"a 'ru(a cu<o e$%e$or "o &e)orma&o e$ &e @*9mm < el e$%e$or &e a"c.o e$ &e 3mm* A$ume"&o ue $e em%lea el mo&elo &e Merc.a"( < el e$%e$or &e 'ru(a arra"ca&a e$ &e @*8mm* Se %&e &e(erm"ar4

1* la )uer+a &e cor(e* #*

SOLUCION

(10)

*atos

 7 1'B :allando la relacin de corte ec 7 0.!mm

es 7 0.?'mm b. 7 mm

alla"&o el /"5ulo &e c+allame"(o

 Gngulo de rozamiento

EL e$)uer+o &e c+alla&ura

Gc 7 ac.aF Gc 7 0.!+mm 7 Gc71.%mm

Gs 71.%mm / sen+4!.??' Gs7 2.4?mm

As 7 s.Gs As 7+2.4?mm .00I/mm As7?41.0?! I

El coe,ce"(e me&o a la c+alla&ura o a la )rcc!"

 g+<7 u7 A-/An

*e la ecuacin +1 despe=amos At entonces tenemos

*e igual manera de la ecuacin 2 despe=amos 9gualando y despe=ando

(11)

7 As/Ac Qeemplazando &alores

Ac 7 '%.'!4 I

? *urante el torneado de una pieza cilíndrica con la ayuda de un dinammetro de las tres componentes se determina que la -uerza tangencial7112, la -uerza aial es de '4 Dg y la -uerza radial es de 12 Dg. "n "l ángulo de ataque es de 10B y los ángulos de posicin de lo de inclinacin del lo es de 4'B y 'B respecti&amente . a pro-undidad de 1.' mm y el a&ance es de 0.2 mm , la energía especica de corte es O.. DF.min/cm.

:allar la -uerza de corte :allar la -uerza de empu=e 3)69)I Auerza tangencial 7 112 Dg5-  Auerza Gial 7 '4 Dg5-  Auerza radial 7 12 Dg5-  Gngulo de posicin 7 4'B Gngulo de inclinacin 7 'B Pro-undidad 7 1.'mm G&ance empleado 7 0.2mm *onde 

AJ 7 Auerza lateral At 7 Auerza de empu=e Auerza de corte7 Auerza tangencial

3ustituyendo &alores

'4 7 At.sen+4' ; AJ.cos+4'O..+2 12 7 At.cos+4'5 AJ.sen+4'O..+

Qesol&iendo las ecuaciones +2 y + e igualando tenemos '45At.sen+4'/cos+4' 7 At.cos+4'5 12/sen+4'

'4.sen+4' ; 12.cos+4' 7 At.cos+4' ; At.sen+4' %,1% Dg5- ;%,4%'2 Dg5-7 At

At7 4!,!!% Dg5- 

(12)

Del 5ra,co $e %ue&e ob$er'ar ue la )uer+a &e cor(e e$ 5ual a la )uer+a (a"5e"cal

Ac 7 112 Dg5- 

alla"&o la ENERGIA ESPECIFICA DE CORTE

D 7 A6/Gc Gc 7 a.p Gc 7 +0,2m+1,'mm

Gc 7 0,mm reemplazando &alores tenemos D 7 112 Dg5-/m,mm

D 7 0.0!DF min/cm

: E" u" e"$a<o &e cor(e or(o5o"al )uero" ob$er'a&a$ la$ co"&co"e$ $5ue"(e$ 4

A"c.o &e la 'ru(a Ha"c.o &el cor(e:  #*8mm E$%e$or &e la 'ru(a  1*@ mm

A"5ulo &e "cl"ac!" "ormal e)ec('o  J8º Fuer+a &e cor(e$K@@ N

Fuer+a &e em%u6e  K@@ N Calcule

a: El /"5ulo &e c+alla&ura

b: La re$$(e"ca me&a a la c+alla&ura &el ma(eral e" MN %or me(ro cua&ra&oHMNBm#:

SOLUCION

:allando el ángulo de -riccin en la cara de la #erramienta <B 7A-/An de la relacin de la gura tenemos

<B5 pero

ALLANDO LA FUER2A RESULTANTE

ALLANDO EL ANGULO DE CI2ALLADURA

(13)

