1.2 - Máquinas convencionales, Simulador CNCez PRO 2006 y Maquinados G00 y G01, G02 y G03 , y G73 PDF

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Actividad 1...

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Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Laboratorio de máquinas de CNC

Actividad 1.2 Máquinas convencionales, Simulador CNCezPRO 2006 y Maquinados: G00 y G01, G02 y G03 , y G73.

Docente: Ing. Roberto Alberto Mireles Palomares Nombre del alumno: Carlos Eduardo Cordero Pérez Matrícula: 1843131

Semestre: 6

Carrera: IMTC

Hora: M6 (Martes)

Cd. Universitaria a 12 de marzo del 2021

Criterio de Desempeño Sintesis y documentación 1. Presentación Portada (escudos de la UANL Y FIME), información de la actividad en la página dos con copiar y pegar sin rebasar la misma, interlineado 1.5, numeración de páginas (la portada no se numera pero si se cuenta), formato word y letra times new roman tamaño 12 para los párrafos, encabezados de artículos (numerados en orden progresivo) con letra times new roman tamaño 14 y en bold, inicio de párrafo después de encabezados de artículos un espacio, separación entre párrafos un espacio , fin de artículos dos espacios , figuras y fotos referenciadas y con texto explicativo, bibliografía al final. 2. Contenido Se refiere a la variedad y actualizacióón de la información presentada. 3. Procedimiento de realización de la actividad Se refiere al usado para realizar la actividad, los resultados y las conclusiones obtenidas. Contenido Capítulo #1 Máquinas Convencionales 1. Introducción al taller mecánico 2.elementos básicos del maquinado 3. el torno paralelo 4. velocidad avance y velocidad de corte 5. máquinas taladradoras 6. velocidad de corte 7. avance 8. brocas helicoidales 9. partes de la broca helicoidal 10. proceso de trabajo al fresar 11. tipos de máquinas fresadoras 12. fresadora horizontal sencilla de columna y ménsulas 13. útiles de fresar 14. cálculo del número de revoluciones 15. cálculo del avance 16. esmerilado de piezas 17. composición de las muelas 18. clases de máquinas rectificadoras 19. sistema estándar de medición. Capítulo #2 Software CNCezPRO 2006 1. Introducción 2. New Proyect (nuevo proyecto) 3. Procedimiento de maquinado Bibliografía Actividad de Aprendizaje Realice una sÍntesis de tres citas bibliográficas sobre máquinas convencionales y documente las que se tienen en el laboratorio de máquinas herramientas y del simulador CNCezPRO 2006.

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Capítulo#1 Las Máquinas Convencionales

1. Introducción al taller mecánico Dentro de la industria de manufactura, el maquinado es uno de los procesos más importantes a realizar. Este se basa en remover por medio de una herramienta de corte todo el exceso del material, de tal forma que la pieza terminada sea realmente la deseada. El proceso de maquinado incluye la deformación cortante del material, creando una viruta, cuando esta es removida, queda totalmente expuesta a una nueva superficie. Lo novedoso de este proceso es que a través de la historia se ha modificado e innovado la forma de realizar el maquinado. El Maquinado es un proceso en el que se remueve metal para dar forma o acabado a una pieza. Se utilizan métodos tradicionales como el torneado, el taladrado, el corte, y el amolado, o métodos menos tradicionales que usan como agentes la electricidad o el ultrasonido. Hoy en día, puede realizarse el maquinado a una mucha más amplia gama de metales. Generalmente todo material que sea sólido puede ser maquinado. En el caso de plásticos o compuestos se puede realizar el maquinado pero de una forma más delicada y cuidada. La cerámica se caracteriza por ser una material de alta dureza y fragilidad, no obstante se pueden cortar las piezas por medio del maquinado abrasivo. El maquinado no solamente es un solo proceso, sino está conformado por varios procesos. Para realizar un corte profesional y exacto se requiere un movimiento relativo entre el material de trabajo y la herramienta.

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Durante el proceso de maquinado, es importante añadir productos que faciliten el proceso.

