laboratorio 1 de procesos

8/19/2019 Laboratorio 1 de Procesos

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Universidad de La Serena

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Mecánica

Laboratorio N°1 Procesos de Fabricación I

Integrantes: Manuel Araya Araya.

Andrea Henríquez Castillo.

Profesor: José Castillo.

Fecha de entrega: 07/12/2015

Nombre de líder: Andrea Henríquez Castillo.

Resumen

En el presente informe de laboratorio se mostrara el funcionamiento, montaje y calibración del

dinamómetro utilizado para determinar la curva de carga flexión en la mesa de una limadora,

además de describir esta máquina herramienta y el movimiento que realiza uno de sus

componentes principales que es el carnero.

Abstract

In this report laboratory operation, installation and calibration of the dynamometer used for

determining the load curve bending a shaper table and describe this machine tool and motion that

makes one of its main components is the show ram.


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INTRODUCCIÓN

Si necesitamos realizar un estudio que permita conocer la influencia de la fuerza de corte vertical y

horizontal, que en el torneado o limado cambia de magnitud en la medida en que cambia la medida

de los ángulos del buril, requeriremos de un instrumento de medición que conocemos por

dinamómetro. Conocer estas fuerzas de corte en operaciones de desbaste por ejemplo en el proceso

de torneado, permite relacionar la influencia que tiene el ángulo de corte de la cuchilla relativo al

consumo de potencia de la máquina herramienta. Si se tiene un mal ángulo o un afilado irregular en

la herramienta de corte esto significará un mayor consumo de energía, que se traducirá en elevados

costos de operación y afectara en el precio de producción de las piezas a trabajar.

MARCO TEÓRICO

La limadora mecánica es una máquina herramienta para el mecanizado de piezas por arranque de

viruta, mediante el movimiento lineal alternativo de la herramienta o movimiento de corte.

Figura 1.1 Partes de una limadora.

La mesa que sujeta la pieza a mecanizar realiza un movimiento de avance transversal, que puede

ser intermitente para realizar determinados trabajos, como la generación de una superficie plana o

de ranuras equidistantes. Asimismo, también es posible desplazar verticalmente la herramienta o la

mesa, manual o automáticamente, para aumentar la profundidad de pasada.La limadora mecánica permite el mecanizado de piezas pequeñas y medianas y, por su fácil manejo

y bajo consumo energético, es preferible su uso al de otras máquinas herramienta para la

generación de superficies planas de menos de 800 mm de longitud.


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Componentes principales:

-Bancada: es el elemento soporte de la máquina, aloja todos los mecanismos de accionamiento,suele ser de fundición y muy robusta. Está provista de guías horizontales sobre las que deslizan el

carnero y dos guías verticales sobre las que puede desplazarse verticalmente la mesa.

-Guías-Mesa: sobre las guías verticales de la parte frontal de la bancada se apoya un carro provisto deguías horizontales sobre las que se desplaza la mesa propiamente dicha, por tanto puede moverse

verticalmente por desplazamiento vertical del carro.

-Carnero o carro: es la parte móvil de la máquina, desliza sobre guías horizontales con forma de colade milano, situadas en la parte superior de la bancada y en cuya parte frontal hay una torreta

provista de un portaherramientas en el que se fija la herramienta de corte.

-Mecanismo de accionamiento del carnero: Hay varios tipos: por cremallera, por palanca oscilantey plato-manivela o hidráulico.

Movimientos de la Limadora

-Movimiento Principal o de Corte (Herramienta).-Movimiento de Avance (Mesa).

-Movimiento de Ajuste o Profundidad (Carro porta

Herramienta).

La cepilladora es una máquina que trabaja según

los principios del cepillado mecánico. El

movimiento de corte en el cepillado lo tiene la

pieza, que se desplaza longitudinalmente; el

movimiento de avance y el movimiento de

penetración lo tiene la herramienta, al moverse

transversal y verticalmente de forma adecuada. Enel Limado el movimiento de corte solo lo tiene la

Herramienta y la pieza, tiene un movimiento

transversal.

El movimiento de corte se divide en dos fases bien

diferenciadas: la carrera de trabajo y la carrera de

retroceso. Durante la carrera de trabajo, la mesa

debe acelerarse hasta alcanzar la velocidad de

trabajo y después frenarse hasta el reposo. La

carrera de retroceso empieza con velocidad inicial

nula hasta llegar a la velocidad que se mantiene

durante un cierto tiempo, para alcanzar,

finalmente, el reposo después de un breve periodo

de frenado.

Para disminuir el tiempo empleado en la carrera de

retroceso, efectuada en vacío (es decir, que

durante aquella la herramienta no corta viruta).


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EXPERIENCIA

Objetivo:

Demostrar el funcionamiento, montaje y calibración del dinamómetro en la máquina-herramienta.

Instrumentos y accesorios:

Dinamómetro “TECQUIMENT PE.1”.

Indicadores de cuadrante “MERCER”.

Falsa herramienta.

Plantilla de posición de la herramienta.

Marco de carga y porta pesas.

Pesas de 5 y 10Kg.

