Trabajo de Procesos Manufactura i

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA – ENERGÍA PROCESOS DE MANUFACTURA I

Problema Nº 1 Para Para realizar una pasada de mandrinado de un tubo a toda la longitud de la pieza que tiene 100mm de longitud y su diámetro interior es de 20mm 20mm,, el mater material ial podrí podría a se serr de acero acero que que cues cuesta ta $.0. $.0.4/ 4/cm cm o aluminio de $ 0.!/cm. "l tiempo requerido para realizar el cambio de la #erramienta en el proceso es de 4 min y el costo de maquina es $.11/# 1/#ora. "l costo de un lo asciende $.4.%, los tiempos improducti&os suman 1.' min. "l costo #orario de (.).* +mano de obra directa, es de $.4.' y los gastos de -abricacin se estima a 1'0 de la ()*. " eponente de aylor aylor para la #erramienta es de 0,12'. a constante de aylor para el acero es !0 y 240 para el aluminio. "l a&ance a emplearse es 0.1mm/re& para los dos casos. a &elocidad de corte a empl em ple ear ser erá á el co corrres esp pondie ndient nte e par ara a 120 min min de &id &ida de la #erramienta. 3e pide determinar determinar 1.5 iempo de mecanizado. 2.5 6osto #ora máquina. .5 6osto del material del acero. 4.5 6osto de la #erramienta por pieza de operacin. '.5 6osto de manu-actura por pieza. Soluc!" " eponente de aylor 7 0,12' a constante de aylor 6 7 !0 para el acero a constante de aylor 6 7 120 para el aluminio "l a&ance de la mesa a 7 0.1mm/re& para los dos casos. "l tiempo de corte 7 120min de &ida de la #erramienta a &elocidad de corte del acero. acero. n

V C ∗T =C V C ∗120

0.125

=60

V C =30 m / min

8elocidad rotacional del #usillo. n=

1000 ∗V C

π ∗d

=

1000 ∗33

π ∗20

=525

9ng. 3ánc#ez 8al&erde, 8ictoriano

rpm

1


1.5 iempo de mecanizado.

2.5 6osto #ora máquina.

6: 7 6( ; 6

6osto de máquina. 6( 7 3/.11/#ora 6osto laboral. 67 .+1; < 7 4.'+2,' 6:7 11 ; 11.2' 6:7 3/.22.2'/#ora .5 6osto del material del acero. 8olumen del material de la pieza de traba=o.

8 7 >4,24? 6osto del material por pieza -abricada del acero. 6(at 7 3/.0.4/ cm @ >4,24? cm 6(at 7 3/.?.!>% 7 3/.% 4.5 6osto de la #erramienta por pieza de operacin.

'.5 6osto de manu-actura por pieza. 6  7 6A ;68 6(anu- 7 7 6( ; 6(at ; 6:err 6(anu- 7 7 22.2' ; % ; 0.! 7 3/.!0.%'/pieza

Problema Nº # 3e está taladra taladrando ndo sobre sobre un agu=ero agu=ero de 'mm de diámetro diámetro con con una broc broca a de 1!mm 1!mm en una planc planc#a #a de 2'mm 2'mm de es espe peso sorr +agu=e +agu=ero ro pasante. a &elocidad a emplear es de 0m/min y la relacin de a&ance /diámetro 7 0.01!. as brocas utilizadas tienen un ángulo de 140B en el alma y un ángulo de #Clice de 2'B. a energía especica de corte en Dg- /mm 2 es en este caso


2


1.5 iempo de mecanizado.

2.5 6osto #ora máquina.

6: 7 6( ; 6

6osto de máquina. 6( 7 3/.11/#ora 6osto laboral. 67 .+1; < 7 4.'+2,' 6:7 11 ; 11.2' 6:7 3/.22.2'/#ora .5 6osto del material del acero. 8olumen del material de la pieza de traba=o.

8 7 >4,24? 6osto del material por pieza -abricada del acero. 6(at 7 3/.0.4/ cm @ >4,24? cm 6(at 7 3/.?.!>% 7 3/.% 4.5 6osto de la #erramienta por pieza de operacin.