Tanto

los

aceites,

tintas

o

lubricantes ayudan a que exista una menor fricción en el momento de roce, también ayudan a que la pieza no se lastime más de lo deseado y sobretodo que el corte sea exacto y perfecto. Figure 1 Ejemplo de maquinado abrasivo

2. Elementos básicos del maquinado Existen varios tipos de maquinado o mecanizado, los podemos agrupar primeramente en dos categorías: Convencional 

El mecanizado convencional se divide en dos tipos:



Mecanizado por abrasión



Mecanizado por arranque de viruta

No convencional 

El mecanizado no convencional tiene diferentes tipos:



Mecanizado por electroerosión



Mecanizado por ultrasonidos



Mecanizado por chorro de agua



Mecanizado por chorro de agua abrasivo



Mecanizado electroquímico



Mecanizado químico

Nuestro objetivo de estudio son los maquinados convencionales por lo tanto son los que describiremos en este texto.

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Los elementos que se requieren para realizar un maquinado convencional exitoso son los siguientes: 

La máquina herramienta base donde se sujeta el material o la pieza



La herramienta que se usará para maquinar, tornear, fresar o cortar, etc.



El material, la pieza o materia prima a maquinar.



Los elementos sujetadores o guiadores de la pieza para ayudar a que se haga de manera correcta el proceso de maquinado.

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3. El torno paralelo El torno paralelo es una máquina herramienta que permite transformar un sólido cualquiera en una pieza o cuerpo bien definido en cuanto a su forma y dimensiones. Para ello, hace girar dicho sólido alrededor del eje de simetría de la forma buscada y arranca material en forma de viruta y periféricamente. Pueden realizar todo tipo de tareas propias del torneado (por ejemplo taladrado, cilindrado, mandrinado, refrentado, roscado, conos, ranurado, escariado, moleteado, etc.) mediante diferentes tipos de herramientas y útiles que, de forma intercambiables y con formas variadas, se le pueden ir acoplando. Algunas de las funciones del operario son: eliminación de virutas que se enrollan alrededor de la pieza, control de las dimensiones obtenidas y vigilancia del mecanizado (final de la pasada de mecanizado, desarme de la pieza, etc.).

Figure 2 Partes del torno paralelo

4. Velocidad de avance y velocidad de corte La velocidad de avance (VF) es un término utilizado en la tecnología de fabricación. Es la velocidad relativa instantánea con la que una herramienta (en máquinas tales como máquinas de fresado, máquinas de escariar, tornos ) se enfrenta el material para ser eliminado, es decir, la velocidad del movimiento de corte. Se calcula a partir de la trayectoria recorrida por la herramienta o la pieza de trabajo en la dirección de alimentación en un minuto. Se expresa en metros por minuto.

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V F = n * fz * z = n * f n Número de revoluciones 1/min VF = n * f

f

n Número revoluciones f

de 1/mi n

Avance

Avance

z Número de cuchillas

mm -

mm

Figure 3 Velocidad de avance al girar y perforar Figure 4 Avance de fresado

La velocidad de corte es una velocidad periférica o tangencial, que produce el arranque de la viruta del material a mecanizar en la forma más favorable, cuando la herramienta gira. La Vc se mide en metros/minuto, está tabulada en Catálogos y libros específicos y depende fundamentalmente de : 1) Material y dureza (ó Resistencia) de la pieza. 2) Material y dureza de la herramienta (generalmente Acero rápido o metal duro) Material a mecanizar

Herramienta de acero rápido

Herramient a de carburo

Mecanizado a grande vitesse

Acero (resistente)

15 - 18

60 - 70

-

Acero dulce

30 - 38

110 - 140

-

Fundición (media )

18 - 24

70 - 85

-

Bronce

24-45

-

-

Latón (recuit)

45 - 60

-

-

Aluminio

75 - 400

150 - 1000

2000

30

60 - 70

-

Titanio

Figure 5 Velocidad de corte para los diferentes materiales a mecanizar (m/min)

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5. Máquinas taladradoras Se denomina taladradora o taladro a la máquina o herramienta con la que se mecanizan la mayoría de los agujeros que se hacen a las piezas en los talleres mecánicos. Destacan estas máquinas por la sencillez de su manejo. Tienen dos movimientos: El de rotación de la broca que le imprime el motor eléctrico de la máquina a través de una transmisión por poleas y engranajes, y el de avance de penetración de la broca, que puede realizarse de forma manual sensitiva o de forma automática, si incorpora transmisión para hacerlo. El taladrado es un término que cubre todos los métodos para producir agujeros cilíndricos en una pieza con herramientas de arranque de viruta. Además del taladrado de agujeros cortos y largos, también cubre el trepanado y los mecanizados posteriores tales como escariado, mandrinado, roscado y brochado.

