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INFORME N°4: “MECANIZADO” Curso: IN179 - TECNOLOGÍA DE LOS PROCESOS DE MANUFACTURA Profesor del curso:  PERLECHE CASTAÑEDA, JORGE MIGUEL  ROJAS ROJAS, JORGE LUIS Integrantes del Grupo:

Grupo 1:      

Mendoza Ventura, Pablo Steven Briones Huanillo, Miluska Olenka Vera Cabello, Rosa Marcela Raquel Palomino Trujillo, Frank Jhonatan Acevedo Vallejo, Carlos Andres Chávez Bautista, Pierina Angela

(U201423992) (U201416033) (U201412738) (U201315115) (U201113076) (U201510826)

Grupo 2:     

Carbajal Román, Gianella Solange (U201319864) Valverde Sifuentes, Abel Saul (U201423983) Mejía Pilco, Paulo Sergio (U201615229) Osores Jesus, Alessandra Jimena (U20141A342) Mejía Herrera, Sebastián (u201515748)

SECCIÓN: IX74 Sede: San Isidro SAN MIGUEL, 18 DE NOVIEMBRE DEL 2018 1

INDICE 1.

NTROUCCIÓN ...................................................................................................................................... 4

2.

OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 4 2.1. 2.2.

OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................................ 4 OBJETIVO ESPECÍFICO ............................................................................................................................. 4

3.

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO, MATERIALES ............................................................................................. 4

4.

PROCEDIMIENTO ................................................................................................................................. 6

5.

DIAGRAMA DE OPERACIONES (DOP) ............................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

6.

EJEUCIÓN DEL PROYECTO .................................................................................................................... 8 6.1. TRAZADO Y DIMENSIONADO DE LA PLATINA ............................................................................................... 11 i. Calcular e indicar cuál es la distancia entre centros de los agujeros # 1 con # 4, # 5 y # 3; # 4 con # 2, # 5 y # 3; # 2 con # 5 y # 3. Dar la distancia en mm. Completar la tabla (completar el cuadro). ......... 11 ii. En base a la información determinada anteriormente y al plano dado, el grupo elaborará su plano de mecanizado, en el cuál se indicarán todas las dimensiones necesarias para el mecanizado de la platina. (un plano). .................................................................................................................................. 11 iii. Elabore el DOP del proceso de trazado y dimensionado de la platina (un DOP)............................. 12 6.2. TALADRADO DE AGUJEROS EN PLATINA ..................................................................................................... 12 i. Juego de brocas a usar para taladrar macho M12 ......................................................................... 13 ii. Juego de brocas a usar para taladrar macho de ½”........................................................................ 13 iii. Cálculo RPM recomendado para realizar agujeros (# 1 y # 4) rosca M12 corriente. ...................... 13 iv. Cálculo RPM recomendado para realizar agujeros lisos (# 3 y # 5) ................................................ 13 v. Cálculo RPM recomendado para realizar agujero (# 2) rosca ½” – 13 UNC .................................... 14 vi. Cálculo del avance y tiempo (teóricos) taladrado agujeros # 1, # 3, # 4 y # 5 ................................ 14 vii. Cálculo del avance y tiempo (teóricos) taladrado agujero # 2 ................................................... 15 viii. Elabore el DOP del proceso de taladrado de agujeros en platina (un DOP). .............................. 16 ix. Comparar el tiempo real utilizado en el taladrado de los agujeros con el tiempo teórico calculado anteriormente. Explique a qué se debe la diferencia. .............................................................................. 17 6.3. ROSCADO INTERIOR MANUAL DE AGUJEROS EN PLATINA ............................................................................... 17 i. Indique el número de hilos y el paso para los siguientes machos de roscar. .................................. 17 ii. Elabore el DOP del proceso de taladrado de agujeros en platina (un DOP).................................... 18 6.4. TRABAJO DE BANCO (LIMADO DE BORDES Y CARAS DE PLATINA) ..................................................................... 19 i. Elabore el DOP del proceso de perfilado de bordes de la platina (un DOP) .................................... 19 6.5. TORNEADO DE TORNILLOS ...................................................................................................................... 19 i. Elabore los DOPs del proceso de torneado de tornillos (dos DOPs) ................................................ 20 ii. En el torno donde realizó su práctica identifique tres partes, tres accesorios y especifique tres características: potencia, tamaño de bancada y rango de RPM. ............................................................ 21 iii. Se va a cilindrar dos ejes trefilados de acero 1045, con una velocidad de corte de 25 m/min. El torno que se va a utilizar es el torno Nardini CA6240B cuyos tambores graduados están en el sistema métrico. Se pide completar la tabla con los datos y cálculos solicitados. Identificar cuáles son los datos y que se debe calcular. ............................................................................................................................... 22 6.6. ROSCADO EXTERIOR MANUAL DE TORNILLOS .............................................................................................. 24

2

i. 6.7. i.

