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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNOFACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA Y METALÚRGICAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICAPROYECTO:“DISEÑO Y TORNEADO DE UNA PIEZA DE BRONCEMEDIANTE E PROCESO DE MECANIZACIÓN.”PRESENTADO POR:MAZIEL KATHERINE SAGUA CHIPANAORIENTADOR:DR. WALTER ANTONIO SARMIENTO...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA Y METALÚRGICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA

PROYECTO:

“DISEÑO Y TORNEADO DE UNA PIEZA DE BRONCE MEDIANTE E PROCESO DE MECANIZACIÓN.”

PRESENTADO POR: MAZIEL KATHERINE SAGUA CHIPANA ORIENTADOR: DR. WALTER ANTONIO SARMIENTO SARMIENTO CURSO: MECANIZACIÓN DE METALES SEMESTRE: DÉCIMO

Puno – Perú 2021

DEDICATORIA: Dedico en primer lugar de manera especial a mi madre Amalia, pues ella fue el principal cimiento para la construcción de mi vida profesional. En segundo lugar a la ayuda de mis maestros, mis compañeros, y a mi segunda casa mi Universidad, en general por todos los conocimientos que me ha otorgado.

Contenido I.

INTRODUCCIÓN:............................................................................................................1

II.

OBJETIVOS:..................................................................................................................2

2.1.

OBJETIVO GENERAL:...............................................................................................2

2.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:.......................................................................................2

III.

MARCO TEORICO:.....................................................................................................2

3.1

EL TORNO:....................................................................................................................2

3.2.

USO DEL TORNO:........................................................................................................2 3.2.1.

Proceso de fabricación de una pieza..................................................................2

3.3.

DISEÑO DE LA PIEZA.................................................................................................2

3.4.

SELECCIÓN DEL MATERIAL DE LA PIEZA..........................................................4

IV. CÁLCULO PARA LOS PROCESOS DE TORNEADO DE LA PIEZA EN EL TORNO.......................................................................................................................................4 4.1 CÁLCULOS DEL NÚMERO DE REVOLUCIONES POR MINUTO PARA DESBASTADO EN BRUTO......................................................................................................4 4.2 CÁLCULO DEL NÚMERO DE REVOLUCIONES POR MINUTO PARA EL ACABADO DEL DESBASTADO EN BRUTO........................................................................5 V.

CÁLCULO PARA EL REFRENTADO:...........................................................................5

5.1. REFRENTADO A:.............................................................................................................6  CÁLCULO DEL NÚMERO DE DIVISIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO....................................................................................................6 5.2. REFRENTADO B:.............................................................................................................7  CÁLCULO DE NÚMERO DE DIVISIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO......................................................................................................................7 5.3. CALCULO DEL VOLUMEN DE VIRUTA EN EL REFRENTADO (A y B).................8 VI.

CÁLCULO PARA EL CILINDRADO:................................................................................8

6.1

CÁLCULO APLICACIONES EN EL CILINDRADO................................................8 

6.2

NÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL ANILLO GRADUADO...8 CILINDRADO A............................................................................................................9

 CÁLCULO NÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO......................................................................................................................9 6.3

CALCULO DEL VOLUMEN DE VIRUTA EN EL CILINDRADO A...................9 CILINDRADO B..........................................................................................................10

 CÁLCULO NÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO....................................................................................................................10 6.4

CILINDRADO C..........................................................................................................10

 CÁLCULO UNÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO....................................................................................................................10 6.5

CILINDRADO D..........................................................................................................11  CÁLCULO NÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO....................................................................................................................11

6.6

CILINDRADO E..........................................................................................................11  CÁLCULO NÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO....................................................................................................................11

VII.

CÁLCULO APLICADO EN EL RANURADO..................................................................12

7.1

NÚMERO DE DIVICIONES PARA EL RANURADO.............................................12

VIII. CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DE CORTE EN EL RANURADO PARA EL ACABADO...............................................................................................................................13 8.1.

RANURADO A.............................................................................................................13

8.2. CÁLCULO PARA EL NUMERO DE REVOLUCIONES (RPM) EN EL RANURADO A.........................................................................................................................13 8.3.