Figure 6 Taladradora de pedestal

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Sus partes principales son:



Bancada. Es la parte que sirve de apoyo y sobre la que están fijadas las demás piezas.



Columna. Es el eje vertical por donde se desplaza la mesa portaobjetos.



Mesa. Es la bandeja donde se fija la pieza a taladrar, generalmente está equipada con unas mordazas.



Motor. Es el que transmite la fuerza y velocidad de giro.



Caja de velocidades. Generalmente es un sistema formado por poleas que, mediante una correa de transmisión, permite el giro a mayor o menor velocidad.



Husillo. Es la parte que contiene el porta brocas. Suele tener una palanca o volante que, al accionarlo, realiza el movimiento de aproximación de la broca a la pieza.

Los parámetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de taladrado son los siguientes: 

Elección del tipo de broca más adecuado



Sistema de fijación de la pieza



Velocidad de corte (Vc) de la broca expresada de metros/minuto



Diámetro exterior de la broca u otra herramienta



Revoluciones por minuto (rpm) del husillo portabrocas



Avance en mm/rev, de la broca



Avance en mm/mi de la broca



Profundidad del agujero



Esfuerzos de corte



Tipo de taladro y accesorios adecuados

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6. Velocidad de corte Velocidad de corte es la velocidad lineal de la periferia de la broca u otra herramienta que se utilice en el taladro. La velocidad de corte, que se expresa en metros por minuto (m/min) o revoluciones por minuto (rev/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 broca que se utilice, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance empleada. A partir de la determinación de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendrá el husillo portafresas según la siguiente fórmula:

Figure 7 Fórmula de la velocidad de corte

Donde Vc es la velocidad de corte, n es la velocidad de rotación de la herramienta y Dc es el diámetro de la herramienta. Las limitaciones principales de la máquina son su gama de velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijación de la pieza y de la herramienta. La velocidad de corte es el factor principal que determina la duración de la herramienta. Una alta velocidad de corte permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta.

7. Avance El avance o velocidad de avance en el taladrado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. Cada broca puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolución de la herramienta, denominado avance por revolución (frev). Este rango depende fundamentalmente del diámetro de la broca, de la profundidad del agujero, además del tipo de material de la pieza y de la calidad de la broca. Este rango de velocidades se determina

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experimentalmente y se encuentra en los catálogos de los fabricantes de brocas. Además esta velocidad está limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la máquina. El grosor máximo de viruta en mm es el indicador de limitación más importante para una broca. El filo de corte de las herramientas se prueba para que tenga un valor determinado entre un mínimo y un máximo de grosor de la viruta. La velocidad de avance es el producto del avance por revolución por la velocidad de rotación de la herramienta.

Figure 8 Fórmula para calcular la velocidad de avance

8. Brocas helicoidales Las brocas helicoidales son herramientas de corte por el extremo, utilizadas para producir perforaciones en casi toda clase de materiales. En las brocas estándar, dos canales o ranuras helicoidales, están cortados en todo lo largo y alrededor del cuerpo de la broca. Proporcionan bordes cortantes y espacio para que las virutas escapen durante el proceso de taladrado. Ya que las brocas están entre las herramientas de corte más eficientes, es necesario conocer las partes principales, saber cómo afilar los bordes cortantes, y como calcular las velocidades y avances correctos para taladrar diversos materiales, para dar a la broca el uso más eficiente y prolongar su vida.

9. Partes de la broca helicoidal La broca helicoidal está compuesta por tres partes: 1. Punta: Formada por dos conos desplazados. 2. Cuerpo: Parte con forma helicoidal. Su función es sacar la viruta y centrar la broca. Se divide en dos partes:

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a. Núcleo: No tiene forma helicoidal y constituye la columna de la broca; su espesor es 0,14-0,2 veces el espesor de la broca. b. Faja: Parte helicoidal. Se rebaja un poco para que no roce contra las paredes del agujero. 2. Mango: Es la parte de sujeción al taladrador. Puede ser cilíndrico o cónico. Los ángulos que caracterizan la broca son: 

α = Angulo de incidencia.



β = Angulo de filo.



‫ = ﻻ‬Angulo de desprendimiento.



ε = Angulo de punta. Cuanto mayor sea la dureza del material a taladrar mas pequeño tiene que ser el ángulo.