Elabore los DOPs del proceso de roscado exterior manual de tornillos (dos DOPs). ....................... 24 FRESADO DE CABEZAS DE TORNILLOS ........................................................................................................ 26 Elabore los DOPs del proceso de fresado de cabezas para cada uno de los tornillos (dos DOP). ... 26

7.

OBSERVACIONES ............................................................................................................................... 27

8.

PREGUNTAS ....................................................................................................................................... 29

9.

CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 29

10.

CUESTIONARIO .............................................................................................................................. 31

11.

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................... 44

3

1. INTROUCCIÓN Esta práctica tiene como fin aplicar y adquirir conocimientos claros sobre los procesos de mecanizado tanto de arranque de viruta (proceso de cilindrado) como mecanizado de superficies planas por medio del torno y la fresadora. Conceptos claves a tener en cuenta es este informe, que herramientas e instrumentos son adecuados a usar, la importancia de los cálculos en la obtención de resultados de precisión en el manejo de las máquinas y que materiales son fáciles de manipular. Las máquinas herramientas se encuentra presentes en numerosas actividades industriales relacionadas con el sector metal mecánico. El torno, la fresadora, continúan experimentando un continuo progreso, motivado por la evolución de los materiales como de altísimas incorporaciones tecnológicas. Cabe resaltar la importancia de las normas de seguridad industrial para los procesos mecanizado llevados a cabo en el laboratorio, es indispensable cumplir a cabalidad las normas establecidas, pues el objetivo es no tener indícense de accidentalidad, al momento de manipular la maquinaria tener la dotación necesaria para proteger nuestra vida ante cualquier suceso 2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General

o Aprender y realizar operaciones de taladrado, roscado manual, torneado, fresado; y, elaborar el proyecto de mecanizado

2.2. Objetivo Específico

o o o o o o o o o o

Conocer la nomenclatura de la máquina taladradora. Operar la máquina taladradora y realizar agujeros. Usar machos de roscar para realizar roscas interiores. Usar terrajas de roscar para realizar roscas exteriores. Aprender a identificar las partes de una broca helicoidal. Conocer la nomenclatura del torno universal paralelo. Operar y realizar operaciones con el torno universal paralelo. Conocer y operar la máquina fresadora. Hacer divisiones en la fresadora con el cabezal divisor. Identificar los principales factores que influyen en las operaciones de maquinado.

3. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO, MATERIALES  

Platinas rectangulares: Las platinas son de acero con longitud de 150 mm x 38 mm x 3/.8”. Taladro de columna: La taladradora de columna es la versión estacionaria del taladro convencional. Realiza la función de un taladro insertado en el soporte vertical. Las taladradoras de columna son las más empleadas en talleres, gracias a la posibilidad de realizar en ellas los más variados trabajos, incluso de serie, con útiles adecuados. Las diferencias de estos taladros van en función de la potencia del motor y de la longitud de la columna. Con las columnas se consigue un trabajo muy profesional. 4



Yunque: El yunque se conoce mayormente por ser una herramienta de herrería, pero también es empleado para la joyería, orfebrería e incluso es utilizada, con un diseño especial, por los zapateros en la reparación de calzados. Esta herramienta es fabricada en piedra o metal, y se utiliza como soporte para forjar metales. La mayoría de estos instrumentos son de hierro forjado, ya que este material transfiere la energía del golpe de manera más eficiente.  Tornillo de banco: El tornillo de banco, torno de banco o morsa es una herramienta que sirve para dar una eficaz sujeción, a la vez que ágil y fácil de manejar, a las piezas para que puedan ser sometidas a diferentes operaciones mecánicas como aserrado, perforado, fresado, limado o marcado.  Granete: Se denomina granete a una herramienta manual que tiene forma de puntero de acero templado afilado en un extremo con una punta de 60º aproximadamente que se utiliza para marcar el lugar exacto que se ha trazado previamente en una pieza donde haya que hacerse un agujero (usualmente con la ayuda de un martillo).  Martillo: El martillo es una herramienta de percusión utilizada para golpear directa o indirectamente1 una pieza, causando su desplazamiento o deformación. El uso más común es para clavar (incrustar un clavo de acero en madera u otro material), gcalzar partes (por la acción de la fuerza aplicada en el golpe que la pieza recibe) o romper una pieza. Los martillos son a menudo diseñados para un propósito especial, por lo que sus diseños son muy variados.  Juego de machos M12 y juego de machos ½ pulgada  Giramachos: Son herramientas cuya misión es girar los machos para la realización de las roscas interiores. Se fabrican de acero de herramientas. Tienen un cuerpo central sobre el que van las mordazas, una es fija y la otra móvil, para adaptarse a los cuadriláteros de la cabeza de los machos de roscas y de los escariadores. Sobre este cuerpo se roscan dos ejes, uno es fijo y el otro, al girarlo en uno u otro sentido, cierra o abre las mordazas.  Peine de roscas o calibrador de hilos de roscas: Estos peines de rosca consisten en una fuerte carcasa de acero con un determinado número de láminas en ambas extremidades, cada lámina contiene los dientes correspondientes a un paso definido que está marcado en cada una. Las roscas en milímetros o pulgadas son similares en formato; sin embargo, las roscas en pulgadas se describen por los hilos por pulgada y las roscas métricas por la distancia de la cresta de un hilo al próximo (paso).  Cuchillas de tornear: El mecanizado mediante un torno genera formas cilíndricas con una herramienta de corte o cuchilla que, en la mayoría de los casos, es estacionaria, mientras que la pieza de trabajo es giratoria. Una herramienta de corte típica para usar en un torno (también conocida como buril) consta principalmente de un cuerpo, mango o vástago, y de un cabezal donde se encuentra la parte cortante.  Vernier: Un calibrador vernier o caliper es un instrumento de medida que permite leer con bastante precisión utilizando un conjunto de escalas. Utiliza una escala principal y otra escala secundaria la cual muestra un conjunto de líneas entre dos marcas. El Vernier se utilizaba mayormente como instrumento de 5