Material:

No se usa material.

Dinamómetro

El dinamómetro para torno es un dispositivo empleado para medir fuerzas de corte en las

herramientas empleando el montaje en la torreta. La aplicación principal del dinamómetro es la

medición de la fuerzas de corte en operaciones de torneado. También puede ser usado para la

calibración de la medición de fuerzas en dispositivos de monitoreo de herramientas.

Indicador de cuadrante

Llamado también reloj comparador, consiste en una caja metálica atravesada por una varilla o

palpador desplazable axialmente en algunos milímetros (10 mm para comparadores centesimales y

1 mm. para comparadores milesimales). En su desplazamiento la varilla hace girar, por medio de

varios engranajes, una aguja que señalará sobre una esfera dividida en 100 partes el espacio

recorrido por el palpador, de tal forma que una vuelta completa de la aguja representa 1 mm. De

desplazamiento del palpador y, por consiguiente, una división de la esfera corresponde a 0.01 mm

de desplazamiento del mismo. Una segunda aguja más pequeña indica milímetros enteros.

El reloj comparador es un instrumento de medición que se utiliza en los talleres e industrias para la

verificación de piezas y que por sus propios medios no da lectura directa, pero es útil para comparar

las diferencias que existen en la cota de varias piezas que se quieran verificar. La capacidad para

detectar la diferencia de medidas es posible gracias a un mecanismo de engranajes y palancas, que


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van metidos dentro de una caja metálica de forma circular. Dentro de esta caja se desliza un eje,

que tiene una punta esférica que hace contacto con la superficie. Este eje al desplazarse mueve la

aguja del reloj, haciendo posible la lectura directa y fácil de las diferencias de medida.

La precisión de un reloj comparador puede ser de centésimas de milímetros o incluso de milésimas

de milímetros micras según la escala a la que esté graduado. También se presentan en milésimas de

pulgada.

El mecanismo se basa en transformar el movimiento lineal de la barra deslizante de contacto en

movimiento circular que describe la aguja del reloj.

El reloj comparador tiene que ir incorporado a una galga de verificación o a un soporte con pie

magnético que permite colocarlo en la zona de la máquina que se desee.

Es un instrumento muy útil para la verificación de diferentes tareas de mecanizado, especialmente

la excentricidad de ejes de rotación.

Componentes de un dinamómetro:

Componentes:

Componentes:

1. Carátula.2. Aguja principal.3. Arillo.4. Vástago.5. Husillo.6. Punta de contacto.7. Aguja cuenta vueltas.8. Indicadores pasa / no pasa.9. Capuchón.


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Procedimiento:

1. Montar el dinamómetro sobre la mesa de una limadora de modo que se pueda calibrar la

componente vertical.

2. Ensamblar la falsa herramienta en la perforación cuadrada del dinamómetro fijándola en

su posición adecuada por medio de la plantilla.

3. Colocar el indicar de cuadrante en cero y el marco de carga sobre la falsa herramienta, por

medio de una bolita de acero.

4. Cargar el dinamómetro por intermedio del porta pesas con incrementos de carga de 10

Kg., anotando la deflexión producida por los instrumentos de carga aplicados.

5. Repetir la lectura y anotaciones al descargar el dinamómetro.

6. Repetir el procedimiento para la componente horizontal, comprobando por medio de un

nivel la posición horizontal del dinamómetro.

Datos medidos

La tabla 1.1 muestra los datos medidos para la presente experiencia, en donde el peso está medido

en kilogramos y la carga y descarga en milímetros.

PesoComponente Vertical Componente Horizontal

Carga Descarga Carga Descarga

0 0,000 0,000 0,000 0,001

10 0,004 0,040 0,003 0,004

20 0,008 0,008 0,008 0,00830 0,012 0,013 0,012 0,013

40 0,016 0,016 0,016 0,018

50 0,020 0,022 0,020 0,022

60 0,024 0,026 0,025 0,026

70 0,029 0,030 0,030 0,030

80 0,034 0,034 0,034 0,035

90 0,038 0,038 0,039 0,039

Tabla 1.1 Datos medidos en la experiencia.


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Figura 1.2 Gráfica de Carga y Descarga en la componente vertical.

Regresión Lineal: (Componente Vertical)

Las líneas de tendencia arrojadas por el programa fueron las siguientes:

ó = 0,4231 ∗ − 0,5395

ó = 0,4291 ∗ − 0,2099

Figura 1.3 Gráfica de Carga y Descarga en la componente horizontal.

