Informe Laboratorio N°2

Integrantes: Camilo Araya

Claudio Vargas

Asignatura: Proceso de fabricación II

Profesor: Ladislao Arce

Fecha: 28-04-2014

ÍNDICEÍNDICE.......................................................................................................................2INTRODUCCIÓN......................................................................................................3OBJETIVOS...............................................................................................................4RESUMEN TEÓRICO...............................................................................................5Rugosidad..............................................................................................................................5

Viruta.....................................................................................................................................5

Ángulos de las herramientas.................................................................................................6

Torno.....................................................................................................................................6

MÁQUINAS Y EQUIPOS.........................................................................................7Rugosímetro..........................................................................................................................7

Tester de rugosímetro...........................................................................................................7

Torno paralelo de precisión...................................................................................................7

Porta placa y placa................................................................................................................9

Pie de metro..........................................................................................................................9

Llave de ajuste.......................................................................................................................9

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL..................................................................10ANÁLISIS DE EXPERIENCIA...............................................................................11Datos herramientas de corte...............................................................................................11

Parámetros técnicos............................................................................................................12

Trabajo de afinado...............................................................................................................12

Velocidad de corte (Vc).......................................................................................................12

Número de revoluciones (n [rpm])......................................................................................13

Rugosidad............................................................................................................................14

Datos de rugosidad obtenidos.............................................................................................14

Calculo de rugosidad teórica por formula...........................................................................15

Cálculo rugosidad teórica por diagrama..............................................................................15

Rugosidad media.................................................................................................................17

Gráficas de comparación.....................................................................................................18

Tipo y calidad de viruta........................................................................................................19

CONCLUSIONES Y COMENTARIOS...................................................................20BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................22

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INTRODUCCIÓN

Desde el tiempo de la revolución industrial el hombre se ha dedicado a perfeccionar, inventar y sofisticar maquinarias e herramientas que le han ayudados hasta la actualidad. En el transcurso de todo este tiempo el hombre ha desarrollado diferentes técnicas de fabricación es así como este llego a el proceso mecánico de arranque de viruta que es el proceso que analizaremos a continuación de esta introducción y los tipos de rugosidad que van quedando en el material después de cada arranque de viruta.

Entendemos por viruta a aquellos resto que se forman al penetrar en un material un filo de una herramienta de corte siendo esta de gran utilidad a quienes requieran tener una mayor información sobre este este ámbito de los materiales y su respectiva mecánica.

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OBJETIVOS

Analizar los diferentes tipos de calidades superficiales que existen en un pieza torneada con una revolución determinada y distintos tipos de avances. Además saber reconocer cada una de ellas.

Diferenciar cada tipo de viruta y lograr a determinar los factores de funcionamiento de la pieza torneada.

Calcular y graficar los tipos de rugosidad

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RESUMEN TEÓRICO

Rugosidad

La rugosidad son un conjunto de irregularidades que posee una superficie.

La rugosidad superficial permite definir la microgeometría de las superficies para hacerlas válidas para la función que se le haya sido realizada. Es un proceso que por lo general habrá que realizar para corregir las ondulaciones y la forma que pudiese presentar las distintas superficies durante su proceso de fabricación ya sea forja, laminación, fundición, etc.

En el sistema internacional la unidad de la rugosidad es el micrómetro (micra) y esto es 1micra= 1µm= 0,000001 m= 0,001 mm

Para medir la rugosidad de las piezas se necesita instrumentos electrónicos llamados rugosímetro, que son los que miden la profundidad de la rugosidad (Rz) y el valor de la rugosidad media (Ra) expresada en micras.

Viruta

Son los restos que se forman al penetrar un material con el filo de una herramienta, donde se puede observar los siguientes efectos: formación de grieta (ocurre cuando la velocidad de corte es muy rápida), escurrimiento de la viruta, recalcado del material, etc. .Además cabe señalar que existen diferentes tipos de virutas los cuales son:

Viruta plástica: son aquellas que se producen con materiales tenaces, grandes ángulos de ataque y elevada velocidad de corte

Viruta cortada: Es aquella que se obtiene al trabajar con materiales tenaces y con velocidades de corte pequeñas

Viruta de arranque: Este tipo de viruta se obtendrá al trabajar con función gris, bronce rojo, etc. (agrios) con pequeños ángulos de ataque y reducida velocidad de corte.

