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• Edgar Salas

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1. ¿Qué motivos pueden existir para que la operación de mecanizado sea más costosa que otros procesos de fabricación? Desprendimiento de material: en el proceso de maquinado, la viruta que se genera es material de desecho, que en muchos casos no se recicla. Los tiempos de producción son elevados: en una operación de mecanizado generalmente lleva más tiempo para dar forma a una pieza determinada que en los procesos de conformado. Se requiere una mayor energía de proceso: se gasta más energía en el mecanizado que otros procesos alternos de conformado.

2. La realización de operaciones de desbaste y acabado incrementa el tiempo de las operaciones de mecanizado ¿Por qué crees que se deben realizar varias operaciones sobre la misma pieza? ¿Qué requisitos se le piden a las operaciones de desbaste? ¿Y a las de acabado? Se deben realizar varias operaciones para así gradualmente acercarse a la forma final requerida (pases de semi acabado), de esta forma no se corre le riesgo de dañar las dimensiones de la pieza. Cortes para desgaste primario: se usan para remover grandes cantidades de material de la pieza, a fin de producir una forma muy cercana a la requerida. Estas operaciones se realizan a alta velocidad y ha espesores entre 0.1mm – 0.5mm. Se utilizan piezas robustas Cortes de acabado. Se usan para completar la pieza y alcanzar las dimensiones finales, tolerancias y el acabado de superficie. Estas operaciones se realizan a baja velocidad, se utilizan herramientas de menor tamaño. En operaciones de acabado se ubica entre 0,05mm-0.1mm.

3. ¿Cuántos grados de libertad debería permitir la máquina en la que se realizan las operaciones de torneado? Representar esquemáticamente la máquina y los movimientos que debe tener. En el torno para realizar las operaciones de mecanizado debe permitir 3 grados de libertad, 2 grados de la herramienta que permitan el avance y la profundidad, y un grado de libertad en la pieza la cual es la revolución de la misma.

4. ¿Qué ventaja tiene utilizar herramientas ángulos de desprendimiento negativos, frente a herramientas de ángulo de desprendimiento positivo? Ángulo de Salida g [°] Es el ángulo formado por la cara de desprendimiento de la herramienta y la dirección perpendicular a la superficie mecanizada. El ángulo de desprendimiento toma valores entre -5° y 30° según el material. Valores positivos de este ángulo de incidencia, obligan a emplear herramientas menos robustas (menor ángulo de filo), que presentan mayor facilidad de rotura y menores posibilidades de evacuación de calor. Por el contrario, el empleo de ángulos de desprendimiento negativos, incrementa el rozamiento viruta herramienta y produce u incremento del consumo de potencia al requerirse una mayor energía de deformación de la viruta que en el caso de g positivo. No obstante, suele emplearse este tipo de geometría cuando se requiere una herramienta con mayor ángulo de filo.

5. Las guías son uno de los elementos más importantes del torno ¿Por qué crees que adquieren esta importancia? Encima de la bancada se encuentran las guías prismáticas, las cuales consisten generalmente en dos “V” invertidas y dos superficies planas de apoyo. Las guías de los tornos son piezas maquinadas con gran exactitud por rectificado. Cuando las guías están desgastadas o tienen algún daño, se afecta la precisión de las piezas maquinadas y el torno pierde su valor.

6. ¿Por qué se utilizan elementos de apoyo como las lunetas o el contrapunto en el torneado de piezas esbeltas? 7. ¿Qué parámetros se deben conocer para tornear una pieza en un torno? ¿A partir de qué datos o parámetros se pueden obtener? 

Velocidad de corte (m/min) πDN V c= 1000 Con

D=diámetro en mm y

( mm )

( V f ) min



Velocidad de avance



Profundidad de pasada



Avance f=

N=Velocidad de rotación(rpm)

a p (mm)

(mm ó mm/rev)

Vf N

8. ¿Cuál es el número máximo de ejes que suelen incorporar las fresadoras? ¿Qué ventajas puede tener incorporarlos? ¿Y qué desventajas? Aunque lo más común es disponer en una fresadora 3 grados de libertad, el número máximo de ejes que puede tener incorporado la fresadora es 5, estas además del movimiento relativo entre pieza y herramienta en tres ejes, se puede controlar o bien el giro de la pieza sobre dos ejes, uno perpendicular al eje de la herramienta y otro paralelo a ella (como con un mecanismo divisor y un plato giratorio en una fresadora vertical); o bien el giro de la pieza sobre un eje horizontal y la inclinación de la herramienta alrededor de un eje perpendicular al anterior. Las ventajas que trae la incorporación de estos cinco ejes son:     