Figure 9 Partes de la broca helicoidal

10. Proceso de trabajo al fresar El fresado consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza con una herramienta rotativa de varios filos, que se llaman dientes, labios o plaquitas de metal duro,

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que ejecuta movimientos en casi cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puede desplazar la mesa donde va fijada la pieza que se mecaniza. Con el uso creciente de las fresadoras de control numérico están aumentando las operaciones de fresado que se pueden realizar con este tipo de máquinas, siendo así que el fresado se ha convertido en un método polivalente de mecanizado. El desarrollo de las herramientas ha contribuido también a crear nuevas posibilidades de fresado además de incrementar de forma considerable la productividad, la calidad y exactitud de las operaciones realizadas. Cubre una amplia variedad de diferentes operaciones y máquinas, en escalas desde piezas individuales pequeñas hasta operaciones de fresado en serie de grandes dimensiones y trabajo pesado. El número de ejes en una fresadora es lo que determina las posibilidades de movimiento de la máquina herramienta. Así, a mayor número de ejes, mayores posibilidades de movimiento o mayor grado de libertad.

11. Tipos de máquinas fresadoras Existen, como en la mayoría de las herramientas, distintas máquinas fresadoras con funciones, tamaños y características específicas. Se pueden categorizar por diferentes criterios. 1. Por la orientación del husillo. Se refiere a la dirección de la herramienta cortante. En las fresadoras tradicionales lo hace en una sola posición y pueden ser las siguientes: a) Fresadora horizontal. El eje del husillo es horizontal, las fresas se montan sobre un árbol horizontal llamado árbol portafresas. b) Fresadora vertical. En ella, la posición en el husillo es vertical, perpendicular a la mesa de coordenadas. Puede ser de cabezal oscilante, si es posible inclinar el husillo para hacer determinadas operaciones en ángulo. c) Fresadora universal. Esta máquina combina los dos tipos anteriores y cuenta con la posibilidad de usar la herramienta de forma horizontal y vertical.

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2. Según la cantidad de ejes a) De 3 ejes. Son las direcciones ortogonales esenciales de una máquina de estas características. Representan los ejes X, Y, Z, para poder mecanizar en las 3 dimensiones del espacio. b) De 4 ejes. Añade a los nombrados la posibilidad de rotar el objeto a mecanizar dentro de la mesa. Se pueden fresar las 4 caras laterales o también se puede colocar un útil para fijar 4 piezas en vez de una sola en cada ciclo. c) De 5 ejes. Suma a los 3 ejes típicos una mesa capaz de girar en 2 ejes diferentes. Esto permite inclinar la pieza para fresarla en todas las caras excepto una, minimizando los diferentes agarres y permitiendo a la fresa acceder a muchos recovecos de la pieza. 3. Según su estructura a) De puente móvil o de pórtico. En este caso, no es la mesa la que se mueve y en consecuencia la pieza a mecanizar tampoco. Lo que sí se desplaza es la estructura que sostiene el cabezal. En este caso, no es la mesa la que se mueve y en consecuencia la pieza a mecanizar tampoco. Lo que sí se desplaza es la estructura que sostiene el cabezal. b) Fresadora de columna. En ellas el husillo está colocado en una columna vertical, por la que se desplaza arriba y abajo y de la que sale y entra a través de un brazo. Es un diseño que se emplea cuando las piezas son grandes o pesadas, ya que es la máquina la que se desplaza alrededor de la pieza para mecanizarla y se minimizan los movimientos.

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Figure 10 Clasificación de las fresadoras por orientación del husillo

Figure 11 Clasificación de las fresadoras por cantidad de ejes

Figure 12 Clasificación de las fresadoras por su estructura

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12. Fresadora horizontal sencilla de columna y ménsulas El eje del husillo es horizontal y del tipo de columna y ménsula (también conocida como “de superficie”). Las fresadoras simples tienen tres movimientos: longitudinal, vertical y oblicuo. Su uso es más ventajoso que el de las de tipo universal, cuando se trata de trabajos pesados. Además, en las fresadoras simples, el carro tiene una mayor longitud de guías, lo que les proporciona una mayor estabilidad (evitando además, el rápido desgaste de las guías, más común en los casos de guías cortas).

13. Útiles de fresar Fresas Las fresas van provistas en su periferia, o también en su cara frontal, de dientes o de cuchillas. Son útiles de varios filos y tienen respecto a los útiles de un solo filo, para cepillar y para tornear, la ventaja de que no se calienten tanto y de que tampoco se embotan tan rápidamente. Cada filo está cortando nada más que una fracción del tiempo que dura su revolución y dur...