Otra clasificación de la viruta es por la de su forma, la que está dada principalmente por el tipo de material además hay otros factores que influyen en esto como el procedimiento del trabajo, la sección transversal de la viruta , su velocidad de corte la forma de la herramienta ocupada, su lubricación entre otras cosas.

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Las formas que se puede encontrar la viruta son: en forma de aguja, en forma de bastones, trozos espirales o helicoidales, desmenuzadas, espirales neta, trozos cortos de cinta, hélices cortas y estrechas, en forma de ovillo, viruta de sesgo, hélices largas.

Ángulos de las herramientas

Ángulo de incidencia (): le da a la herramienta un espacio con relación a la pieza. Un espacio insuficiente impedirá la acción libre de corte a la herramienta y produce un desgaste rápido del flanco.

Ángulo de ataque ():un ángulo del filo () mayor de 90º significa que el ángulo de ataque es negativo y así viceversa si el ángulo de filo() es menor a 90º

Ángulo de inclinación ():es al ángulo entre la inclinación del filo principal y el eje de la pieza

Ángulo de posición ():es el ángulo en el cual el filo de corte con la superficie de la pieza forman una línea en la dirección del avance. El ángulo de posición decide el tipo de herramienta a usar. Este ángulo tiene un efecto directo en el espesor de la viruta y en el tamaño y dirección de las fuerzas de corte.

Torno

El torno es un a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar, mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado.

.

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MÁQUINAS Y EQUIPOS

Rugosímetro

Marca: HOMMELTESTER

Procedencia: ALEMANIA

Tester de rugosímetro

Marca: HOMMELTESTER

Procedencia: ALEMANIA

Torno paralelo de precisión

Marca: PINACHO

Fabricante: METOSA

Procedencia: ESPAÑA

Modelo: S-90/165

Características Técnicas:

Capacidad:

Altura de punto: 165

Distancia entre puntos: 750-1000

Diámetro admitido sobre bancada: 335

Diámetro admitido sobre escote: 490

Diámetro admitido sobre carro longitudinal: 310

Diámetro admitido sobre carro transversal: 175

Anchura de la bancada: 250

Longitud del escote delante del plato liso: 120

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Cabezal:

Agujero de husilla principal: 42

Nariz del husillo principal: DIN 55027-5

Cono morse del husillo principal: 4

Avances y pasos:

44 Avances longitudinales: 0.05- 0.75

44 Avances transversales: 0.025- 0.375

44 Pasos metricos: 0.5 – 7.5

44 Pasos withworth en hilos por ““: 60 - 4

44 Modulares: 0.25- 3.75

44 Paso Diametral picth: 120 – 8

Paso del husillo patrón: 6

Carros:

Recorrido del carro transversal: 245

Recorrido del carillo: 120

Dimensiones máximas de la herramienta: 16X16

Contrapunto:

Diámetro de la caña del contrapunto: 48

Recorrido de la caña del contrapunto: 140

Cono morse del contrapunto: 3

Motor:

Potencia del motor principal en CV: 3

Potencia de la motobomba en CV: 0.07

Lunetas:Página8

Capacidad de la fija mínima: 10- 115

Capacidad de la móvil mínima: 10 - 70

Porta placa y placa

Porta Placa: MTJNR 2020K-16W

Placa: TNMG16 0404-PM

λ= -6° (ángulo de inclinación)

α= 0° (ángulo de incidencia)

γ= -6° (ángulo de ataque)

κ= 75° (ángulo de posición)

Rℇ=0.4 mm (radio de punta)

Pie de metro

Marca: Mitutoyo

Llave de ajuste

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

En esta experiencia se realizó un torneado a una pieza SAE 1020 para su posterior análisis.

Primeramente se realizó un breve análisis teórico relacionado con los parámetros técnicos; como velocidad de corte, número de revoluciones, avances y profundidad de corte, posteriormente se procedió a analizar los datos de la herramienta de corte a utilizar en el proceso y examinar los códigos de “SANDVIK” para la identificación y observación de las características de la herramienta de corte y su porta-plaquita.