RANURADO B.............................................................................................................13

8.4. CÁLCULO PARA EL NUMERO DE REVOLUCIONES (RPM) EN EL RANURADO B.........................................................................................................................14 8.5.

RANURADO C.............................................................................................................14

8.6. CÁLCULO PARA EL NUMERO DE REVOLUCIONES (RPM) EN EL RANURADO C.........................................................................................................................14 8.7.

RANURADO D.............................................................................................................15

8.8. CÁLCULO PARA EL NUMERO DE REVOLUCIONES (RPM) EN EL RANURADO D.........................................................................................................................15 IX.

CALCULO APLICADO EN EL CONO (torno tipo I y torno tipo II).....................15

9.1

CÁLCULO APLICADO EN EL TORNEADO CÓNICO.........................................16

9.2

PARA CONO A.............................................................................................................16

9.3

CONO B........................................................................................................................17

X.

CÁLCULO APLICADO EN EL ROSCADO.................................................................17

10.1. CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DE ROSCADO...................................................17 XI.

CONCLUSIONES........................................................................................................19

I.

INTRODUCCIÓN:

Con el siguiente proyecto se planea explicar los procedimientos y sus respectivos cálculos para la fabricación de una pieza de bronce. Para el mecanizado de una pieza debemos tener en cuenta el uso de máquinas herramientas y que diferentes cálculos.

1

II.

OBJETIVOS: 2.1.

OBJETIVO GENERAL: Diseñar y tornear una pieza de bronce mediante el proceso de mecanizado.

2.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS: -

Mediante el proceso de mecanizado podremos calcular el cilindrado, refrentado, ranurado y roscado de una pieza de bronce.

-

Determinar las variables de la pieza a mecanizar según los cálculos.

-

Aplicar correctamente las herramientas al momento de mecanizar la pieza.

III.

MARCO TEORICO: III.1 EL TORNO: Se denomina torno a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramientas 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. 3.2. USO DEL TORNO:

3.2.1. Proceso de fabricación de una pieza 

Diseño



Selección del material



Trazado y Medición



Proceso.

3.3.DISEÑO DE LA PIEZA 

Dimensionamiento del material antes del mecanizado.



Dimensionamiento que se desea obtener

2

Grafico N°1: Pieza antes de mecanizar. Fuente: elaborado por el autor

Grafico N°2: Pieza a mecanizar. Fuente: elaborado por el autor

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA Y METALURGICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA VISTA SUPERIOR

ALUMNO: Maziel Sagua Chipana

FECHA: 15/01/2021

MATERIAL: Bronce

PLANO: N° 1 – N° 2

ESCALA: 1.1

MEDIDAS: mm.

3.4.SELECCIÓN DEL MATERIAL DE LA PIEZA 3

En el presente proyecto se trabajará con material de “Bronce”

- Propiedades físicas 

Densidad: 8,90 g/cm3.



Punto de fusión: 830 a 1020°C



Punto de ebullición: de 2230 a 2420°C



Coeficiente de temperatura: 0,0006 K-1



Resistividad eléctrica: de 14 a 16µΩ/cm



Coeficiente de expansión térmica: entre 20 y 100°C →17,00*10-6 K-1

- Propiedades mecánicas

IV.



Elongación: < 65%



Dureza Brinell: de 70 a 200



Módulo de elasticidad: de 80 a 115 GPa



Resistencia a la cizalla: de 230 a 490 MPa



Resistencia a la tracción: de 300 a 900MPa

CÁLCULO PARA LOS PROCESOS DE TORNEADO DE LA PIEZA EN EL TORNO

IV.1 CÁLCULOS DEL NÚMERO DE REVOLUCIONES POR MINUTO PARA DESBASTADO EN BRUTO 

Herramienta de corte: HSS acero rápido.



Materia para mecanizar: Bronce (fundid). Datos:  Velocidad de corte: Vc = 300 (Tablas)  Diámetro

D = 52.00 mm

FÓRMULA RPM=

RPM=

Vc∗1000 π∗d

300∗1000 π∗52.00 RPM=1836.399 ≅ 1836 rev/min

4

IV.2 CÁLCULO DEL NÚMERO DE REVOLUCIONES POR MINUTO PARA EL ACABADO DEL DESBASTADO EN BRUTO 

Herramienta de corte: “HSS acero rápido”.