Buena precisión y acabado superficial comparado con fundición/forja. Flexibilidad: desde piezas unitarias hasta largas series. Diferentes materiales (limitación en materiales muy duros). Facilitan la realización de formas geométricas complejas, Gracias a los movimientos de rotación tanto en pieza como herramienta se pueden obtener velocidades de trabajo muy altas

  

Posibilidad de variar la dirección del movimiento de avance. Posibilidad de cambiar la geometría de la fresa El desgaste en los dientes de la fresa es menor (a bajas velocidades) comparado con el torneado debido a que cada diente actúa cada cierto periodo de tiempo (1 vuelta). La desventaja del proceso de corte de fresado es que debido a la geometría de la herramienta se da un corte discontinuo en la pieza lo que provoca inconsistencia en la zona de trabajo aumentando notablemente el consumo de potencia requerido por la máquina para remover el material, otra desventaja es la económica debido a que las maquinas que manejan esta cantidad de grados de libertad son las CNC, aumentando el gasto en mantenimiento del equipo (proceso caro) el fresado tiene limitaciones con respecto al algunos materiales muy difíciles de trabajar.

9. En las operaciones de torneado, la viruta puede enredarse entre la herramienta y la pieza lo que genera grandes problemas para poder retirarla de la zona de trabajo, sin embargo en fresado esto no es ningún problema. ¿Podrías explicar por qué? La fresa presenta una geometría que le permite retirar la viruta con los dientes a la hora de realizar el corte de material, en este caso cada diente de la fresa lleva dos funciones consigo, que son cortar y retirar la viruta.

10. Además de la fuerza de corte hay otras dos componentes: Radial y tangencial ¿Puedes explicar cómo influye cada una de estas componentes en el proceso de fresado?

Como se aprecia en la ilustración la fuerza radial y la tangencias son las componentes rectangulares de la fuerza de corte, la componente radial surge de la aplicación de la fuerza de corte de forma radial a la superficie de contacto con la fresa.la componente tangencial surge como su nombre lo indica tangencialmente al plano de contacto .

11. ¿Qué ventajas puede tener utilizar una fresadora horizontal frente a una vertical? Para trabajos específicos, por ejemplo el labrado de ranuras paralelas, el husillo permite que se monte un tren de fresado, que no es otra cosa que una pieza que contiene varias fresas que trabajan en conjunción.La

fresadora horizontal está especialmente indicada para el labrado de ranuras o hendiduras, de muy distintas formas. La profundidad máxima de estas ranuras se calcula por la diferencia entre el radio exterior de los casquillos de separación, que sujetan el husillo, y el radio exterior de la fresa. Esto permite conocer, de antemano, si la máquina con la que queremos trabajar soporta las fresas que necesitamos para realizar las hendiduras, a las profundidas requeridas.

Unas de las limitaciónes de esta máquina es la fuerza perpendicular a la que se puede someter la fresa por la mesa de trabajo, para lograr el avance. 12. En la punta de las brocas, la unión de los filos se realiza mediante un pequeño filo adicional denominado filo transversal. ¿Podrías explicar qué función tiene?

Entre las dos superficies de incidencia se halla el filo transversal que forma con ambos filos principales el ángulo de los filos transversales. El filo transversal no corta, sino que rasca únicamente. El filo empuja el material del centro del agujero delante de los filos principales y consume con ello aproximadamente el 40% del esfuerzo de avance. 13. Para la operación de taladrado, ¿Podría servir alguna de las máquinas que se han estudiado? Prensas taladradoras El taladro radial, es una prensa taladradora grande diseñada para cortar agujeros en piezas grandes. Tiene un brazo radial a lo largo del cual se puede mover y ajustarse el cabezal del taladro. Por tanto, el cabezal puede ponerse en posición a lo largo del brazo en lugares que son significativamente distantes de la columna, lo cual permite acomodar piezas de trabajo grandes. El taladro múltiple es una prensa taladradora que consiste básicamente en una serie de dos a seis taladros verticales conectados en un arreglo en línea. Cada husillo se acciona y opera en forma independiente, pero comparten una mesa de trabajo común, de manera que se pueden realizar operaciones relacionadas de taladrado en serie (por ejemplo, centrado, taladrado, escariado y roscado interior) deslizando simplemente la pieza de trabajo sobre la mesa de trabajo de un husillo al siguiente. Una máquina relacionada es el taladro de husillos múltiples, en la cual están conectados varios husillos para taladrar múltiples agujeros simultáneamente en una pieza de trabajo. Existen además las prensas taladradoras de control numérico para controlar el posicionado de los agujeros en las piezas de trabajo. Estas prensas taladradoras están frecuentemente equipadas con torretas para sostener herramientas múltiples, que pueden seleccionarse bajo control de un programa de control numérico. Se usa el término taladro revólver de control numérico para este tipo de máquinas. ¿???? Una guía es un dispositivo sujetador