7

*e la relacin de cortes tenemos rc 7 ac/ao

Qc 7 0,2' mm/1mm rc70.2'

7 12.>0B

LA RESISTENCIA MEDIA A LA CI2ALLADURA DEL MATERIAL EN MEGABNETON POR METRO CUADRADO HMNBm :

a -uerza de cizalladura la podemos calcular por dos -ormas. nas de ellas es por las relaciones geomCtricas y otras es por la -ormula

:allando por la -ormula tenemos

a resistencia media de cizalladura tenemos

 s7As/Gs pero Gc 7 Gc 7

2.' m

Pero

Gs7 11,>'? mm2

 s7As/Gs 7 !?!,!/11,1>'? 7 !0,41 (I/mm

K: Ob(e"5a u"a e=%re$!" %ara la e"er5>a e$%ec,ca  $ e"

(;rm"o$ &el /"5ulo &e c+alla&ura < la re$$(e"ca me&a a

(14)

ala c+alla&ura &el ma(eral &e (raba6o ($ e" el cor(e or(o5o"al*

Su%!"5a$e ue la relac!" &e Er"$( < Merc.a"( &e %ue&e u$ar o $ea

#  J  B # SOLUCION4

SA0EMOS POR LA TEORÍA UE SE CUMPLEN LAS SIGUIENTES RELACIONES

DIVIDIENDO #J3 TENEMOS

Ac 7 ...+4

Ds 7 Ac/ Gc...+' Ac 7 ts . Gs 6os + 5

...+! "nergía especica de corte 6os+

; 5 

Gs . 3en 7 Gc...+? D s . Gs . 3en +  7 Ac...+%

Ds .Gs 3en+  7 ...+>

PERO TENEMOS DE LA RELACIN  K@ J#

REEMPLA2ANDO VALORES TENEMOS

Ds 7 *esarrollando por trigonometría tenemos

Ds 7 pero 6os +>0R 70

Ds 7 pero sabemos que 2 sen +  cos + R 7 sen

+2 

Ds 7 Ds 72 ts 6tg + 

(15)

10 "n el corte ortogonal de un material, se encontr que la longitud de contacto entre la &iruta de #erramienta siempre es igual al espesor de la &iruta a y que el es-uerzo medio de la cizalladura en el área de contacto entre la &iruta y la #erramienta es igual al es-uerzo cortante medio en el plano de cizalladura. (uestre para esta condiciones, el coeciente medio de -riccin en la cara de la #erramienta u debe ser igual o menor que 4/ y que cuando es igual a la unidad, el ángulo de cizalladura, es igual al ángulo de inclinacin normal e-ecti&o. +Sngulo de desprendimiento e-ecti&o

3)69)I

τ s 7"s-uerzo medio de la cizalladura τs A3 / Gs OOOOOO+1

"s-uerzo cortante medio del plano de cizalladura I 7 AIs /Gs... +2

De la$ relaco"e$ (e"emo$4

Auerza de cizalladura As 7Ac. 6os+ 5 At .3en+ 

OOOOOO.+'

Auerza normal al plano de cizalladura AIs 7 Ac.3en ;At .6os ...+! Auerza de -riccin

A-7 At 6os+  ;Ac .3en + ...+? Auerza normal a la -uerza de -riccin

An 7 Ac .6os+  T At .3en + ...+%

El /"5ulo me&o &e )rcc!" e" la cara &e la .errame"(a Q

7 A- /An 7 OOOOOOOOOO+>

9gualando 1 y 2 tenemos que As 7AIs Ac 6os+  TAt 3en+  7 Ac 3en+  ;At 6os+ 

Ac7 ...+>

reem%la+a"&o HK: e" H: < &e$arrolla"&o al5ebracame"(e (e"emo$

(16)

pero de la relacin de corte rc 7 ac/ao 71

:allando el ángulo de cizalladura

 g+ 7  7 desarrollando la

siguiente "presin 3en +  7 6os+ 

6uando 71 tenemos

3en 5 3en+ 7 3en ; 3en+ 2' en + 7 0

3en+ 7 0 7 0

(17)