'.5 6osto de manu-actura por pieza. 6  7 6A ;68 6(anu- 7 7 6( ; 6(at ; 6:err 6(anu- 7 7 22.2' ; % ; 0.! 7 3/.!0.%'/pieza

Problema Nº # 3e está taladra taladrando ndo sobre sobre un agu=ero agu=ero de 'mm de diámetro diámetro con con una broc broca a de 1!mm 1!mm en una planc planc#a #a de 2'mm 2'mm de es espe peso sorr +agu=e +agu=ero ro pasante. a &elocidad a emplear es de 0m/min y la relacin de a&ance /diámetro 7 0.01!. as brocas utilizadas tienen un ángulo de 140B en el alma y un ángulo de #Clice de 2'B. a energía especica de corte en Dg- /mm 2 es en este caso


2


donde

espesor de &iruta no de-ormado, en

mm 3e pide determinar determinar 1. "l espesor espesor de de la &iruta &iruta no de-ormada. de-ormada. 2. a poten potencia cia de meca mecaniz nizado ado.. . "l momento momento torsor torsor sobr sobre e el e=e de la bro broca. ca. 4. "l tiempo tiempo de mecani mecanizado zado del agu=er agu=ero o

3olucin d 7 'mm * 7 1!mm "spesor de la planc#a 7 2'mm 8elocidad de corte 7 0m/min. a/* 7 0.01! DB 7140B E$%e$or &e la 'ru(a "o &e)orma&a.

A'a"ce &e la me$a* a/* 7 0.01!1! a 7 0.01!@1! 7 0,2'!mm/re& 0,2'!mm/ re&.. El e$%e$or &e cor(e (e!rco.

(

e c=

0.256 2

) ( ) . sen

140 2

= 0.12 mm

Po(e"ca &e cor(e &el meca"+a&o* Pc 7 Dc @ EF Coe,ce"(e e$%ec,co &el ma(eral* "l caudal de remocin.

-rea &e cor(e "o &e)orma&o.





Gc 71%1,42 mmH

Veloc&a& ro(aco"al &el .u$llo %r"c%al.

La 'eloc&a& &e a'a"ce au(om/(ca* 8G 7 a@n 7 0.2'!@'>? 71'2,% mm/min El cau&al &e remoc!"* Potencia de corte Pc 7 Dc@EF 7 2%',!1 Pc=

Kc∗Zw 102∗60

=

285.61 ∗27.72 102∗60

=1.294 Kw

Pc 7 1,2>4 DF

EL MOMENTO TORSOR SO0RE EL EE DE LA 0ROCA Pc 7 Ac .8c

7 Ac.*/2 I.m

Pc/8c 7 Ac

A7 +2'%%,!  %/1000

 7 20,?0%

EL TIEMPO DE MECANI2ADO

m 7 0,1%2! min


4


tg+?0B7*/2.lo lo 7*/2.tg+?0B lo 72,>11mm

Problema Nº 3 3e está taladrando un agu=ero ciego de 0mm de pro-undidad y 20mm de diámetro, empleando una broca de acero rápido cuyo ángulo de punta es 120B . a &elocidad de rotacin seleccionada es 00rpm y el a&ance de 0.2 mm/re&. *eterminar para estas condiciones  1. "l &alor de la &elocidad de corte máima 2. " &alor de la &elocidad de corte media . "spesor de &iruta antes de ser arrancada 4. iempo neto que tardara la broca en taladrar el agu=ero *atos Pro-undidad 7 0 mm *iámetro7 20mm Gngulo de punta7 120B n. 7 00rpm a&ance 7 0.2mm/re&

Soluc!"4 EL VALOR DE LA VELOCIDAD DE CORTE

"l &alor de la &elocidad de corte (edia 8G 7 a @ n 8G 7 0.2mm/re&.00re&/min 8G 7 !0mm/min

E$%e$or &e la 'ru(a a"(e$ &e $er arra"ca&a Gngulo del alma.

Tem%o "e(o al (ala&rar el a5u6ero 9ng. 3ánc#ez 8al&erde, 8ictoriano

'


Problema Nº 7 3e desea calcular la -uerza de corte, la -uerza de la pro-undidad, el momento de giro y la potencia absorbida por la broca de 40mm de diámetro, taladrando una pieza de acero, conociendo los siguientes datos a 7200Jg/ mm donde KaL7 a&ance 7 potencia especica a 7100Dg/ mm donde KaL7 a&ance 7 potencia especica 6on un a&ance de 0.4mm por una &uelta y 1!0 rpm de &elocidad con una eciencia de ?' Soluc!"4 a -uerza que se opone al lo de la broca podemos considerarlo como la -uerza de corte A6.

Fc =

(100)(40) 2

= 2000K g

a -uerza de penetracin.5 3on las que se oponen a la penetracin y #ay que contrarrestarle con el es-uerzo en direccin acial e=ercido sobre la broca


!


+DGngulo de la broca. Auerza de penetracin.