del trabajo que se diseña también especialmente para la pieza de trabajo. La característica distintiva entre la guía y el sujetador es que la guía suministra un medio para guiar la herramienta durante la operación de taladrado. Un sujetador no posee esta característica de guía. Una guía que se usa para taladrado se llama guía de taladro. 14. ¿Por qué muchas brocas disponen de unos orificios por donde se inyecta un fluido coaxial a la herramienta? ¿Podrías exponer al menos tres razones? 15. ¿Se podría realizar un taladrado con una fresa? ¿Cómo se podría realizar y qué ventajas y desventajas se obtendrían? La forma de trabajar de la fresadora permite realizar taladrados, ya que solo hay que mover el eje vertical para realizar esta operación. Algunas fresas permiten también ser utilizadas como brocas, pero es preferible utilizar brocas para realizar esta operación, para evitar roturas de las fresas, también esta resultaría muy costosa por los distintos materiales y herramientas utilizados 16. Además de la broca cañón, existen otra serie de soluciones para realizar operaciones de taladrado profundo ¿Podrías investigar que sistemas/máquinas de taladrado profundo se pueden encontrar en el mercado para la realización de agujeros de gran profundidad y con diámetros superiores a 15 mm de diámetro? Taladrado con barrenos espirales Se encuentran disponibles varias herramientas de corte para hacer agujeros; sin embargo, el barreno espiral es la más común de todas. Viene en diámetros que varían desde 0.15 mm (0.006 in) hasta 75 mm (3.0 in). Los agujeros mayores (diámetro de 20 mm y mayores) se pueden hacer mediante trepanación: la broca de la herramienta de corte se sujeta en la cara extrema de un tubo, y el agujero se maquina eliminando un anillo mientras se deja un núcleo central. 17. ¿En qué operación crees que la herramienta de corte debe soportar mayores temperaturas, en fresado o torneado? Razona la respuesta. Para poder comparar las temperaturas de trabajo en ambos procesos se deben analizar la herramienta de corte de cada uno, en este caso una fresa y un buril, bajo ciertas condiciones, dichas condiciones deben ser iguales para ambas herramientas. Entre estas condiciones tenemos: la velocidad del corte, velocidad de avance y la profundidad entre otros parámetros Bajo estas condiciones anteriormente expuestas se puede deducir que la herramienta expuesta a mayores temperaturas en el buril (torneado) debido a que su forma trabajo.

El buril trabaja bajo el principio de corte ininterrumpido, en el cual el flanco de corte de la herramienta esta siempre en contacto con la pieza. Por otra parte la fresa posee múltiples flancos de corte por lo opera bajo el principio de corte interrumpido, a diferencia del buril, la fresa es la que gira lo que indica que solo una de las caras de corte es la que está en contacto con la pieza durante un corto tiempo, por lo anterior se deduce que el calentamiento en la fresa es mucho menor ya que la herramienta deja de tocar la pieza por pequeños lapsos de tiempo.

18. Explicar por qué el acero al carbono no se utiliza como herramienta de corte. Son aceros que cuentan con una concentración de carbono entre 0.5% y 1.5%, el principal inconveniente de este tipo de materiales es que comienzan a perder dureza a una temperatura promedio de 250º C, por lo anterior no se recomiendan para trabajar a alta velocidad y ya que uno de los requisitos de una herramienta de corte es que mantenga su dureza en caliente se han visto remplazados por herramientas fabricadas en aceros con elementos de aleación

19. ¿Estas de acuerdo con la siguiente afirmación?: “Reducir la velocidad de corte siempre mejora la vida de la herramienta porque así lo predice la ecuación de Taylor”.