Ya identificada la herramienta y el porta-plaquitas se procede a realizar el proceso de torneado con la selección de avances, velocidad de corte y la profundidad de corte. Ya seleccionados dichos datos se procede con el proceso de torneado, explicando las partes fundamentales del torno y posteriormente se realiza el proceso con su posterior recolección de viruta, repitiendo el proceso en cada avance.

Ya torneada la pieza con cada uno de los avances, se procede con un breve resumen teórico de rugosidad y calidad superficial para finalmente realizar un análisis de rugosidad con un rugosímetro.

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ANÁLISIS DE EXPERIENCIA

Datos herramientas de corte

En esta experiencia de torneado se utilizó un tipo específico de herramienta de corte, el cual se especifica a continuación:

Según catálogo “SANDVIK coromant” la herramienta de corte y la porta herramienta utilizadas, según norma ISO, se especifican en la siguiente tabla:

Tabla 1.- porta herramienta

Código SANDVIKMTJNR-2020K-16W

Claves de código

Sistema de sujeción M

Forma de plaquita T Triangular (60°)

Tipo de porta-placa Jángulo de posición: 93°ángulo de ataque: -6°ángulo de inclinación: -6°

Ángulo de incidencia de la plaquita

N

Sentido de avance R

Ancho por alto2020

Longitud de herramienta con mango

K 125 [mm]

Longitud arista de corte 16L=16 [mm]

Opción del fabricante W Diseño de cuña

8

Tabla 2.- plaquita de torneado

Código SANDVIK

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TNMG-160404-MFClaves de código

Forma de la plaquita T Triangular

Ángulo de indecencia de la plaquita N

Tipo de tolerancia M ±0,10

Tipo de plaquita G

Tamaño de plaquita 16

Longitud de filo = 16 [mm]

Espesor de plaquita (S) 04 04 → S = 4,76 [mm]

Radio de punta 04 0,4 [mm]

Tipo de trabajo MF Alta productividad

Parámetros técnicos

Trabajo de afinado

El catálogo “SANDVIK coromant” recomienda un avance de entre 0,1 y 0,3 [mm/rev] y una profundidad de corte (ap) de entre 0,5 y 1,5 [mm].

En este caso la profundidad de corte seleccionada es de 1,5 [mm].

Velocidad de corte (Vc)

Según formula la velocidad de corte viene dado por:

V c=dt=π∗d

t [ mmin ]

También se puede hallar, tabulado, el valor de la velocidad de corte en el catálogo ¨SANDVIK” según material de la pieza y material de la herramienta.

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Número de revoluciones (n [rpm])

Según formula el número de revoluciones viene dado por:

n=V c∗1000

π∗d[RPM ]

Donde d = 45 [mm]

Según el catálogo “SANDVIK” la velocidad de corte recomendada es de entre 300 a 440 [m/min], eligiéndose una velocidad de 370 [m/min].

Al introducir este valor en la ecuación de número de revoluciones nos da:

n=V c∗1000

π∗d=370∗1000

π∗45=2617 [ RPM ]

Como la velocidad máxima generada por el torno es de 2000 [rpm] se debe modificar la velocidad de corte:

V c=n∗π∗d1000

=282 [ mmin

]

El cual está dentro de los márgenes tabulados, que es de entre 205 y 300 [m/min].

Rugosidad.

Datos de rugosidad obtenidos

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En esta experiencia se trabaja con una velocidad de corte de 282 [mm/min] y a una profundidad de corte de 1,5 [mm].

Según los datos obtenidos en la medición de rugosidad de la superficie de la pieza de acero torneada, se pueden obtener las siguientes tablas:

Tabla 3.-

Avance [mm/rev] Rt [µm] Ra [µm]

0,20

9,66 1,9111.42 1,919,94 1,9011,66 1,9311,4 1,93

0,25

15,84 3,9615,70 3,9515,58 3,9715,34 3,9215,62 3,94

0,30

21,24 4,820,34 4,7519,98 4,7120,70 4,6921,68 4,74

Con Rt la rugosidad total y Ra la rugosidad media

Promediando los valores para cada avance se obtiene:

Tabla 4.-

Avance [mm/min] Rt [µm] Ra [µm]

0,20 10,816 1,916

0,25 15,616 3,948

0,30 20,788 4,738

Calculo de rugosidad teórica por formula.