11: E" el meca"+a&o &e u" ma(eral $e e"co"(r! ue el /"5ulo &e c+alla&ura $em%re e$ 5ual el /"5ulo &e "cl"ac!" "ormal e)ec('o $u%o"e"&o ue la re$$(e"ca a la c+alla&ura &el ma(eral e$ 5ual a la re$$(e"ca a la +o"a &e )rcc!" a&.e$'a &e la cara &e la .errame"(a e$ 5ual a la re$$(e"ca a la c+alla&ura ($ &el ma(eral e" el %la"o &e

c+alla&ura < ue la lo"5(u& &e la re5!" &e a&.e$!" e$ 5ual al e$%e$or &e la 'ru(a ao  ob(;"5a$e u"a e=%re$!" %ara la

)uer+a &e cor(e Fc < &e em%u6e F( e" (;rm"o$ &e ($  < el /rea

&e la $ecc!" &e la 'ru(a "o cor(a&a Ac*

Tamb;" calcule el 'alor &e %ara el cual F( $era cero*

(18)

*esarrollando tenemos Accos 5ts . Gs. cos 7

Ac +cos ; sen  7 pero cos ; sen

71

Ac7Gs+  pero

Ac 7

del ángulo de cizalladura tenemos la relacin

 g +  7 pero rc 71 sen / cos 7 cos +  / 15 sen +  3en 7 cos +

pero

alla"&o la )uer+a &e em%u6e (e"emo$

Reem%la+a"&o 'alore$ ue %ara la )uer+a &e cor(e < %ara la )uer+a &e em%u6e

A.ora cua"&o el A"5ulo &e a(aue (e"e a u" 'alor cua"&o la )uer+a &e em%u6e 'ale cero

e"(o"ce$ el /"5ulo &e "cl"ac!" e)ec('o

12 E" u" e"$a<o &e cor(e or(o5o"al e" acce$o &ulce $e ob(u'ero" lo$ re$ul(a&o$ $5ue"(e$

(19)

Calcule

a* El /"5ulo me&o &e )rcc!" e" la cara &e la .errame"(a Q

b* La re$$(e"ca me&a a la c+alla&ura &el ma(eral $ e"

MNBm

c* El e$)uer+o me&o &e )rcc!" e" la cara &e la .errame"(a $MNBm*

SOLUCION4

ALLANDO EL -NGULO DE CI2ALLADURA H :

ALLANDO LA FUER2A DE FRICCIN

a -uerza normal a la -riccin

ALLANDO EL COEFICIENTE MEDIO DE FRICCIN

Qeemplazando

(20)

EL ESFUER2O MEDIO DE FRICCIN EN LA CARA DE LA

ERRAMIENTA NS

13: U" &$co &e 18@@ mm co" u" a5u6ero ce"(ral &e 9@@mm 'a .acer re)re"(a&o &e a)uera .aca a&e"(ro e" u" (or"o 'er(cal* La )recue"ca ro(aco"al &e la me$a e$ &e @*8SJ1 el

a'a"ce e$ &e @*#8mm < la %ro)u"&&a& &e cor(e e$ &e 9 mm* La e"er5>a e$%ec>,ca &e cor(e %ara el ma(eral &e la %e+a e" co"&co"e$ %ar(culare$ &e cor(e e$ &e 3*8GBm3* Calcule4

a: El (em%o &e meca"+a&o

b: El co"$umo &e %o(e"ca e"  al come"+o &e la o%erac!"

c: El co"$umo &e %o(e"ca 6u$(ame"(e a"(e$ &e (erm"ar la o%erac!" Soluc!"4 *atos n 7 0.'s51 a 7 0.2'mm P 7 !mm D 7.' UV/m

:allando el tiempo de mecanizado

:allando la potencia de corte o la energía de corte

D 7 Pc/EF EF 7 Gc @ 8c caudal de &iruta OOOO. EF 7a@P@8c

:allando la &elocidad de corte.