Ap 74!4,10 Dg El mome"(o (or$o &el 5ro "ece$aro "l momento de giro que debe darse a la broca será el producto de la -uerza de corte por el brazo de giro que es */4 M M

La %o(e"ca ab$orb&a %or el (ala&ro

Problema Nº 8 "n el diseNo de una taladradora se desea establece seis &elocidades como re-erencia se estima como material de traba=o, cuya resistencia es !0Dg/mm2 y los diámetros del taladro están comprendidos entre ? y 1!mm de diámetro. Para dic#o material se recomienda las siguientes &elocidades de corte en el taladrado del 2%m/min, en el a&ellanado 12 m/min y para el escariado y roscado %m/min "l tiempo de regulacin de las &elocidades
1000∗Vc

π ∗d 1000 ∗Vc

π ∗d

=

=

1000∗28

π ∗7 1000∗28

π ∗16

=1273 rpm

=575

rpm

PARA EL AVELLANADO


?


8c 712m/min n 1=

1000∗Vc

=

1000∗12

=5454 rpm π ∗d π ∗7 1000 ∗Vc 1000∗12 = =239 rpm n 2= π ∗d π ∗16

PARA EL ROSCADO 8c 7 %m/min n 1=

1000∗Vc

1000∗8

= 364 rpm π ∗d π ∗7 1000 ∗Vc 1000∗8 n 2= = =159 rpm π ∗d π ∗16 =

PARA EL ESCARIADO 8c 7 %m/min n 1= n 2=

1000∗Vc

π ∗d 1000 ∗Vc

π ∗d

=

=

1000∗8

π ∗7 1000∗8

π ∗16

= 364

rpm

=159 rpm

EL CAMPO DE LA REGULACION ES4

9: El mo&elo &e Merc.a"( %re&ce el 'alor &el /"5ulo %la"o &e c+alla&ura a (ra';$ &e la relac!"

Do"&e e$ el /"5ulo o%era"(e &e )rcc!" e"(re la 'ru(a < la .errame"(a* Se %rom(e &e ?ue"ca al c+allame"(o e$ &e 3@@ 5Bmm em%lea"&o u"a cuc.lla co" /"5ulo &e a(aue &e 18º < arra"ca&o u"a 'ru(a cu
%


*atos 7 1'B ec 7 0.!mm

:allando la relacin de corte

es 7 0.?'mm b. 7 mm

alla"&o el /"5ulo &e c+allame"(o

Gngulo de rozamiento

EL e$)uer+o &e c+alla&ura Gc 7 ac.aF Gc 7 0.!+mm 7 Gc71.%mm Gs 71.%mm / sen+4!.??' Gs7 2.4?mm As 7 s.Gs As 7+2.4?mm .00I/mm As7?41.0?! I El coe,ce"(e me&o a la c+alla&ura o a la )rcc!" g+<7 u7 A-/An

*e la ecuacin +1 despe=amos At entonces tenemos

*e igual manera de la ecuacin 2 despe=amos 9gualando y despe=ando


>


7 As/Ac Qeemplazando &alores

Ac 7 '%.'!4 I ? *urante el torneado de una pieza cilíndrica con la ayuda de un dinammetro de las tres componentes se determina que la -uerza tangencial7112, la -uerza aial es de '4 Dg y la -uerza radial es de 12 Dg. "n "l ángulo de ataque es de 10B y los ángulos de posicin de lo de inclinacin del lo es de 4'B y 'B respecti&amente . a pro-undidad de 1.' mm y el a&ance es de 0.2 mm , la energía especica de corte es O.. DF.min/cm. :allar la -uerza de corte :allar la -uerza de empu=e 3)69)I Auerza tangencial 7 112 Dg5- Auerza Gial 7 '4 Dg5- Auerza radial 7 12 Dg5- Gngulo de posicin 7 4'B Gngulo de inclinacin 7 'B Pro-undidad 7 1.'mm G&ance empleado 7 0.2mm

*onde  AJ 7 Auerza lateral At 7 Auerza de empu=e Auerza de corte7 Auerza tangencial 3ustituyendo &alores '4 7 At.sen+4' ; AJ.cos+4'O..+2 12 7 At.cos+4'5 AJ.sen+4'O..+ Qesol&iendo las ecuaciones +2 y + e igualando tenemos '45At.sen+4'/cos+4' 7 At.cos+4'5 12/sen+4' '4.sen+4' ; 12.cos+4' 7 At.cos+4' ; At.sen+4' %,1% Dg5- ;%,4%'2 Dg5-7 At At7 4!,!!% Dg5- 9ng. 3ánc#ez 8al&erde, 8ictoriano

10


Del 5ra,co $e %ue&e ob$er'ar ue la )uer+a &e cor(e e$ 5ual a la )uer+a (a"5e"cal Ac 7 112 Dg5-

alla"&o la ENERGIA ESPECIFICA DE CORTE D 7 A6/Gc Gc 7 a.p Gc 7 +0,2m+1,'mm Gc 7 0,mm reemplazando &alores tenemos D 7 112 Dg5-/m,mm