R. Reducir la velocidad de corte y el desgaste de la herramienta mediante la disminución de la fricción entre la cara de incidencia de la herramienta y la superficie de la pieza, así como entre la cara de desprendimiento y las virutas ayuda a los fluidos refrigerantes a que actuen directamente en el punto de fricción, creando una capa protectora en esa zona y no permitiendo un contacto directo entre la herramienta y la pieza 20. En caso de que durante el mecanizado de una pieza, se observe una rotura de la herramienta. ¿Qué parámetros de mecanizado se podrían modificar? ¿Cómo afectarían a la productividad? Como es de suponerse debido a la alta dureza de las herramientas de corte estas no son tenaces (frágiles), según lo anterior si combinamos una gran velocidad de corte y una gran profundidad de penetración, la gran cantidad de material despendido podría generar grandes fuerza de corte en el filo de la herramienta, lo que produciría elevados momentos flectores sobre la misma, los cuales no está de capacidad de soportar produciendo la fractura. Para evitar este inconveniente podría pensarse en reducir la velocidad del corte o la profundidad de penetración, cualquiera de estas modificaciones en los parámetros de mecanizado traerán como consecuencia un aumento en el los tiempos de producción debido a que la tasa de desprendimiento de material será menor.

21. ¿Es importante la ductilidad del material para el mecanizado? Justifique. Es importante, ya que la ductilidad es la propiedad que tienen algunos materiales los cuales bajo acción de una fuerza pueden deformarse de manera sostenible sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos con dicho material. Si bien no es imposible que un material dúctil pueda

romperse para llegar a este punto debe haber soportado grandes deformaciones lo que ayuda en el proceso de mecanizado sea por arranque de viruta o abrasión debido a que se pueden realizar piezas de mayor complejidad y de esta manera hace que esta propiedad sea importante en el proceso mencionado. 22. Explique por qué el estudio de la viruta producida es importante en el entendimiento de las operaciones de corte. Es importante estudiar los tipos de virutas producidas, ya que influyen significativamente en el acabado de la superficie producido, las fuerzas de corte, así como el funcionamiento general de corte. Por ejemplo, que las virutas continuas se asocian generalmente con un buen acabado superficial y fuerzas de corte constante. Virutas borde acumulado suele resultar en un pobre acabado de la superficie al igual que las virutas escalonadas pueden tener efectos similares. Virutas discontinuas suelen dar lugar a mal acabado superficial y precisión dimensional, e involucran las fuerzas de corte que fluctúan. Por lo tanto, el tipo de viruta es un buen indicador de la calidad general de la operación de corte.

23. La vida de la herramienta puede ser casi infinita en velocidades de corte bajas. ¿Recomendaría entonces que todas las operaciones de mecanizado deberían ser hechas a bajas velocidades? Justifica. La vida de la herramienta puede ser casi infinita, en el caso de ocuparla a velocidades muy bajas, pero eso por sí solo no justifica necesariamente el uso de velocidades de corte bajas. En el caso de ocupar velocidades bajas de corte, se va a eliminar menos materia y se demoraría mucho tiempo, por lo tanto capaz que no sería económicamente viable. También las Velocidades de corte más bajas también a menudo conducen también a la formación de virutas de borde acumulado y virutas discontinuas, lo que afecta acabado de la superficie.

24. Explique las consecuencias de permitir que las temperaturas alcances altos niveles en el corte. Hay varias consecuencias de permitir que las temperaturas se eleven a niveles altos en el corte, tales como: (a) desgaste de la herramienta se acelerará debido a las altas temperaturas. (b) Las altas temperaturas causar cambios dimensionales en la pieza de trabajo, reduciendo así la precisión dimensional. (c) Las temperaturas excesivamente altas en la zona de corte pueden inducir daño térmico y cambios metalúrgicos a la superficie mecanizada. 25. ¿Por qué no es aconsejable incrementar la velocidad de corte para aumentar la tasa de producción? No es muy deseable que la temperatura suba demasiado durante el corte, esto se debe a que: a) El desgaste de la herramienta se acelerará debido a las altas temperaturas

b) Las altas temperaturas pueden causar cambios dimensionales en la pieza de trabajo, reduciendo de esta forma la precisión dimensional. c) Las temperaturas excesivamente altas en la zona de corte pueden inducir a un daño térmico y cambios metalúrgicos 26. ¿Cuáles son los efectos de realizar una operación de corte con una herramienta sin filo? ¿Y con una herramienta muy afilada? 27. ¿A qué factores atribuye usted la diferencia en las energías específicas en el mecanizado de los materiales que se muestran en la Tabla? ¿Por qué hay una gama de energías para cada grupo de materiales? 28. Describa los efectos que una herramienta sin filo puede tener en las operaciones de corte. 29. ¿Por qué las temperaturas de la herramienta son bajas a bajas velocidades de corte y altas a altas de corte velocidades? 30. Dada su comprensión del proceso de corte de metal básico, ¿cuáles son las propiedades físicas y químicas importantes de una herramienta de corte?