(21)

:allando el área de corte

Gc7a@p Gc70.2'mm@!mm 7 1.2'mm2M EF 7 141.?@1.'mm2 7 0.22120''cm/min

6onsumo de potencia en DF al comienzo de la operacin

EF 7 Gc@8c

EF 71.'mm2@0.>42?m/s@m/10!mm

EF7 1.4140' @ 105! m/s D7Pc/EF

Pc74.>4>1?' DF

6onsumo de potencia en DF antes de terminar la operacin

D7Pc/EF .'@10> V/m@ 2.120''@1054

m/min 7Pc

Pc7?.421>@10' V/min@mi n/!0s Pc72.0!1!

DF.

(22)

U"a 'e"(a6a &el meca"+a&o e$ &e &e$%er&co &e ma(eral e" el %roce$o*

U"a &e$'e"(a6a &el meca"+a&o e$ la me"or (em%o ue &ura la o%erac!"

La e"er5>a e$%ec>,ca &e cor(e (e"&e a %erma"ecer co"$(a"(e a al(a$ 'eloc&a&e$ &e cor(e

La e"er5>a e$%ec>,ca &e cor(e $e re&uce cua"&o el /"5ulo &e %o$c!" &e l ,l(ro $e acerca a K@*

U"a$ &e la$ le<e$ &e la )rcc!" %ara $u%er,ce$ $eca$ &e$l+a"(e$ &ce" ue la )rcc!" e$ "&e%e"&e"(e &el /rea a%are"(e &e co"(ac(o*

Se5" la (eor>a &e la a&.e$!" %ara e=%lcar el meca"+a&o &e la )rcc!" la )uer+a %ara %ro&ucr &e$l+ame"(o %ro&uce $ol&a&ura e" lo$ %u"(o$ &e co"(ac(o &e lo$ ma(erale$*

El /"5ulo &e "cl"ac!" &el ,lo e$ el /"5ulo ue .ace el ,lo co" la &recc!" &e a'a"ce me&o e" el %la"o &e

re)ere"ca*

El /"5ulo e" al %u"(a &e la .errame"(a e$ el /"5ulo ue .ace" lo$ %la"o$ &el ,lo < &el co"(ra,lo me&a"(e el %la"o &e re)ere"ca*

U"a cuc.lla &el (or"o $ la %u"(a &e la .errame"(a $e coloca %or e"cma &e la l>"ea &e ce"(ro$ el /"5ulo &e a(aue &$m"u<e*

E" u"a cuc.lla &e (ro+ar a me&&a ue el cor(e %ro5re$a $ e$ ue ella %u"(a &e la cuc.lla e$(a coloca&a %or

&eba6o &e la l>"ea &e ce"(ro$ el /"5ulo &e "c&e"ca $e "creme"(e cua"&o la .errame"(a $e acerca al ce"(ro* A* Re%re$e"(ar me&a"(e la$ %ro<ecco"e$ "ece$ara$ u"a

cuc.lla &e (or"ear &e %u"(a a5u&a aco(ar lo$ /"5ulo$ &e %o$c!" e "cl"ac!" &e l ,lo &e a(aue "c&e"ca$ "ormale$ &e$%u"(a &e la .errame"(a $e5" la "orma ISO*

0* Sobre la ma")e$(ac!" &el &e$5a$(e u; &)ere"ca e=$(e e"(re el ue $e %re$e"(a e" .errame"(a$ &e acero r/%&o < &e carburo Por u; 

C* Cua"&o $e recome"&a ace(e$ &e cor(e < cua"&o ?u&o$ ba$e &e a5ua e" el cor(e < &5a cual e$ el %r"c%al

be"e,co ue $e &e$ea e" ca&a ca$o*

D* E"umere lo$ cr(ero$ &e )alla &e u"a .errame"(a &e cor(e Por u; e$ m%or(a"(e e$(ablecer u" cr(ero &e )alla

(23)

17: E" u"a e=%ere"ca &e cor(e or(o5o"al $e .a &e$%re"&&o u" cau&al &e 'ru(a &e 1 cm3Bm" $e em%lea u"a cuc.lla co" /"5ulo &e a(aue ##@ < u" /"5ulo &e "cl"ac!" &e @ la