D 7 0.0!DF min/cm

: E" u" e"$a
ALLANDO LA FUER2A RESULTANTE

ALLANDO EL ANGULO DE CI2ALLADURA


11


7 *e la relacin de cortes tenemos rc 7 ac/ao Qc 7 0,2' mm/1mm rc70.2' 7 12.>0B

LA RESISTENCIA MEDIA A LA CI2ALLADURA DEL MATERIAL EN MEGABNETON POR METRO CUADRADO HMNBm : a -uerza de cizalladura la podemos calcular por dos -ormas. nas de ellas es por las relaciones geomCtricas y otras es por la -ormula

:allando por la -ormula tenemos

a resistencia media de cizalladura tenemos s7As/Gs

pero Gc 7

Gc 7

2.' m

Pero

Gs7 11,>'? mm2 s7As/Gs 7 !?!,!/11,1>'? 7

!0,41 (I/mm

K: Ob(e"5a u"a e=%re$!" %ara la e"er5>a e$%ec,ca  $ e" (;rm"o$ &el /"5ulo &e c+alla&ura < la re$$(e"ca me&a a


12


ala c+alla&ura &el ma(eral &e (raba6o ( $ e" el cor(e or(o5o"al* Su%!"5a$e ue la relac!" &e Er"$( < Merc.a"( &e %ue&e u$ar o $ea #  J  SOLUCION4

B#

SA0EMOS POR LA TEORÍA UE SE CUMPLEN LAS SIGUIENTES RELACIONES

DIVIDIENDO #J3 TENEMOS Ac 7

....................................+4

Ds 7 Ac/ Gc.....................+'

Ac 7 ts . Gs 6os +

5

.............+! "nergía especica de corte ;

6os+

5 

Gs . 3en

7 Gc......................+?

D s . Gs . 3en +  7 Ac...............+% Ds .Gs 3en+  7

......................................+>

PERO TENEMOS DE LA RELACIN REEMPLA2ANDO VALORES TENEMOS Ds 7 Ds 7 Ds 7

 K@ J#

*esarrollando por trigonometría tenemos pero 6os +>0R 70 pero sabemos que 2 sen +  cos + R 7 sen

+2  Ds 7


Ds 72 ts 6tg +



1


10 "n el corte ortogonal de un material, se encontr que la longitud de contacto entre la &iruta de #erramienta siempre es igual al espesor de la &iruta a y que el es-uerzo medio de la cizalladura en el área de contacto entre la &iruta y la #erramienta es igual al es-uerzo cortante medio en el plano de cizalladura. (uestre para esta condiciones, el coeciente medio de -riccin en la cara de la #erramienta u debe ser igual o menor que 4/ y que cuando es igual a la unidad, el ángulo de cizalladura, es igual al ángulo de inclinacin normal e-ecti&o. +Sngulo de desprendimiento e-ecti&o 3)69)I

"s-uerzo medio de la cizalladura τs A3 / Gs OOOOOO+1 "s-uerzo cortante medio del plano de cizalladura I 7 AIs /Gs......................... +2 τ

s7

De la$ relaco"e$ (e"emo$4 Auerza de cizalladura OOOOOO.+' Auerza normal al plano de cizalladura

As 7Ac. 6os+ 5 At .3en+ 

AIs 7 Ac.3en ;At .6os ..........+! Auerza de -riccin A-7 At 6os+  ;Ac .3en + ..............................+? Auerza normal a la -uerza de -riccin An 7 Ac .6os+  T At .3en + ...................+%

El /"5ulo me&o &e )rcc!" e" la cara &e la .errame"(a 7 A- /An

7

Q

OOOOOOOOOO+>

9gualando 1 y 2 tenemos que As 7AIs

Ac 6os+  TAt 3en+  7 Ac

3en+  ;At 6os+  Ac7

..............................+>

reem%la+a"&o HK: e" H: < &e$arrolla"&o al5ebracame"(e (e"emo$ 9ng. 3ánc#ez 8al&erde, 8ictoriano

14


ac /ao 71 :allando el ángulo de cizalladura

g+ 7 siguiente "presin



7

pero de la relacin de corte rc 7

desarrollando la

3en +  7 6os+ 6uando 71 tenemos



3en 3en+

5 3en+

7 3en ; 3en+

70


2' en +

70

1'

70


11: E" el meca"+a&o &e u" ma(eral $e e"co"(r! ue el /"5ulo &e c+alla&ura $em%re e$ 5ual el /"5ulo &e "cl"ac!" "ormal e)ec('o $u%o"e"&o ue la re$$(e"ca a la c+alla&ura &el ma(eral e$ 5ual a la re$$(e"ca a la +o"a &e )rcc!" a&.e$'a &e la cara &e la .errame"(a e$ 5ual a la re$$(e"ca a la c+alla&ura ($ &el ma(eral e" el %la"o &e c+alla&ura < ue la lo"5(u& &e la re5!" &e a&.e$!" e$ 5ual al e$%e$or &e la 'ru(a a o  ob(;"5a$e u"a e=%re$!" %ara la )uer+a &e cor(e Fc < &e em%u6e F( e" (;rm"o$ &e ($  < el /rea &e la $ecc!" &e la 'ru(a "o cor(a&a Ac* Tamb;" calcule el 'alor &e


%ara el cual F( $era cero*

1!