Material para mecanizar: BRONCE (fundido). Datos:  Velocidad de corte: Vc = 380 (Tablas)  Diámetro = 52.00 mm

RPM=

Vc∗1000 π∗d

RPM=

380∗1000 π∗52.00 RPM=2326.105 ≅ 2326 rev/min

V.

CÁLCULO PARA EL REFRENTADO:

A

B

Grafico N°3: Pieza a refrentar. Fuente: elaborado por el autor

5

5.1. REFRENTADO A:  CÁLCULO DEL NÚMERO DE DIVISIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO. Calculo del N° de divisiones que se debe avanzar en el anillado graduado de 50 divisiones, para realizar un acabo en el torno paralelo, en material de bronce con espesor de 150 mm para dejarlo en 135 mm de espesor. El paso del tornillo de comando es de 3.5 mm. Datos:  E = 150 mm  e = 135 mm  paso = 3.5 mm

Pn = E - e Pn = 150 – 135 Pn = 15mm

P

A=N A=

3.5 50

A = 0.07

X=

Pn A 15

X = 0.07 X = 214.286 ≈ 214 divisiones Se deberá avanzar 214 divisiones en el tambor graduado. 6

5.2. REFRENTADO B:  CÁLCULO DE NÚMERO DE DIVISIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO - Calculo de N° de divisiones que se debe avanzar en el anillo graduado de 50 divisiones, para realizar un acabado en el torno paralelo tipo I el materia de bronce con un espesor de 135 para dejarlo en 120 mm de espesor. El paso del tornillo de comando es de 3.5 mm. Datos:  E = 135 mm  e = 120 mm  paso = 3.5 mm

Pn = E - e Pn = 135 – 120 Pn = 15mm

A=

P N 3.5

A = 50 A = 0.07

X=

Pn A 15

X = 0.07 X = 214.286 ≈ 214 divisiones Se deberá avanzar 214 divisiones en el tambor graduado.

7

5.3. CALCULO DEL VOLUMEN DE VIRUTA EN EL REFRENTADO (A y B)

V=

π 4

*

d2

*(L-l)

π

V = 4 * 60.002 *(150-120) V= 84823.2

CÁLCULO PARA EL CILINDRADO:

VI.

B

A C

D

E

Grafico N°4: Pieza a cilindrar. Fuente: elaborado por el autor

VI.1 CÁLCULO APLICACIONES EN EL CILINDRADO  NÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL ANILLO GRADUADO a) Inicialmente se determina la penetración (Pn) que la herramienta debe hacer al material. 

Penetración axial de la herramienta: Pn = E – e (refrentado).



Penetración radial de la herramienta: Pn =

D−d 2

(cilindrado)

b) Enseguida, se determina el avance por división del anillo graduado: Avance por división del anillo (A) =

paso del tornillo(P) N ° de diviciones del anillo (N ) 8

c) Por último, se determina el número de divisiones por avanzar (x) en el anillo graduado: Pentracion ( Pn ) Avance por divición( A)

N° de divisiones por avanzar (X) =

VI.2 CILINDRADO A  CÁLCULO NÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO Cálculo del N° de divisiones que se debe avanzar en el anillo graduado de 100 divisiones, Para realizar un acabado el material de bronce de 53 mm diámetro a 52 mm de diámetro. El paso del tornillo de comando es de 3mm. Datos:  D = 53 mm  d = 52 mm  Paso = 3.5 mm Pn =

A=

0.5 0.035

X=

53 −52 2

3.5 100

= 0.5

= 0.035

= 14.3 divisiones

Se deberá avanzar 14.3 divisiones en el tambor graduado

- CALCULO DEL VOLUMEN DE VIRUTA EN EL CILINDRADO A

V=

V=

π 4

D * (¿ ¿ 2−d 2) *L ¿

53 π * (¿ ¿ 2−522 ) *120 4 ¿ V = 9896.04 mm3 9

VI.3 CILINDRADO B  CÁLCULO NÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO Cálculo del N° de divisiones que se debe avanzar en el anillo graduado de 100 divisiones, Para realizar un acabado el material de bronce de 52 mm diámetro a 40 mm de diámetro. El paso del tornillo de comando es de 3.5 mm. Datos:  D = 52 mm  d = 40 mm  paso = 3.5 mm Pn =