El valor teórico de la rugosidad total [Rt] se puede calcular con la siguiente fórmula:

Rt=f 2∗1000

8 r ε

[µm ]

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Donde:

Rt= rugosidad total [µm].

r ε = radio de punta [mm]

f = avance [mm].

Por lo tanto los valores teóricos para cada avance, siguiendo la formula, son:

Rt = 12,500 [µm] para el avance de 0,2 [mm/rev] Rt = 19,530 [µm] para el avance de 0,25 [mm/rev] Rt = 28,125 [µm] para el avance de 0,3 [mm/rev]

Cálculo rugosidad teórica por diagrama.

Ahora si entramos al diagrama con el valor de radio de punta (0,4 [mm]) y los valores de avance podremos obtener los valores de rugosidad total correspondiente a cada avance.

Tabla 5.-

Avance [mm/min] Rt [µm] teórico Rt [µm] diagrama0,20 12,500 10,000

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0,25 19,530 15,9000.30 28,125 23,300

Se puede observar en esta tabla que en el primer avance ambos valores son bastante cercanos, pero a medida que aumenta el avance, también aumenta la diferencia entre ambas rugosidades.

Comparando el valor de la rugosidad total obtenida por el rugosímetro con los valores teóricos obtenidos tanto por formula como por diagrama, se obtiene la siguiente tabla:

Tabla 6.-

Avance [mm/min] Rt [µm] rugosímetro Rt [µm] teórico Rt [µm] diagrama0,20 10,816 12,500 10,0000,25 15,616 19,530 15,9000.30 20,788 28,125 23,300

Comparando los tres resultados se puede notar que tanto la rugosidad total obtenida con el rugosímetro como la obtenida por el diagrama son bastante símiles, discrepando entre ellas la rugosidad total obtenida por formula

Rugosidad media.

Encontrados por formula, los valores de rugosidad total es posible encontrados los valores teóricos de rugosidad media mediante la siguiente tabla:

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Tabla 7.-

Los valores precisos de rugosidad media tabulados se obtienen interpolando los valores de rugosidad total, obteniéndose la rugosidad media plasmada en la siguiente tabla:

Tabla 8.-

Avance [mm/min]

Rt [µm] rugosímetro

Ra [µm] rugosímetro

Rt [µm] teórico

Ra [µm] tabla

0,20 10,816 1,916 12,500 2,600

0,25 15,616 3,948 19,530 4,287

0.30 20,788 4,738 28,125 6,713

Además, según el código de triangulo de “SANDVIK” se puede ver que para el avance de 0,2 y 0,25 [mm/rev] se puede obtener un acabado superficial de tipo afinado, mientras que en el avance de 0,3 [mm/rev] se puede obtener desde un acabado de tipo debastado hasta uno de tipo afinado.

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Gráficas de comparaciónEn la gráfica de arriba se observa claramente, lo antes descrito, mostrándose una similitud

entre la rugosidad total obtenida de forma experimental y la rugosidad obtenida del diagrama. Cabe destacar que a medida que aumenta el avance, aumenta la rugosidad

A diferencia de la gráfica anterior, en esta se ve una clara diferencia entre los valores obtenidos experimentalmente y los obtenidos de forma teórica observándose un comportamiento casi lineal en la rugosidad media obtenida por tabla.

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50

1

2

3

4

5

6

7

8

rugosidad media v/s avance

Avance [mm/rev]

rugo

sida

d m

edia

[µm

]

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50

5

10

15

20

25

30

rugosidad total v/s avance

Avance [mm/rev]

Rugo

sida

d to

tal [

µm]

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Tipo y calidad de viruta

Al observar y analizar las virutas de acero SAE 1020 de los 3 avances, se puede ver que para estos, la viruta tiene ciertas características similares entre sí, siendo la principal su forma en espiral o forma helicoidal. En lo referente a las diferencias entre los avances destaca el tamaño y grosor de cada una las virutas obtenidas siendo las más grandes y gruesas las de la primera muestra con un avance de 0.3 [mm/rev], seguido de la segunda muestra con un avance de 0.25 [mm/rev] y finalmente las más pequeñas y finas fueron las de la tercera muestra con un avance de 0.2 (mm/rev).