*esarrollando tenemos Ac cos Ac +cos 71

5ts . Gs. cos ; sen

7

7

Ac 7Gs +

pero

cos

; sen

 pero

Ac 7 del ángulo de cizalladura tenemos la relacin g +  7

pero rc 71 sen / cos 3en

7 cos +  / 15 sen + 

7 cos +

pero

alla"&o la )uer+a &e em%u6e (e"emo$

Reem%la+a"&o 'alore$ ue %ara la )uer+a &e cor(e < %ara la )uer+a &e em%u6e A.ora cua"&o el A"5ulo &e a(aue (e"e cua"&o la )uer+a &e em%u6e 'ale cero

a u" 'alor

e"(o"ce$ el /"5ulo &e "cl"ac!" e)ec('o

12 E" u" e"$a

1?


Calcule a* El /"5ulo me&o &e )rcc!" e" la cara &e la .errame"(a Q b* La re$$(e"ca me&a a la c+alla&ura &el ma(eral $ e" MNBm c* El e$)uer+o me&o &e )rcc!" e" la cara &e la .errame"(a $ MNBm* SOLUCION4 ALLANDO EL -NGULO DE CI2ALLADURA H :

ALLANDO LA FUER2A DE FRICCIN a -uerza normal a la -riccin

ALLANDO EL COEFICIENTE MEDIO DE FRICCIN

Qeemplazando


1%


EL ESFUER2O MEDIO DE FRICCIN EN LA CARA DE LA ERRAMIENTA NS

13: U" &$co &e 18@@ mm co" u" a5u6ero ce"(ral &e 9@@mm 'a .acer re)re"(a&o &e a)uera .aca a&e"(ro e" u" (or"o 'er(cal* La )recue"ca ro(aco"al &e la me$a e$ &e @*8S J1 el a'a"ce e$ &e @*#8mm < la %ro)u"&&a& &e cor(e e$ &e 9 mm* La e"er5>a e$%ec>,ca &e cor(e %ara el ma(eral &e la %e+a e" co"&co"e$ %ar(culare$ &e cor(e e$ &e 3*8GBm3* Calcule4 a: El (em%o &e meca"+a&o b: El co"$umo &e %o(e"ca e"  al come"+o &e la o%erac!" c: El co"$umo &e %o(e"ca 6u$(ame"(e a"(e$ &e (erm"ar la o%erac!" Soluc!"4 *atos n 7 0.'s51 a 7 0.2'mm P 7 !mm D 7.' UV/m :allando el tiempo de mecanizado

:allando la potencia de corte o la energía de corte D 7 Pc/EF 7a@P@8c

EF 7 Gc @ 8c

caudal de &iruta OOOO. EF

:allando la &elocidad de corte.


1>


:allando el área de corte Gc7a@p Gc70.2'mm@!mm 7 1.2'mm 2M EF 7 141.?@1.'mm2 7 0.22120''cm/min 6onsumo de potencia en DF al comienzo de la operacin

EF 7 Gc@8c 2 EF 71.'mm @0.>42?m/s@m/10!mm EF7 1.4140' @ 105! m/s Pc74.>4>1?' DF

D7Pc/EF

6onsumo de potencia en DF antes de terminar la operacin D7Pc/EF .'@10> V/m@ 2.120''@1054 m/min 7Pc Pc7?.421>@10' V/min@mi DF.


n/!0s

Pc72.0!1!