 





navegación, instrumento científico y como instrumento para realizar medidas de precisión. Brocas helicoidales de ½ pulgada Brocha (eliminar residuos de viruta): Es un instrumento consistente en un conjunto de cerdas unidas a un mango que se utiliza para pintar, maquillarse o para otros fines. La brocha es una escobilla que recoge reteniendo entre sus fibras un determinado material para luego distribuirlo uniformemente sobre una superficie Nivelador: Los niveles de burbuj son las herramientas ideales para conseguir la mayor precisión en trabajos de construcción y en obras. Además, son altamente resistentes a la abrasión, choques y deformaciones, permitiendo una alta durabilidad de la herramienta. Torno paralelo: máquina herramienta que emplea una herramienta (cuchilla de tornear) y un movimiento de rotación de la pieza para la eliminación del material, permite la transformación de un sólido indefinido, haciéndolo girar alrededor de su eje y arrancándole material periféricamente a fin de obtener una geometría definida (sólido de revolución). El torno opera haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) 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.

4. PROCEDIMIENTO 

TALADRADO Primero hay que seleccionar el material a taladrar, este fue aluminio. Se proceden a marcar los centros de los agujeros con la ayuda de una comba y un granete. Ahora se debe seleccionar el juego de brocas a utilizar. El bloque de aluminio se coloca, se fija y nivela en el taladro de columna. Luego, se coloca la primera broca en la porta brocas del taladro, verificando que esté bien colocada. Ahora se posiciona la punta de la broca con el agujero guía a perforar. Se verifica que no haya materiales o herramientas sobre el taladro. Nos colocamos correctamente los lentes de seguridad. Se enciende el taladro y se comienza a taladrar con presión moderada y a baja velocidad. Durante la perforación, se debe retirar la viruta que se forma para que no obstruya la nueva perforación. Una vez se haya llegado a la profundidad deseada se sube la broca y se apaga el taladro. Se termina de limpiar la pieza de trabajo y se retira de la mesa de trabajo para su futuro roscado.

 ROSCADO Este proceso comienza sujetando la pieza a roscar, que será el aluminio con agujeros recién taladrados en el proceso anterior, con el tornillo de banco. Luego, se coloca primero el macho de roscar #1 con la ayuda del giramachos. Es importante mantener una posición completamente perpendicular a la pieza de roscar. Con el primer macho se avanza media vuelta y luego se retrocede una vuelta para cortar la viruta arrancada. Se repite esta acción hasta llegar a pasar completamente el macho por el agujero a 6

roscar. De manera similar, se reemplaza el macho por el macho de roscar #2 y se procede a hacer la rosca, la finalidad del #2 es desbastar la rosca. Finalmente, se reemplaza por el tercer macho de la serie, denominado de acabado y se procede a hacer el acabado de la rosca.  CILINDRADO: Primero, hay que colocar la cuchilla para cilindrar en el portaherramientas del torno, de tal manera que la punta de corto esté a la altura del eje de la pieza. Sobre la pieza a trabajar se marca la distancia hasta donde se va a cilindrar. Esta distancia será interpretada para configurar el torno de manera que logre el trabajo deseado. Se enciende el torno y se seleccionan las RPM en la caja de cambios con la que se trabajará. Se lleva la punta de la cuchilla cerca del centro de la pieza para luego, girar la manivela del carro principal a la izquierda hasta que haga un pequeño corte. La cuchilla será llevada automáticamente hasta la distancia de profundidad del eje escalonado, una vez que llegue ahí se debe girar la manivela hacia la derecha, de tal manera que detenga el avance. Se apaga el torno y luego, se gira manualmente hacia la derecha para alejar la cuchilla del eje trabajado.

