Determinacin experimental de la influencia de las variables que intervienen en el proceso de torneado

Experimental determination of the influence of the variables involved in the process of turning.Osorio Marcos, Quintero Luis, Reyes OscarLaboratorio de procesos de manufactura II Taller de mquinas y herramientas, Departamento de Ingeniera Mecnica, Universidad de Crdoba, Montera, Crdoba, Colombia. |Carrera 6 No. 76-103ResumenSe efectu procesos de cilindrado y refrentado en probetas de Acero 1045 con el fin de analizar la importancia que tienen algunos factores como las revoluciones por minutos de la bancada, el tipo de material de la pieza a trabajar, la herramienta de corte y la profundidad en el tiempo de torneado y la potencia requerida para realizar ese trabajo. Se emple un torno mecnico con motor impulsor del huso: 4P/8P. 3pH 3.3/2.2kw o 4.5/3kw el cual funciona con una fuente de alimentacin de 220 voltios. Los resultados del ensayo de torneado permitieron verificar la relacin de proporcionalidad entre el tiempo de torneado de un material y la escogencia de los mtodos y materiales con que este se llevara a cabo el trabajo, obteniendo tiempos de potencia consumida de Palabras claves: torno, revoluciones por minuto, avance, profundidad de corte, buril.

Abstract

Determinacin experimental de mdulo de rigidez del Roble Flor Morado

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INTRODUCCINEn el diseo de ingeniera, es muy comn la seleccin diferentes procesos de manufactura para la fabricacin de piezas que sern parte de un mecanismo que llevara al funcionamiento de un sistema mecnico. En la actualidad es de vital importancia a la hora de disear saber con qu proceso de manufactura se fabricara la pieza, ya que por la geometra de algunas de estas, el costo incrementa al tener que utilizar mquinas y herramientas especializadas como lo son tornos, fresadoras y maquinaria de ltima tecnologa.El torno es una mquina-herramienta en donde se pueden realizar diferentes procesos de manufactura como cilindrado, refrentado, ranurado, roscado, moleteado, etc. este mecaniza piezas por revolucin arrancando material en forma de viruta mediante una herramienta de corte llamada buril. Esta mquina-herramienta opera haciendo girar la pieza a mecanizar, mientras una herramienta de corte es empujada en un movimiento regulado de avancecontra la superficie de la pieza provocando que esta corteo extraiga material de la pieza. [1]Un torno mecnico cuenta con diferentes piezas entre las que se encuentranCaja de velocidades, Cabezal fijo, Shock, Torreta portaherramientas, carro longitudinal, carro transversal, carro auxiliar u orientable, bancada, cabezal mvil o contrapunto

La herramienta de corte o buril en el torno mecnico juega un papel muy importante a la hora de realizar un trabajo eficiente, ya que del buen funcionamiento y estado de este dependen factores importantes como la rugosidad de la pieza terminada, exactitud en las medidas, buen funcionamiento del torno, etc.Es importante conocer las propiedades mecnicas que poseen los materiales con los que se fabrican los buriles ya que conociendo sus especificaciones se podr llegar a escoger el ms apropiado para un trabajo o material en especfico.Los buriles fabricados en aceros al carbono, tienen solo una reducida dureza en caliente, pues a temperaturas de corte de 200 a 300 como mximo, pierden su capacidad de corte, es decir, que soportan solamente velocidades de corte pequeas.Los aceros para herramientas de aleacin dbil, son aquellos que adems del hierro y el carbono estn aleados con manganeso, cromo, wolframio, vanadio y nquel, los que mejoran la tenacidad y la consistencia del corte.Aceros rpidos, son los que contienen bastante wolframio combinado con 4% de cromo, y en casos semejantes tambin son empleados en bastante proporcin, el vanadio, el cobalto y el molibdeno, lo que permite hasta una temperatura de corte de 600. Debido a su elevado precio se sueldan en forma de plaquitas sobre materiales ms baratos [2].Los carburos metlicos conteniendo un 14% de cobalto son empleados para corte fuertes en trabajos de desbaste. Los carburos de tungsteno ms duros y por consiguiente ms frgiles con solo un 3% de cobalto, se emplean para maquinados con grandes velocidades de corte y pasadas finas en metales no ferrosos, materiales no metlicas y fundiciones.En el proceso de torneado la velocidad de corte se define como velocidad de corte lavelocidad linealde la periferia de la pieza que est en contacto con la herramienta. La velocidad de corte, que se expresa en metros por minuto (m/min), tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de muchos factores, especialmente de la calidad y tipo de herramienta que se utilice, de la profundidad de pasada, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la mquina son su gama de velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijacin de la pieza y de la herramienta.A partir de la determinacin de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendr el cabezal del torno, segn la siguiente frmula:

Donde Vces la velocidad de corte nes la velocidad de rotacin de la pieza a maquinar Dces el dimetro de la pieza Lavelocidad de rotacindel cabezal del torno se expresa habitualmente enrevoluciones por minuto(rpm) y se puede calcular mediante la siguiente formula:

La velocidad de rotacin de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte e inversamente proporcional al dimetro de la pieza.El avance o velocidad de avance en el torneado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El avance de la herramienta de corte es un factor muy importante en el proceso de torneado.La velocidad de avance es el producto del avance por revolucin por la velocidad de rotacin de la pieza.