20


U"a 'e"(a6a &el meca"+a&o e$ &e &e$%er&co &e ma(eral e" el %roce$o* U"a &e$'e"(a6a &el meca"+a&o e$ la me"or (em%o ue &ura la o%erac!" La e"er5>a e$%ec>,ca &e cor(e (e"&e a %erma"ecer co"$(a"(e a al(a$ 'eloc&a&e$ &e cor(e La e"er5>a e$%ec>,ca &e cor(e $e re&uce cua"&o el /"5ulo &e %o$c!" &e l ,l(ro $e acerca a K@* U"a$ &e la$ lea &e la a&.e$!" %ara e=%lcar el meca"+a&o &e la )rcc!" la )uer+a %ara %ro&ucr &e$l+ame"(o %ro&uce $ol&a&ura e" lo$ %u"(o$ &e co"(ac(o &e lo$ ma(erale$* El /"5ulo &e "cl"ac!" &el ,lo e$ el /"5ulo ue .ace el ,lo co" la &recc!" &e a'a"ce me&o e" el %la"o &e re)ere"ca* El /"5ulo e" al %u"(a &e la .errame"(a e$ el /"5ulo ue .ace" lo$ %la"o$ &el ,lo < &el co"(ra,lo me&a"(e el %la"o &e re)ere"ca* U"a cuc.lla &el (or"o $ la %u"(a &e la .errame"(a $e coloca %or e"cma &e la l>"ea &e ce"(ro$ el /"5ulo &e a(aue &$m"u"ea &e ce"(ro$ el /"5ulo &e "c&e"ca $e "creme"(e cua"&o la .errame"(a $e acerca al ce"(ro* A* Re%re$e"(ar me&a"(e la$ %ro

21


17: E" u"a e=%ere"ca &e cor(e or(o5o"al $e .a &e$%re"&&o u" cau&al &e 'ru(a &e 1 cm3Bm" $e em%lea u"a cuc.lla co" /"5ulo &e a(aue ##@ < u" /"5ulo &e "cl"ac!" &e @ la 'eloc&a& &e cor(e e$ &e #@ mBm"* &el ma(eral &e$%re"&&o co" u" acor(ame"(o &el # al (ra"$)ormar$e e" 'ru(a* El a"/l$$ %o$(eror a la e=%ere"ca %erm(! e$(ablecer ue le e$)uer+o me&o &e cor(e $obre el %la"o &e c+allame"(o e$ &e 1@8NBmm# < ue el coe,ce"(e a%are"(e &e )rcc!" e"(re la 'ru(a < la .errame"(a e$ &e @*K8* &e(erm"ar la )uer+a &e cor(e < al )uer+a "ormal Da(o$ 6audal de &iruta EF 71%cm/min Gngulo de ataque

W 7220 Gngulo de incidencia X 7%0 8elocidad de corte 8c 720m/min "s-uerzo sobre el plano de cizalladura s 710'I/mm2 6oeciente aparte de -raccin Y 70.>' 6omo su-re un acortamiento del 2% entonces ac 7 ao+0.?2

b74.'0

:allando el ángulo de cizalladura Z 742.40 EF 7Gc@8c

1%cm/min7Gc@20m/min


Gc70.> m/min

22


s7 As/Gs 10'I/mm2 @1.mm27As As 71>.>!'7140I b74.'0 W7220 [ 742.40 b5W; [ 7!.>! 0 :allando la -uerza resultante 6os+!.>!0 7 As/Ar Ar 7140I/cos+!.>!0 Ar 71%.> I :allando la -uerza de corte tenemos 6os+21.'07 Ac/Ar 1%.>@cos+21.'0 7 Ac Ac 7 2>!.!4% I :allando la -uerza normal a la -uerza de corte , tenemos 3en+21.'0 7 At/Ar 1%@3en+21.'7At At7 11?.0 I

18: Co" # %a$a&a$ 5uale$ &e re)re"(a&o $e e$(a arra"ca"&o e" (o(al u"a ca%a &e 9mm &e ma(eral  (em%o "e(o &e ca&a %a$a&a e$ &e 1*8 m"* La %e+a cl>"&r&a &e #@@mm &e &/me(ro e=(eror < 1@@ mm &e lo"5(u& (e"e u"a a5u6ero ce"(ral &e @ mm &e &/me(ro $e em%lea u"a 'eloc&a& &e cor(e &e #9 mBm" $e %ro&uce u"a '&a &e la .errame"(a &e 7.r$  el /"5ulo &e la cuc.lla e$ &e 1# @* Co"$&erar el ra"5o &e (raba6o la %o(e"ca e$%ec>,ca &e cor(e e$ a%ro=ma&ame"(e co"$(a"(e 5ual @*@8Bm"Bcm3 &e(erm"ar4 a* b* c* &*

El 'alor &el a'a"ce em%lea&o El 'olume" &e 'ru(a arra"ca&o La %o(e"ca me&a &e cor(e La )uer+a &e cor(e

Soluc!" :allando el area de corte Gc7a@p iempo de mecanizado m7 /a.n 6on la &elocidad de corte #ayámosle \ de QP(


2


a. :allando el a&ance empleado 1.'min7100mm/2@a@I 1.!110mm/re&

a7100/1.'@41.% 7

b. 6audal de &iruta arrancado EF 7Gc@8c Gc74.%mm 2

Gc7a@P EF74.%@2!