7

5. DOP

8

9

10

6. EJECUCIÓN DEL PROYECTO 6.1. Trazado y dimensionado de la platina i. Calcular e indicar cuál es la distancia entre centros de los agujeros # 1 con # 4, # 5 y # 3; # 4 con # 2, # 5 y # 3; # 2 con # 5 y # 3. Dar la distancia en mm. Completar la tabla (completar el cuadro). Para ello primero se toman las dimensiones exactas de su platina, de tal forma que los centros de los agujeros # 3, # 4 y # 5 deben estar alineados en el medio de la placa. Se elige simétricamente las distancias entre los agujeros #3, # 4 y # 5. De igual forma, los centros de los agujeros # 1 y # 2 deben estar alineados con el centro del agujero # 4. La distancia del agujero # 1 y # 2 al agujero # 4 debe ser la misma.

Agujero /Agujero #1 #4 #2

ii.

#4

#2

#5

#3

20

25.68 16 25.55

25.61 16 25.61

20

En base a la información determinada anteriormente y al plano dado, el grupo elaborará su plano de mecanizado, en el cuál se indicarán todas las dimensiones necesarias para el mecanizado de la platina. (un plano).

11

iii.

Elabore el DOP del proceso de trazado y dimensionado de la platina (un DOP).

12

6.2. Taladrado de agujeros en platina i.

Juego de brocas a usar para taladrar macho M12 Diámetro de Diámetro de broca Macho (mm) agujero inicial (mm) (mm) 10.2 6 M12 corriente 12.2 6 M12 fino ii.

Macho (mm) ½’’ - NC ½’’ - NF

Diámetro de agujero final (mm) 10 12

Juego de brocas a usar para taladrar macho de ½”

Diámetro de broca (mm) 5/6 27/64

Diámetro de agujero inicial (mm) 5 7

Diámetro de agujero final (mm) 7.94 12.7

iii.

Cálculo RPM recomendado para realizar agujeros (# 1 y # 4) rosca M12 corriente.

iv.

Cálculo RPM recomendado para realizar agujeros lisos (# 3 y # 5)

13

v.

Cálculo RPM recomendado para realizar agujero (# 2) rosca ½” – 13 UNC

vi.

Cálculo del avance y tiempo (teóricos) taladrado agujeros # 1, # 3, # 4 y # 5 Utilizando los tamaños de brocas seleccionados, en la platina se harán (4) agujeros para los diámetros de roscado (M12). Con ayuda de las tablas anteriores y fórmulas descritas, complete la siguiente tabla. T = LT / VL Dónde: LT = longitud total que recorre la broca al maquinar el agujero LT = L + 0,4 * D L = longitud del agujero D = diámetro de la broca VL = velocidad lineal axial de la broca VL = a * RPM a = avance

14

RPM = revoluciones por minuto Agujeros Diámetro en placa de la Taladrado macho de Broca M2 (mm)

Agujero 1

Agujero 3

Agujero 4

Agujero 5

vii.

Agujero inicial Agujero final Agujero inicial Agujero final Agujero inicial Agujero final Agujero inicial Agujero final

Avance de Broca(mm /rev)

Velocidad Longitud Lineal agujero(m Axial m) (mm/min)

Longitud total recorre broca (mm)

Tiempo de taladrado teórico (seg)

6

0.048

76.8

21.5

23.9

65

10

0.048

46.08

21.5

25.5

69

6

0.048

12

0.048

6

0.048

10

0.048

6

0.048

12

0.048

76.8 38.4 76.8 46.08 76.8 38.4

21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5

65

23.9

69

26.3

73

23.9

77

25.5

81

23.9

85

26.3

Cálculo del avance y tiempo (teóricos) taladrado agujero # 2

Utilizando los tamaños de brocas seleccionados, en la platina se harán (1) agujeros para los diámetros de roscado (½”). Con ayuda de las tablas anteriores y fórmulas descritas, complete la siguiente tabla. Agujeros Diámetro en placa de la Taladrado macho de Broca 1/2" (mm)

Agujero 2

Agujero inicial Agujero final

Longitud Tiempo Avance Velocidad Longitud total de de Lineal agujero(m recorre taladrado Broca(mm Axial m) broca teórico /rev) (mm/min) (mm) (seg)

79.38

0.12

153.6

21.5

53.252

65

10.72

0.12

113.778

21.5

25.788

69

15

viii.

Elabore el DOP del proceso de taladrado de agujeros en platina (un DOP).

16

ix.

Agujero

#1 #2 #3 #4 #5

Comparar el tiempo real utilizado en el taladrado de los agujeros con el tiempo teórico calculado anteriormente. Explique a qué se debe la diferencia.