'eloc&a& &e cor(e e$ &e #@ mBm"* &el ma(eral &e$%re"&&o co" u" acor(ame"(o &el # al (ra"$)ormar$e e" 'ru(a* El a"/l$$ %o$(eror a la e=%ere"ca %erm(! e$(ablecer ue le

e$)uer+o me&o &e cor(e $obre el %la"o &e c+allame"(o e$ &e

1@8NBmm# < ue el coe,ce"(e a%are"(e &e )rcc!" e"(re la 'ru(a < la .errame"(a e$ &e @*K8* &e(erm"ar la )uer+a &e cor(e < al )uer+a "ormal

Da(o$ 6audal de &iruta EF 71%cm/min Gngulo de ataque  W 7220 Gngulo de incidencia X 7%0

8elocidad de corte 8c 720m/min

"s-uerzo sobre el plano de cizalladura s 710'I/mm2

6oeciente aparte de -raccin Y 70.>'

6omo su-re un acortamiento del 2% entonces ac 7 ao+0.?2

  b74.'0

:allando el ángulo de cizalladura

Z 742.40

EF 7Gc@8c 1%cm/min7Gc@20m/min Gc70.> m/min

(24)

 s7 As/Gs 10'I/mm2 @1.mm27As As 71>.>!'7140I b74.'0  W7220 [ 742.40 b5W; [ 7!.>!0

:allando la -uerza resultante 6os+!.>!0 7 As/Ar

Ar 7140I/cos+!.>!0 Ar 71%.> I

:allando la -uerza de corte tenemos 6os+21.'07 Ac/Ar

1%.>@cos+21.'0 7 Ac Ac 7 2>!.!4% I

:allando la -uerza normal a la -uerza de corte , tenemos

3en+21.'0 7 At/Ar 1%@3en+21.'7At At7 11?.0 I

18: Co" # %a$a&a$ 5uale$ &e re)re"(a&o $e e$(a arra"ca"&o e" (o(al u"a ca%a &e 9mm &e ma(eral  (em%o "e(o &e ca&a %a$a&a e$ &e 1*8 m"* La %e+a cl>"&r&a &e #@@mm &e &/me(ro e=(eror < 1@@ mm &e lo"5(u& (e"e u"a a5u6ero ce"(ral &e @ mm &e &/me(ro $e em%lea u"a 'eloc&a& &e cor(e &e #9 mBm" $e %ro&uce u"a '&a &e la .errame"(a &e 7.r$  el /"5ulo &e la cuc.lla e$ &e 1#@* Co"$&erar el ra"5o

&e (raba6o la %o(e"ca e$%ec>,ca &e cor(e e$ a%ro=ma&ame"(e co"$(a"(e 5ual @*@8Bm"Bcm3 &e(erm"ar4

a* El 'alor &el a'a"ce em%lea&o b* El 'olume" &e 'ru(a arra"ca&o c* La %o(e"ca me&a &e cor(e

&* La )uer+a &e cor(e Soluc!"

:allando el area de corte Gc7a@p  iempo de mecanizado m7 /a.n

6on la &elocidad de corte #ayámosle \ de QP(

(25)

a. :allando el a&ance empleado

1.'min7100mm/2@a@I a7100/1.'@41.% 7

1.!110mm/re&

b. 6audal de &iruta arrancado

EF 7Gc@8c Gc7a@P Gc71.!11@mm2

Gc74.%mm2 EF74.%@2! EF7 12'cm/min

c. :allando la potencia media de corte

D7Pc@EF +0.0'DFmin/cm@+12'.!!4cm/min7 Pc

Pc 7 !.2% DF

d. 6onocemos por teoría Pc 7 Ac@8c

Ac7+!.2%@10I.m @!0s/+2!m/min Ac 7 144>>.?' I

19: Su%o"5a ue e" u"a o%erac!" &e cor(e or(o5o"al la )uer+a &e )rcc!" F) e" la cara &e la .errame"(a e$(a &a&o %or *($*Aa e" &o"&e  e$ u"a co"$(a"(e ($ e$ la re$$(e"ca

a%are"(e a la c+alla&ura &el ma(eral < Aa e$ el /rea &e la $ecc!" &e 'ru(a* Mue$(ra ue e=$(e la relac!" $5ue"(e e"(r; el coe,ce"(e me&o &e )rcc!" e" la cara &e la

.errame"(a W el /"5ulo &e c+alla&ura X < el /"5ulo &e "ormal e)ec('o 

Soluc!"