Gc71.!11@mm2 EF7 12'cm/min

c. :allando la potencia media de corte D7Pc@EF +0.0'DFmin/cm@+12'.!!4cm/min7 Pc Pc 7 !.2% DF d. 6onocemos por teoría

Pc 7 Ac@8c

Ac7+!.2%@10I.m @!0s/+2!m/min

Ac 7 144>>.?' I

19: Su%o"5a ue e" u"a o%erac!" &e cor(e or(o5o"al la )uer+a &e )rcc!" F) e" la cara &e la .errame"(a e$(a &a&o %or *($*Aa e" &o"&e  e$ u"a co"$(a"(e ($ e$ la re$$(e"ca a%are"(e a la c+alla&ura &el ma(eral < Aa e$ el /rea &e la $ecc!" &e 'ru(a* Mue$(ra ue e=$(e la relac!" $5ue"(e e"(r; el coe,ce"(e me&o &e )rcc!" e" la cara &e la .errame"(a W el /"5ulo &e c+alla&ura X < el /"5ulo &e "ormal e)ec('o  Soluc!"

*e la gura podemos obser&ar Ac 7 Ar cos+] 05W OOOO..+1 As 7 Ar cos+[0; ]005WOOOO..+2 A- 7 Arsen +] OOOOOOOOO+ :allando el ángulo de cizallamiento


24


RESISTENCIA APARENTE DE CI2ALLADURA DEL MATERIAL s 7 As/Gs OOOOO+' *989*9"I*) +2 entre + tenemos

pero como Y 7tan+] 7 coeciente de -riccin

*e la relacin de cizalladura tenemos 7Gc/Gs

ts 7 As/Gs

pero como por la relacin tenemos A- 7 D.ts.Ga corte Gc/Gs 7 ts


sen +Z

de la relacin de

2'


Pero

O ángulo de cizallamiento

*esarrollando las ecuaciones y despe=ando Y tenemos

1? "n una pasada cilíndrica no se debe eceder de una -uerza de 2'1Jg5- siendo la potencia especíca de corte del material a mecanizar de 0.04D^min/cm. *eterminar la máima pro-undidad de pasada que podría aplicarse para un corte que arranca un espesor de &iruta no de-ormada de 0.14mm , empleando una #erramienta monolo con un ángulo de de ataque de 120, ángulo de incidencia de %0 y el ángulo de posicin de de lo de 40 3olucin *iámetro 7 '0mm Ac 7 2'1Jg5D70.04 DFmin/cm P7_ ac70.14mm Ac724!2.1 I W7120 [ 7%0 tenemos


#allando el espesor de &iruta ac7a@sen+Dr #allando el a&ance ac/sen+Dr 7a M a70.2'mm Ac7 2'1@>.%1 I

la potencia especica de energía

2!


D r740 D7Ac/Gc  0.04@1.I.m/s@!0s/cm min 7 242.1I/0.2'mm@P

Gc 7a@P

Qealizando operaciones tenemos P 7 4.1mm 1% "n un proceso corte ortogonal utilizando un ángulo de ataque de 1'0 una &elocidad de corte de %0m/min, las -uerzas de corte y el empu=e con %>0I y !!?I respecti&amente, el espesor de la &iruta de-ormada es de 0.2' mm, y la razn de corte es de 0.. si el corte tiene una duracin de ' minutos luego a "l calor generado en la zona de -riccin esOOOOOODV b "l calor generado en al zona cizalladura OOOOOO...DV

Soluc!" a. "l calor generado en la zona de -riccin Pm 78c@Ac Pm 7 %>0I@%0m/min Pm 7?1200m/min 6alor generado en 01 minuto como el tiempo es de 0'minutos el calor será Pt 7?1200Im@'min/min 7 '!DV b. 6alor generado en la zona de cizalladura Pt 7 P- ; Ps 555555555555555555555+1 Pt 7 calor generado en la zona de cizalladura P- 7 calor generado por la -riccin Ps 7 calor generado por el empu=e P- 78o@ A- 55555555555555555555+2 8o/8c 7 rc 5555555555555 8o 7 8c@rc

Ps 7 Pt 5 P-

P- 7 rc@8c@A- 7 1!>>% Im/min Qeemplazando en +2 71!00%Im@'min/min 7 %0.040DV la zona de cizalladura Ps 7+'!5%0.040DV Ps 72?'.>!DV


P"l calor generado en

2?