Broca

Tiempo real de taladrado(s)

Tiempo teórico de taladrado(s)

Diferencia(s)

Guía

176.00

51.65

124.35

Final

103.00

78.77

24.23

Guía

184.00

50.18

133.82

Final

99.00

76.52

22.48

Guía

186.00

43.90

142.10

Final

93.00

76.52

16.48

Guía

169.00

51.65

117.35

Final

91.00

78.77

12.23

Guía

170.00

43.90

126.10

Final

110.00

76.52

33.48

Explicar por qué existe diferencia entre el tiempo teórico y el tiempo real La diferencia entre las medidas se da por las variables como la fuerza que se aplica a la hora de bajar la broca, tipo de material y entre guía y agujero final la formula no desprecia el volumen que ya no existe al dar la pasada final.

6.3. Roscado interior manual de agujeros en platina i. Indique el número de hilos y el paso para los siguientes machos de roscar.

13

1.75

20

17

ii.

Elabore el DOP del proceso de taladrado de agujeros en platina (un DOP).

18

6.4. Trabajo de banco (limado de bordes y caras de platina) i. Elabore el DOP del proceso de perfilado de bordes de la platina (un DOP)

19

6.5. Torneado de tornillos i. Elabore los DOPs del proceso de torneado de tornillos (dos DOPs)

20

21

ii.

En el torno donde realizó su práctica identifique tres partes, tres accesorios y especifique tres características: potencia, tamaño de bancada y rango de RPM.

Torno Nardini CA6240

Accesorios

Carro principal

1

Tamaño de bancada =2 m

Torre

3

Características

Potencia =40 Hp

Bancada

2

iii.

Partes

Rango de RPM =50-950

Se va a cilindrar dos ejes trefilados de acero 1045, con una velocidad de corte de 25 m/min. El torno que se va a utilizar es el torno Nardini CA6240B cuyos tambores graduados están en el sistema métrico. Se pide completar la tabla con los datos y cálculos solicitados. Identificar cuáles son los datos y que se debe calcular.

DATOS Y CÁLCULOS Diámetro inicial (mm) Diámetro inicial (pulgadas) Diámetro final (mm) Diámetro final (pulgadas) Longitud de probeta (mm) Material

Tornillo #1 M12

Tornillo # 2 ½” – 13 UNC

19

19.05

0.748031

3/4

11.85

12.5015625

0.46653543

63/128

50

50 Acero 1045

Velocidad de corte (m/min)

25

Avance (mm/revol)

151 22

250

290

RPM máquina (por defecto)

250

250

RPM máquina (por exceso)

300

300

Profundidad de corte en mm (pase de desbaste 1)

15

15

Profundidad de corte en mm (pase de desbaste 2)

15

15

Profundidad de corte en mm (pase de acabado)

15

15

RPM (teórico)

23

6.6. Roscado exterior manual de tornillos i. Elabore los DOPs del proceso de roscado exterior manual de tornillos (dos DOPs).

24

25

6.7. Fresado de cabezas de tornillos i. Elabore los DOPs del proceso de fresado de cabezas para cada uno de los tornillos (dos DOP).

Pieza fresada 26

7. OBSERVACIONES

Operación

Trazado

Taladrado

Roscado interior manual

Observaciones Para un buen trazo, éste debe ser realizado en una superficie plana y bien iluminada. Debe estar bien señalizado el punto en donde se realizará el taladrado. Se debe calcular de forma precisa y exacta la distancia entre los centros de los agujeros. Señalizar el agujero inicial en el centro de la placa a trabajar Se debe limpiar constantemente para evitar complicaciones al momento de taladrar. Se debe usar la broca adecuada para el hueco que se va a realizar. Se deben fijar antes de empezar a trabajar que la rosca sea la indicada para el material que se trabajara. De acuerdo al material debemos saber que RPM vamos a utilizar en el taladrado. Debe estar bien marcado el punto en el cual se empezará a taladrar. La pieza debe estar ubicada justo debajo de la broca y debe encontrarse bien asegurada para que no se mueva en el proceso de maquinado. Antes de empezar el maquinado se debe limpiar la zona donde se trabajará eliminando resto de virutas sobrante. Las personas que se vean involucradas en el proceso deben de contar con lentes de seguridad Es necesario el uso de aceite para evitar atascamientos de la rosca. El macho debe ser ubicado en una posición equilibrada antes de realizar el trabajo. Se debe verificar que el tornillo encaje de manera correcta. La pieza la cual se va a roscar debe estar sujetada por la prensa de banco para tener una mejor estabilidad. Cuando coloquemos la pieza en la prensa debemos asegurarnos que esta se encuentre bien nivelada. Se deben escoger los machos correctos para el roscado empezando desde el número 1. Debemos asegurarnos que los machos estén bien puestos en el giramachos. El giramachos con el macho debe ubicarse exactamente perpendicular a la pieza que se va a roscar. Se debe iniciar dando media vuelta al giramachos y luego retroceder una vuelta para cortar la viruta arrancada, este proceso debe realizarse con mucho cuidado para que el macho no se rompa dentro del hueco. 27