0

10

20

3040

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40

C a r g a A

p l i c a d a

[ K g ]

Deformación [ m]

Componente Vertical

Carga Descarga

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

C a r g a A p l i c a d a [ K g ]

Deformación [ m]

Componente Horizontal

Carga Descarga


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Regresión Lineal: (Componente Horizontal)

Las líneas de tendencia arrojadas por el programa fueron las siguientes:

ó = 0,4378 ∗ − 0,9989

ó = 0,4322 ∗ + 0,1539

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Según los datos medidos solo existe deformación residual en la descarga de pesos en la componente

horizontal, por lo tanto, para un caso real hay que tener en cuenta el hecho de que cuando en la

limadora, la herramienta retroceda de forma horizontal con respecto a la pieza, existirá una

desviación de orden de micrómetros que podría ser despreciable dependiendo del grado de

precisión requerido para la pieza mecánica terminada. Se calculó también los errores para cadapunto, error promedio y desviación estándar:

Peso

Deflexión [m]

Componente Vertical

Carga v. regresion % error Descarga v. regresion error

0 0,00E+00 -9,27E-07 0,0 0,00E+00 -5,82E-07 0,0

10 4,00E-06 3,15E-06 21,4 4,00E-05 3,50E-06 91,2

20 8,00E-06 7,22E-06 9,8 8,00E-06 7,59E-06 5,1

30 1,20E-05 1,13E-05 5,9 1,30E-05 1,17E-05 10,240 1,60E-05 1,54E-05 4,0 1,60E-05 1,58E-05 1,5

50 2,00E-05 1,94E-05 2,8 2,20E-05 1,98E-05 9,8

60 2,40E-05 2,35E-05 2,0 2,60E-05 2,39E-05 8,0

70 2,90E-05 2,76E-05 4,9 3,00E-05 2,80E-05 6,6

80 3,40E-05 3,17E-05 6,9 3,40E-05 3,21E-05 5,6

90 3,80E-05 3,57E-05 6,0 3,80E-05 3,62E-05 4,8

% error final 2,8 % error final 4,0

σ 8,4 σ 30,8

Tabla 1.3 Error entre datos empíricos y regresión en la componente vertical.


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Peso

Deflexión [m]

Componente Horizontal

Carga v. regresion % error Descarga v. regresion % error

0 0,00E+00 -4,82E-07 0,0 1,00E-06 1,20E-06 0,0

10 3,00E-06 4,14E-06 37,9 4,00E-06 5,80E-06 45,0

20 8,00E-06 8,75E-06 9,4 8,00E-06 1,04E-05 30,030 1,20E-05 1,34E-05 11,4 1,30E-05 1,50E-05 15,4

40 1,60E-05 1,80E-05 12,4 1,80E-05 1,96E-05 8,9

50 2,00E-05 2,26E-05 13,0 2,20E-05 2,42E-05 10,0

60 2,50E-05 2,72E-05 8,9 2,60E-05 2,88E-05 10,8

70 3,00E-05 3,18E-05 6,1 3,00E-05 3,34E-05 11,3

80 3,40E-05 3,65E-05 7,2 3,50E-05 3,80E-05 8,6

90 3,90E-05 4,11E-05 5,3 3,90E-05 4,26E-05 9,2

% error final 11,2 % error final 14,9

σ 10,1 σ 13,0

Tabla 1.4 Error entre datos empíricos y regresión en la componente horizontal.

Como se puede observar en las tablas anteriores los resultados de error son:

Componente vertical en carga:

Error promedio: 2,8

Desviación estándar: 8,4

Componente vertical en descarga:

Error promedio: 4,0


Componente horizontal en carga:

Error promedio: 11,2

Desviación estándar: 10,1 Componente horizontal en descarga:

Error promedio: 14,9


El porcentaje de error entre los datos empíricos y la regresión muestra el grado de exactitud que se

tendría al tratar de predecir las cargas sobre la herramienta al saber su desplazamiento con respecto

a su eje central.

Como es evidente, en la componente vertical en descarga, la desviación estándar es relativamente

significativa, ya que la deformación medida con un peso de 10 kg está bastante alejada de la recta

de regresión lineal, lo que genera dos posibilidades: una, que al momento de medir la deformación,el porta pesas haya estado oscilando afectando de esta manera la medición. La otra posibilidad es

que haya habido un error humano en la medición, es decir, que las personas que tomamos aquel

dato, no lo hayamos visto claramente debido a la mala visibilidad, poca luz, reflejo de la cubierta del

instrumento, etc.


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En la limadora, al ser una máquina herramienta de precisión, se debe tener en cuenta las variaciones

del desplazamiento en función de la carga ejercida sobre la herramienta de corte debido a que las

piezas fabricadas vienen con medidas específicas que se deben cumplir.

CONCLUSIONES

En general se podría decir que la regresión es el camino más apropiado para predecir las cargas

sobre la herramienta pero con un pequeño grado de incertidumbre debido a variaciones que

pueden tener origen en el entorno inmediato a la limadora o por error humano ya que es un método

barato y bastante aproximado para prevenir la falla de la herramienta de corte por fractura al ejercer

sobre ella una fuerza excesiva. Una mejora posible al sistema sería montar un dinamómetro digital

en tiempo real que midiera las deformaciones y la carga sobre la herramienta en el momento del

maquinado y las almacenara para luego hacer un análisis de rendimiento para las herramientas de

corte para luego poder decidir cuál es la más apropiada para cada tarea.

BIBLIOGRAFÍA

♦ “Fundamentos de la manufactura moderna”, Mikell Grover.

♦”Herramientas, máquinas, trabajo”, Walter Bartsch.

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