1> *eben tornearse 200 barras de %0mm de diámetro y 00mm de largo #asta !'mm en 1'0mm de su longitud. "l acabado supercial y la precisin requeridos #acen necesario un ligero corte de acabado, despuCs del debastado. "ste se #ace a máima potencia. a pasada de acabado se #ará con un a&ance de 0.1mm, una &elocidad de corte de 1.'m/s y la potencia máima. 3i el torno tiene un motor de 2DF y una eciencia de %' 6alcula el tiempo total de produccin en Jilo/segundos +Ds para el lote de piezas. 6onsidere que la energía especica de corte del material es de 2.? UV/m, el tiempo de regresar la #erramienta al comienzo del corte es 1's, y el tiempo gastado en montar y desmontar una pieza es de 120s. 3olucin *atos G70.1 mm 8c71.'m/s Pm72DF n7'0 J 7 2.?UV/m *17 %0 mm *2 7 !' mm :allando la pro-undidad de pasada

la potencia del motor Pc/n 7 Pm Pc 7 Pm@n72DF@0.' Pc 71DF55555555555555 #allando la energia de corte tenemos D 7 Pc/EF Gc 7a@P

EF 7 caudal de &iruta

Gc 7 +0.1mm+?.'mm7 0.>?'mm2 +1.'cm/min

EF 7 8c@Gc EF7+0.1+?.'

EF 71.4!2'cm555555555555555555555Pc 7 D@EF 555555555Pc 72.?@10> V/[email protected]!2'@105!m/s Pc 7.>>2!@10 V/s 555555555555555Pc 74DF 9ng. 3ánc#ez 8al&erde, 8ictoriano

2%

donde


6omo se puede obser&ar la potencia que necesitamos es mayor que lo que nos proporciona la nuestro motor entonces tenemos que reducir el n`mero de pasadas. 4DF 1DF con 2 pasadas tampoco cumple la condicin ?.'/2 7 .2' mm 2DF 1DF 6on  pasadas tampoco cumple la condicin ?.'/ 7 2.' mm 1.DF1DF con 4 pasadas si cumple la condicin P7?.'mm/4 7 1.?'mm EF 7+1.%?'mm+0.1mm+1.'m/s 7  EF70.!'!2'@105!m /s D7Pc/EF 555555555555555555555555+D+EF 7 Pc555555555555555 Pc72.?@10>V/m@0.!'!@105!cm/s Pc 7 0.>>%1 D^

1 DF0.>>%1 DF

"l tiempo de mecanizado m 7/n@a Iecesitamos #allar el numero de re&oluciones de las &elocidades de corte tenemos

m 71'0mm/+0.1mm+'.>!% 7 1>.2s 6omo se darán 4 pasadas tenemos el tiempo gastado en montar y desmontar una pieza es de 120s ; el tiempo de regresar la #erramienta al comienzo del corte es de 1's 1's@4 7 !0s el tiempo total empleado es m 7 montar ; regreso ; mecanizado m 7 +120s ; 1>.2s ; !0s 7 ?.2 7 !.22 minutos 20 na barra de '0mm de diámetro &a #a ser roscado en 2'0mm de su longitud en un torno. "l ángulo de la rosca es de !0 0, el paso 2.'mmy el diámetro eterior de la rosca '0mm. a. 6uántas pasadas serán necesarias para realizar la operacin si se limita el espesor de la &iruta de-ormada a 0.1mm_ b. 3i la -recuencia rotacional de la pieza es de 0.0%s51 y el regreso de la #erramienta y embrague del carro con el tornillo patrn 9ng. 3ánc#ez 8al&erde, 8ictoriano

2>


despuCs de cada pasada toman 20s.6ual será el tiempo total de la produccin_ 3olucin Paso 7 a&ance 72.'mm P7a@sen+Dr 0 P72.'mmsen+!0  P 72.1!>' mm 6omo s obser&ara la operacin está limitada a un espesor de &iruta de 0.1 mm \ de pasadas 7P/ac 7 \de pasadas 72.1!>'/0.171!.!'4 Poniendo a numero entero 1? pasadas que se realizaran. 3i la -recuencia rotacional del a pieza es de 0.%s51 como tenemos que despuCs de cada pasada se emplean 20s entonces tendremos 20@1?7140s que se emplearan cuando la maquina regresa cuando se #ace el tornillo. m7 /a@I m72'0mm/2.'mm@0.%s 712' s iempo total es la suma de los tiempos 2!4's

total 712's;140s 7

21 "l a&ance trans&ersal en una OO."l sistema de trinquete es accionado por al mani&ela de la limadora de manera que la uNa produce un giro al rueda de trinquete , el arco correspondiente a los dientes . a limadora traba=a a razn de !0carreras por minuto y la rueda del trinquete tiene 20 dientes "l a&ance utilizado esOOOOOOO • el menor tiempo para mecanizar una supercie de 10 100mm • ba=o las condiciones descritas es OOOOOOOO min


0

Trabajo de Procesos Manufactura i

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