En la siguiente tabla se ven las longitudes promedio de cada muestra:

Avance [mm/min]

Longitudes promedio de viruta [mm]

0,20 4,200,25 5,750.30 8,50

El tipo de viruta obtenido se encuentra bastante cerca del rango de virutas normales.

CONCLUSIONES Y COMENTARIOS

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En términos generales, uno de los puntos que cabe destacar es la correcta selección de la herramienta de corte (para la pieza a tornear), velocidad de corte y avance para un correcto acabado superficial de la pieza, cuidando de no dañar la maquinaria y herramientas de corte utilizadas, además de asegurar la integridad física del operario.

En referencia al avance se puede inferir que a mayores rangos de este, la calidad superficial tiende a disminuir considerablemente, obteniendo valores de rugosidad bastante altos. Por lo que menores avances serian apropiados.

Los valores de rugosidad obtenidos con el aparato de medición entrega información real de las características de la superficie del material trabajado, por lo tanto se puede confiar en estos valores.

En relación a los valores teóricos de rugosidad, en comparación a los valores reales, se puede inferir que estos son solo aproximaciones matemáticas que dejan de lado varios aspectos que influyen en el proceso de torneado, aunque son de bastante ayuda en ocasiones en las cuales no se dispone del equipos o medios adecuados para la medición de rugosidad.

Los valores de rugosidad entregados por el diagrama son más próximos a los reales ya que estos datos son obtenidos empíricamente pero realizados en condiciones ideales de operación, considerando factores tales como el ambiente de trabajo, modo de operación y estado de la maquinaria.

En términos de la de la velocidad de corte es recomendable saber los parámetros de revoluciones del torno para no dañar el equipo.

Otro punto importante en relación a la herramienta de corte es que según, el diagrama el avance de 0,3 [m/min] no sería adecuado para una herramienta de radio de punta de 0,4 [mm] ya que estaría al límite de esta curva. Si se va atrabajar en esas condiciones, lo recomendable seria trabajar con una herramienta de corte cuyo diámetro de punta sea mayor.

La forma casi lineal de la curva de la rugosidad media obtenida por tabla demuestra su naturaleza teórica por lo que no es un medio tan certero al momento de obtener valores de rugosidad media, aun así, si se puede utilizar si no se dispone de la instrumentación necesaria.

En relación a el tipo y calidad de la viruta se puede inferir que la viruta se de tipo continua ya que el tipo de acero que se utilizó es un acero SAE 1020, que es considerado un

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acero dúctil y la viruta obtenida calza con el tipo de viruta que genera este tipo de materiales.

La mayor longitud de viruta obtenida en el avance de 0,3 [m/min] demuestra que la velocidad de avance es muy alta para la herramienta seleccionada considerando, además, un radio de punta pequeño. Obviamente la solución sería disminuir la velocidad de avance, o en su defecto, utilizar una herramienta cuyo radio de punta sea mayor.

Otro punto importante a considerar en este ámbito es que hay que tener sumo cuidado con el tamaño de viruta ya que este puede interferir en el maquinado y obstaculizar la visión de operario dificultando el proceso. Este problema se soluciona con la inclusión de un rompe viruta en la plaquita, que retuerce la viruta y la quiebra en tramos cortos.

Como conclusión final, se puede decir que la relación que existe entre la geometría de la plaquita, la velocidad de avance, el material a tornear, la velocidad de corte y las características del torno es sumamente fuerte y por ende es necesario saber los parámetros en cuales se está trabajando para obtener un buen resultado.

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BIBLIOGRAFÍA

http://www.sandvik.coromant.com/es-es/knowledge/general_turning/troubleshooting-/pages/default.aspx

http://pdf.directindustry.es/pdf/sandvik-coromant/herramientas-torneado-torneado-general/14460-306581.html

http://materias.fi.uba.ar/6715/Material_archivos/Apuntes%20Ing.%20Castro/67.15%20Unidad%202.pdf

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