Cada que se cambie de macho se debe limpiar todo la viruta que se encuentra dentro el orificio

Perfilado

Torneado

Roscado exterior manual

Fresado

La herramienta que utilizar debe ser colocada con un ángulo aproximado de 60° respecto al porta herramientas para realizar un buen trabajo. Esta operación es utilizada para darle un buen acabado a la pieza Se debe verificar las medidas en el plano de la guía. Las personas que realicen este proceso deben de contar con guantes de seguridad. Es necesaria la precisión en esta operación, un mal cálculo podría malograr la pieza. Se debe saber el procedimiento antes de realizarlo con esto se evitan errores. La calibración de la máquina debe hacerse con la mayor precisión posible. Antes de todo debemos preparar las cuchillas que se necesitan para poder realizar al proceso de torneado de acuerdo a la pieza. Tener todo el lugar de trabajo limpio y ordenado. Contar con los EPP necesario para nuestra protección de las virutas. Ajustar bien la pieza a trabajar con las mordazas del mandril. Seleccionar la adecuada velocidad de torneado. Colocar la cuchilla de corte cerca de la pieza para que se pueda empezar el maquinado Se debe ir verificando con el vernier las medidas que deseamos obtener. Saber cuál es el botón que detiene la maquina bruscamente en caso de emergencias. Es importante que se use aceite para evitar el atascamiento de la rosca. Se tiene que verificar que el tornillo y la pieza encajen perfectamente. Seleccionar la terraja adecuada para realizar este proceso. Colocar la porta terraja en forma perpendicular al tornillo que se está roscando. lubricar el roscado con unas gotas de aceite para facilitar la ruptura de la viruta. La alineación de pieza debe ser la más precisa posible. La limpieza de la viruta es importante para poder tener el mejor acabado posible. Las personas que realicen este proceso deben de contar con guantes de badana y lentes de seguridad. 28

Se debe programar el cabezal divisor de acuerdo al número de divisiones que tenga la cabeza del polígono que se va a mecanizar. Se alinea la herramienta con la pieza a fresar tanto en el eje x como en el eje y 8. PREGUNTAS

Defina brevemente los siguientes términos usados en las operaciones de mecanizado. o Broca: Es una pieza metálica de sección cilíndrica utilizada con un taladro o alguna otra máquina que funciona mediante el giro de la broca. Es empleada en la creación de orificios o agujeros en diversos materiales. o Cabezal divisor: Pieza más importante en una fresadora. Es utilizada en la división de la circunferencia de trabajo de una pieza en divisiones de igual espacio como en el fresado de ranuras, engranes, etc. o Chuck: O también llamado mandril. Comúnmente utilizado para sujetar herramientas como brocas en una taladradora o en una pieza de trabajo de un torno. o Fresa: Máquina que tiene una serie de cuchillas o dientes metálicos en una superficie giratoria. Utilizada para la abertura de agujeros o ranuras que materiales como madera, hormigón, metal o plástico. o Granete: Herramienta metálica de forma cilíndrica que acaba en una punta no pronunciada. Utilizada para marcar puntos sobre superficies metálicas, ya sea para una referencia o para que la broca no se escurra al momento del trabajo. o HSS: High Speed Stell o aceros rápidos. Es uno de los materiales más utilizados en la mecanización debido a sus propiedades de gran dureza, resistencia y mínimo desgaste. o Peine de roscar: Es una herramienta que se utiliza en la medición del paso de la rosca de un tornillo. o Taladrar: Es un trabajo muy común que consiste en perforar o realizar un agujero en cualquier material. o Cuchilla de cilindrar: Herramienta que forma parte de un torno. Sirve para el proceso de cilindrado de la pieza de trabajo reduciendo el diámetro de la barra del material a trabajar. 9. CONCLUSIONES

o En la comparación del tiempo real con el tiempo teórico de taladrado, se observó una diferencia, esto debido a que el taladrado al iniciar el trabajo comienza con una velocidad más lenta que la de los trabajos posteriores. o El conocimiento teórico aprendido previo a la parte práctica de mecanizado es sumamente importante, ya que nos permite manejar y ejecutar mejor los procedimientos y poder adaptarnos ante cualquier dificultad o cambio resolviéndolas de manera efectiva. 29

o Las máquinas-herramientas en estudio hacen el trabajo industrial más sencillo, práctico y económico para la organización que las emplea. Es una forma de hacer un trabajo eficaz, eficiente y efectivo. o Un mecanizado exitoso está condicionado al conocimiento básico del estudio de los materiales (cortante y el cortado), y solo se logrará mayor precisión gracias a la experiencia y la práctica de estos procedimientos. o La fresadora en la que trabajamos era una fresadora vertical con cabezal divisor vertical, pero los principios básicos de funcionamiento son los mismos y nos sirven de mucho para prepararnos como futuros profesionales en el campo de la industria orientada a los procesos metalmecánicos de arranque de viruta. o El roscado manual no es tan preciso como el torneado, sin embargo, es una alternativa efectiva de sujeción. o Al probar la unión de las piezas en el laboratorio, se pudo comprobar que existía un mínimo de error, esto se pudo deber a múltiples factores, tales como el movimiento de la terraja por no tratarse de un elemento unido completamente al porta terraja. 10. RECOMENACIONES