El tiempo de torneado se puede obtener mediante la siguiente formula

La potencia de cortePcnecesaria para efectuar un determinado mecanizado se calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta, la fuerza especfica de corte y del rendimiento que tenga la mquina. Se expresa en kilovatios (kW).

Esta fuerza especfica de corteFc, es una constante que se determina por el tipo de material que se est mecanizando, geometra de la herramienta, espesor de viruta, etc.Para poder obtener el valor de potencia correcto, el valor obtenido tiene que dividirse por un determinado valor () que tiene en cuenta la eficiencia de la mquina. Este valor es el porcentaje de la potencia del motor que est disponible en la herramienta puesta en el husillo.

Donde Pces la potencia de corte (kW) Aces el dimetro de la pieza (mm) fes la velocidad de avance (mm/min) Fces la fuerza especfica de corte (N/mm2) es el rendimiento o la eficiencia de la mquina

MATERIALES Y MTODOS Probetas de Acero: Para realizar este ensayo se utilizaron siete (8) probetas cilndricas de acero 1045 figura 1. Con un dimetro de una pulgada y una longitud de 11 cm. Figura 1. Probetas de acero 1045 Mquina de ensayo: el torno mecnico en el que se realiz el ensayo [4] es una maquina perteneciente al programa de ingeniera mecnica de la universidad de crdoba, el cual contaba con todas herramientas necesarias para el correcto funcionamiento como se puede evidenciar en la figura 2.

Figura 2. Torno Mecnico

Pie de Rey o Vernier: Las medidas de las probetas se obtuvieron usando un pie de rey (Mitutoyo, Mxico), como el mostrado en la Figura 3. Este Instrumento empleado en la medicin de pequeos objetos, puede llegar a medir hasta fracciones de milmetros con una resolucin de 1/20 mm [4].Figura 3. Pie de Rey

Herramienta de corte o buril: se utilizaron dos buriles con diferentes propiedades mecnicas como herramienta de corte en el ensayo, uno de acero rpido y otro de carburo de tungsteno como se ve en la figura 4. Figura 4. Buriles de carburo de tugsteno (superior) y acero rpido (inferior)

PROCEDIMIENTO1. Se prepara la mquina, teniendo en cuenta que esta debe estar sobre una superficie totalmente plana y ajena a vibraciones las vibraciones, para garantizar correcto funcionamiento de la misma.2. Se etiqueta cada una de las probetas con el respectivo buril y la velocidad de corte con que sern torneadas.3. Se monta la probeta en el Torno y se sujeta con las mordazas de este, de tal forma que quede totalmente horizontal como se ilustra en la figura 5.Figura 5. Montaje de probeta de acero 1045 en el torno.4. Se calibra la posicin de buril de tal modo que al tocar la pieza sea el punto cero, para poder tener una gua de la profundidad que se le est suministrando a la herramienta de corte, como se muestra e la figura 6.

Figura 6. Calibracin de buril

5. Conociendo el avance mquina, la profundidad de corte por pasada y las RPM se procede a ir cilindrando o quitando material (figura 7) hasta la medida que se requiera, luego se refrenta y se dispone a realizar un ltimo desbaste en el que se busca un mejor acabado superficial sin afectar la medida.

Figura 7. Inicio de desbaste de material en probetas

6. Se toman datos como tiempos, potencia requerida (con ayuda del ampermetro) y observaciones que se puedan notar en el proceso de torneado de cada probeta.

7. Se repite el procedimiento para las probetas restantes.

RESULTADOS

ANALISIS DE RESULTADOS

Aca tambn hay que meter los errores comprando los datos obtenidos con los datos que nosotros tomamos

CONCLUSIONES Despreciando los posibles errores que se presentaron a la hora de realizar el ensayo, se pueden relacionar los resultados obtenidos con la teora de torneado en aceros y concluir que: La velocidad de corte excesiva puede dar lugar a Desgaste muy rpido del filo de corte de la herramienta, deformacin plstica del filo de corte con prdida de tolerancia del mecanizado y mala calidad de este, mal acabado superficial. La velocidad de corte demasiado baja puede producir formacin de filo de aportacin en la herramienta, efectos negativos sobre la evacuacin de viruta, Baja productividad y costo elevado del mecanizado por el tiempo de mecanizado.

La velocidad de avance es importante ya que tiene repercusiones sobre el buen funcionamiento del torno ya que esta es decisiva para la formacin de viruta, es directamente proporcional al consumo de potencia de la mquina y contribuye a la tensin mecnica y trmica

A la hora de realizar cilindrado con el buril de acero rpido se pudo notar que al aumenta las revoluciones por minutos y disminuir el avance en la herramienta de corte, la pieza torneada obtiene un mejor acabado superficial.

REFERENCIAS[1] http://es.wikipedia.org/wiki/Torno[2] https://cbtis50arias.files.wordpress.com/2011/08/cuestionario-1-torno1.pdf[3] http://es.wikipedia.org/wiki/Torno[4] http://es.made-in-china.com/co_plastic21/product_High-Speed-Precision-Light-Duty-Lathe-CM6241-_heyssneog.html