A=

X= -

52 −40 2 3.5 100 6 0.035

=6

= 0.035

= 171.43 divisiones

Se deberá avanzar 171.43 divisiones en el tambor graduado

VI.4 CILINDRADO C  CÁLCULO UNÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO Cálculo de N° de divisiones que se debe avanzar en el anillo graduado de 100 divisiones, para realizar un acabado de 52 mm de diámetro de 40 mm de diámetro. El paso del tornillo de comando es de 3.5 mm. Datos:  D =52mm  d = 40 mm  Paso = 3.5 mm

10

Pn =

52 4 30 2

=6

3.5 100

= 0.035

A=

X=

6 0.035

= 171.43 divisiones

VI.5 CILINDRADO D  CÁLCULO NÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO Cálculo de N° de divisiones que se debe avanzar en el anillo graduado de 100 divisiones, para realizar un acabado de 40 mm de diámetro de 30 mm de diámetro. El paso del tornillo de comando es de 3.5 mm. Datos:  D = 40mm  d = 30 mm  Paso = 3.5 mm 40−30 2

=5

A=

3.5 100

= 0.035

X=

5 0.035

Pn =

= 142.86 divisiones

Se deberá avanzar 142.86 divisiones en el tambor graduado

VI.6 CILINDRADO E  CÁLCULO NÚMERO DE DIVICIONES POR AVANZAR EN EL TAMBOR GRADUADO Cálculo de N° de divisiones que se debe avanzar en el anillo graduado de 100 divisiones, para realizar un acabado de 40 mm de diámetro de 30 mm de diámetro. El paso del tornillo de comando es de 3.5 mm. Datos:  D = 40mm  d = 30 mm 11

 Paso = 3.5 mm Pn =

A=

X=

40−30 2

=5

3.5 100

= 0.035

5 0.035

= 142.86 divisiones

Se deberá avanzar 142.86 divisiones en el tambor graduado

VII.

CÁLCULO APLICADO EN EL RANURADO

C A

B

D

Grafico N°5: Pieza a ranurar. Fuente: elaborado por el autor

La aplicación de esta velocidad debe ser inferior a la velocidad de corte del cilindro. Con el fin de evitar vibraciones, al ranurar debe elegirse: -

Para desbastar: 2/3 de la velocidad de corte del cilindrado.

-

Para acabar: 1/3 de la velocidad de corte del cilindrado.

El avance transversal es y normal, cuidando que sea de modo uniforme, hasta la profundidad que necesite la ranura. Se controla esta profundidad con el tambor graduado.

VII.1 NÚMERO DE DIVICIONES PARA EL RANURADO.

12

Para los datos del número de divisiones para el ranurado se toma los mismos datos específicos en el proceso de cilindrado, ya que los diámetros a reducir son los mismos en cada ranurado y cilindrado.

VIII.

CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DE CORTE EN EL RANURADO PARA EL ACABADO 8.1.

RANURADO A

 D = 52  d = 40  Vc = 380 (tablas) Velocidad de corte en el ranurado (Vcr):

Vcr = Vc* Vcr = 380*

2 3

2 3

Vcr = 253

8.2.

CÁLCULO PARA EL NUMERO DE REVOLUCIONES (RPM) EN EL RANURADO A N=

Vcr∗1000 π∗ d

N=

253∗1000 π∗52

N = 1548.696 rpm Las revoluciones por minuto que debe girar la pieza es de 1548.696 rev/min

8.3.

RANURADO B

 D = 52  d = 40  Vc = 380 (tablas) Velocidad de corte en el ranurado (Vcr):

13

Vcr = Vc*

2 3

2 Vcr = 380* 3 Vcr = 253

8.4.

CÁLCULO PARA EL NUMERO DE REVOLUCIONES (RPM) EN EL RANURADO B

N=

Vcr∗1000 π∗ d

N=

253∗1000 π∗52

N = 1548.696 rpm Las revoluciones por minuto que debe girar la pieza es de 1548.696 rev/min

8.5.

RA...