o Contar con un nivel para poder realizar de forma más precisa el enroscado exterior, ya que la terraja ladea al momento de empezar el enroscado. o No olvidar de echar refrigerante mientras se realiza el mecanizado para impedir el aumento excesivo de temperatura y el desgaste de las herramientas. o Se recomienda ajustar bien los tornillos de la porta terrajas para que la terraja se encuentra perpendicular al tornillo. o El tornillo debe tener una entrada cónica para facilitar el trabajo inicial de la terraja o Las virutas deben ser retiradas con regularidad, utilizando un cepillo o brocha. o Todas las operaciones de comprobación, medición, ajuste, etc., deben realizarse con la máquina parada. o Aumentar la iluminación ya que no se tiene mucha claridad por lo que se puede fallar con la precisión y la pieza quedará sin las medidas dadas. o Es importante utilizar la broca adecuada para cada material, ya que el resultado de la operación se verá reflejado en el tipo de broca que se utilice. o Las brocas, al igual que las fresas, deben estar en constante lubricación a medida que están en operación para evitar el calentamiento de la herramienta y cualquier daño de esta.

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11. CUESTIONARIO

1. Explicar: a. (3) lineamientos de diseño y operación para el fresado. i. ii. iii.

Deben especificarse chaflanes o biseles en vez de radios Los cortadores deben montarse lo más cerca de la base del husillo Los portaherramientas o dispositivos de fijación deben ser lo más rígidos posibles

b. (2) lineamientos para evitar la vibración y el traqueteo al fresar. i. ii.

2.

    

1

Usar máquinas herramientas de gran rigidez y gran capacidad de amortiguamiento. Si las herramientas comienzan a vibrar y a traquetear se debe modificar uno o más parámetros del proceso, como la geometría de la herramienta, la velocidad de corte, el avance o la profundidad de corte.1

Indicar en un cuadro al menos (4) diferencias entre los procesos de taladrado, mandrinado y rimado. Además, diga la herramienta que se usa para cada proceso.

Taladrado Operación de mecanizado que consiste en realizar agujeros. Movimiento de avance es rectilíneo. El avance determina el espesor de la viruta. Movimiento de corte producido por la rotación de la broca. La herramienta usada para este tipo de maquinado es cilíndrica rotatoria, conocida como broca, la cual tiene dos bordes cortantes en sus extremos.









Mandrinado Se efectúa para  agrandar un orificio producido antes por medio de otro. Produce perfiles circulares internos en piezas de trabajo huecas.  Cuando se trata de mandrinar piezas pequeñas, se puede hacer uso de un torno, donde son maquinadas en madrinadoras.  Las herramientas de corte son similares a la del torneado y se montan en una barra de mandrinado.

Rimado El rimado o escariado es una operación utilizada para hacer que un orificio ya existente sea más preciso dimensionalmente que el obtenido solo con taladrado, y mejorar su acabado superficial. Se llama rimado a un proceso de arranque de viruta o una operación que se realiza para conseguir un buen acabado superficial. La herramienta utilizada para el rimado es la rima o escariador, que posee múltiples filos de corte, con bordes rectos o helicoidales estriados o acanalados que remueven muy poco material.

Kalpakjian 31

3. Justifique como mínimo (4) razones importantes que expliquen el efecto de la temperatura en la vida útil de las herramientas de corte.  1era razón La temperatura máxima alcanzada durante la acción de corte afectará la vida útil de la herramienta de corte, la calidad del acabado superficial, la velocidad de producción y la presión de la pieza. El alza de temperatura provocada por la fricción afecta a la pieza maquinada aun cuando la pieza de trabajo no alcance la misma temperatura que la punta d la herramienta de corte, incluso así es lo suficientemente alta para que el metal se dilate o se expanda, lo cual generaría que la pieza de trabajo sea más pequeña de lo requerido cuando esta se enfría a temperatura ambiente.  2da razón Una temperatura de corte elevada puede acelerar notablemente este proceso e incluso conducir a una soldadura por fusión entre la viruta que se va desprendiendo y el material de la herramienta.  3era razón Cuando la temperatura de corte es demasiado alta para l material de la herramienta, causa ablandamiento en la punta, deformación plástica y pérdida del filo en el borde.  4ta razón La deformación plástica que está producida por la combinación de elevadas temperaturas en la herramienta y las cargas que soporta esta. Este desgaste se acusa a velocidades elevadas ya que generan mayores temperaturas y en el mecanizado de materiales muy duros, los cuales generan una carga mayor en la herramienta Desgaste por deformación plásticas