*e la gura podemos obser&ar Ac 7 Ar cos+]05W OOOO..+1

As 7 Ar cos+[0; ]005WOOOO..+2 A- 7 Arsen +] OOOOOOOOO+ :allando el ángulo de cizallamiento

(26)

RESISTENCIA APARENTE DE CI2ALLADURA DEL MATERIAL

 s 7 As/Gs OOOOO+'

*989*9"I*) +2 entre + tenemos

pero como Y 7tan+] 7 coeciente de -riccin

*e la relacin de cizalladura tenemos ts 7 As/Gs sen +Z 7Gc/Gs

pero como por la relacin tenemos A- 7 D.ts.Ga de la relacin de corte Gc/Gs 7 ts

(27)

Pero O ángulo de cizallamiento

*esarrollando las ecuaciones y despe=ando Y tenemos

1? "n una pasada cilíndrica no se debe eceder de una -uerza de 2'1Jg5- siendo la potencia especíca de corte del material a mecanizar de 0.04D^min/cm.

*eterminar la máima pro-undidad de pasada que podría aplicarse para un corte que arranca un espesor de &iruta no de-ormada de 0.14mm , empleando una #erramienta monolo con un ángulo de de ataque de 120, ángulo de incidencia de %0 y el ángulo de posicin de de lo de 40

3olucin

*iámetro 7 '0mm #allando el espesor de &iruta

Ac 7 2'1Jg5- ac7a@sen+Dr

D70.04 DFmin/cm #allando el a&ance

P7_ ac/sen+Dr 7a M a70.2'mm

ac70.14mm Ac7 2'1@>.%1 I

Ac724!2.1 I  W7120

[ 7%0 la potencia especica de energía

tenemos

(28)

D r740 D7Ac/Gc Gc 7a@P 0.04@1.I.m/s@!0s/cmmin 7 242.1I/0.2'mm@P

Qealizando operaciones tenemos P 7 4.1mm

1% "n un proceso corte ortogonal utilizando un ángulo de ataque de 1'0 una &elocidad de corte de %0m/min, las -uerzas de corte y el empu=e con %>0I y !!?I respecti&amente, el espesor de la &iruta de-ormada es de 0.2' mm, y la razn de corte es de 0.. si el corte tiene una duracin de ' minutos luego

a "l calor generado en la zona de -riccin esOOOOOODV b "l calor generado en al zona cizalladura OOOOOO...DV

Soluc!" a. "l calor generado en la zona de -riccin Pm 78c@Ac Pm 7 %>0I@%0m/min Pm 7?1200m/min

6alor generado en 01 minuto como el tiempo es de 0'minutos el calor será

Pt 7?1200Im@'min/min 7 '!DV

b. 6alor generado en la zona de cizalladura Pt 7 P- ; Ps 555555555555555555555+1

Pt 7 calor generado en la zona de cizalladura P- 7 calor generado por la -riccin

Ps 7 calor generado por el empu=e P- 78o@ A- 55555555555555555555+2 8o/8c 7 rc 5555555555555 8o 7 8c@rc Ps 7 Pt 5 P-  P- 7 rc@8c@A- 7 1!>>% Im/min Qeemplazando en +2 P-71!00%Im@'min/min 7 %0.040DV "l calor generado en la zona de cizalladura Ps 7+'!5%0.040DV Ps 72?'.>!DV

(29)

1> *eben tornearse 200 barras de %0mm de diámetro y 00mm de largo #asta !'mm en 1'0mm de su longitud. "l acabado supercial y la precisin requeridos #acen necesario un ligero corte de acabado, despuCs del debastado. "ste se #ace a máima potencia. a pasada de acabado se #ará con un a&ance de 0.1mm, una &elocidad de corte de 1.'m/s y la potencia máima.

3i el torno tiene un motor de 2DF y una eciencia de %' 6alcula el tiempo total de produccin en Jilo/segundos +Ds para el lote de piezas.

6onsidere que la energía especica de corte del material es de 2.? UV/m, el tiempo de regresar la #erramienta al comienzo del corte es 1's, y el tiempo gastado en montar y desmontar una pieza es de 120s. 3olucin *atos G70.1 mm 8c71.'m/s Pm72DF n7'0 J 7 2.?UV/m *17 %0 mm *2 7 !' mm :allando la pro-undidad de pasada

la potencia del motor Pc/n 7 Pm Pc 7 Pm@n72DF@0.' Pc 71DF55555555555555 #allando la energia de corte tenemos

D 7 Pc/EF EF 7 caudal de &iruta EF 7 8c@Gc donde Gc 7a@P Gc 7 +0.1mm+?.'mm7 0.>?'mm2  EF7+0.1+?.' +1.'cm/min EF 71.4!2'cm555555555555555555555Pc 7 D@EF 555555555Pc 72.?@10> V/s@1.4!2'@105!m/s Pc 7.>>2!@10 V/s 555555555555555Pc 74DF

(30)

6omo se puede obser&ar la potencia que necesitamos es mayor que lo que nos proporciona la nuestro motor entonces tenemos que

reducir el n`mero de pasadas. 4DF 1DF

con 2 pasadas tampoco cumple la condicin ?.'/2 7

.2' mm 2DF 1DF

6on  pasadas tampoco cumple la condicin ?.'/ 7 2.' mm

1.DF1DF

con 4 pasadas si cumple la condicin P7?.'mm/4 7

1.?'mm EF 7+1.%?'mm+0.1mm+1.'m/s 7 EF70.!'!2'@105!m/s D7Pc/EF 555555555555555555555555+D+EF 7 Pc555555555555555 Pc72.?@10>V/m@0.!'!@105!cm/s Pc 7 0.>>%1 D^ 1 DF0.>>%1 DF "l tiempo de mecanizado  m 7/n@a

Iecesitamos #allar el numero de re&oluciones de las &elocidades de corte tenemos

 m 71'0mm/+0.1mm+'.>!% 7 1>.2s

6omo se darán 4 pasadas tenemos el tiempo gastado en montar y desmontar una pieza es de 120s ; el tiempo de regresar la

#erramienta al comienzo del corte es de 1's

1's@4 7 !0s el tiempo total empleado es m 7 montar ; regreso ;  mecanizado

 m 7 +120s ; 1>.2s ; !0s 7 ?.2 7 !.22 minutos

20 na barra de '0mm de diámetro &a #a ser roscado en 2'0mm de su longitud en un torno. "l ángulo de la rosca es de !00, el paso 2.'mmy el diámetro eterior de la rosca '0mm.

a. 6uántas pasadas serán necesarias para realizar la operacin si se limita el espesor de la &iruta de-ormada a 0.1mm_

b. 3i la -recuencia rotacional de la pieza es de 0.0%s51 y el regreso de la #erramienta y embrague del carro con el tornillo patrn

(31)

despuCs de cada pasada toman 20s.6ual será el tiempo total de la produccin_

3olucin

Paso 7 a&ance 72.'mm P7a@sen+Dr

P72.'mmsen+!00 P 72.1!>' mm

6omo s obser&ara la operacin está limitada a un espesor de &iruta de 0.1 mm

\ de pasadas 7P/ac 7 \de pasadas

72.1!>'/0.171!.!'4

Poniendo a numero entero 1? pasadas que se realizaran.

3i la -recuencia rotacional del a pieza es de 0.%s51 como tenemos que despuCs de cada pasada se emplean 20s entonces tendremos

20@1?7140s que se emplearan cuando la maquina regresa cuando se #ace el tornillo.

 m7 /a@I m72'0mm/2.'mm@0.%s 712' s

 iempo total es la suma de los tiempos total 712's;140s 7 2!4's

21 "l a&ance trans&ersal en una OO."l sistema de trinquete es accionado por al mani&ela de la limadora de manera que la uNa produce un giro al rueda de trinquete , el arco correspondiente a los dientes . a limadora traba=a a razn de !0carreras por minuto y la rueda del trinquete tiene 20 dientes

• "l a&ance utilizado esOOOOOOO

• el menor tiempo para mecanizar una supercie de 10 100mm

ba=o las condiciones descritas es OOOOOOOO min

Figure

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References