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4. Mencione como mínimo (3) causas probables a cada uno de los siguientes problemas en las operaciones de taladrado: a. Rotura de la broca i. Parámetros de aplicación erróneo. ii. Broca saturada de virutas. iii. La sujeción de la pieza a trabajar se suelta. b. Desgaste excesivo de la broca i. Material abrasivo, resistencia al desgaste insuficiente. ii. La herramienta permanece demasiado tiempo en el punto de inversión al taladrar agujeros ciegos y velocidad de corte demasiado alta. iii. Temperatura de corte demasiado alta, combinada con una presión alta (avance y/o dureza de la pieza). c. Mal acabado de la superficie de la perforación i. Vibraciones y fricción en la zona de corte ii. Falta de refrigerante al momento de corte pueden afectar a la pieza junto al avance y la velocidad de corte. iii. El material del taladro no es el indicado para el corte de la pieza. d. Taladro más grande i. Error de concentridad de la porta brocas o mandril de la punta de centraje. ii. El diámetro de la broca no es el indicado iii. El material de la broca no es el indicado para la perforación. 5. La ecuación de Taylor para la vida de la herramienta es directamente aplicable al desgaste en el flanco. Explique si esta ecuación puede usarse o no para modelar la vida de la herramienta si dominaran otras formas de desgaste. 
 En 1907 Taylor observa experimentalmente que el desgaste gradual del flanco va aumentando conforme incrementa el tiempo de corte según se representa en la gráfica de la figura 5.1, en la cual se distinguen tres zonas diferenciadas2:  Periodo de desgaste rápido inicial La herramienta el entrar en contacto tiene un desgaste rápido durante los primeros instantes del corte. 

2

Periodo de desgaste estable

Trent - Micheletti 33

A continuación del desgaste rápido inicial este mantiene a una velocidad constante de forma que, en este tramo, la gráfica de la figura 3.8 representa aproximadamente una línea recta.  Periodo de desgaste acelerado Finalmente, la velocidad a la que se produce el desgaste aumenta, esto marca el inicio de la región de fallo. En esta región la eficiencia del corte se reduce debido a que la geometría de la herramienta ya no es la óptima, la temperatura se eleva y acaba produciendo el fallo de la herramienta y determinando el final de su vida útil

Figura 5.1 Tendencia del desgaste frente al tiempo de corte

Son muchos los factores que afectan al desgaste de la herramienta, entre ellos los más destacados son la velocidad de corte, el avance, la profundidad de corte, los materiales de la herramienta y la pieza, etc. Por tanto, la pendiente de la zona estable de la curva representada en la figura 5.1 será diferente dependiendo de los factores anteriores, siendo el más decisivo de ellos la velocidad de corte. El incremento de cualquiera de ellos aumentará la velocidad con la que se propaga el desgaste y por tanto disminuirá la vida útil. Se define la vida de la herramienta como el tiempo de corte que puede operar la herramienta. Este tiempo de corte se puede definir de dos formas, bien como el tiempo que transcurre hasta que se agota la herramienta produciéndose el fallo catastrófico, o bien, como el tiempo que se tarda en alcanzar la amplitud de la zona de desgaste en la cara de incidencia predeterminada por un criterio de desgaste definido. El fenómeno del desgaste de las herramientas y la vida útil de estas es objeto de estudio desde que se conoce la mecanización, tanto es así que en los primeros años del siglo XX se descubrió una relación que vinculaba la velocidad de corte con la vida 34

útil. Si los valores de la vida útil se trazan en una gráfica logarítmica-logarítmica como la que se muestra en la figura 5.2, con la velocidad de corte frente a la vida, se obtiene una línea recta.

Figura 5.2 Tendencia de la vida útil frente a la velocidad de corte

El hallazgo de esta relación se le atribuye a Frederick Winslow Taylor, el cual tenía un interés especial por controlar los tiempos de ejecución de cada operación de corte de acero en la fábrica donde desempeñaba su trabajo, siendo el padre de la “organización científica del trabajo” la cual buscaba estimar el tiempo pertinente a cada operación para organizar las tareas desde la dirección de la empresa y con el objetivo de optimizar los movimientos del personal y disminuir los tiempos muertos en la producción y con ello aumentar la productividad de los empleados. La citada relación se puede expresar como una ecuación, la cual recibe el nombre de ecuación de Taylor para vida de herramientas, y se define como sigue:

𝑣 × 𝑡𝑛 = C

Donde: V = velocidad de corte (m/min) t= vida de útil de la herramienta (min)

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Los parámetros C y n son parámetros adimensionales que se hallan de manera experimental y son función del avance, la profundidad, materiales de pieza y herramienta. En la ecuación de la recta, n indica la pendiente de la recta y C indica el punto de corte con el eje de velocidad. Por lo que C representa la velocidad de corte para una vida de 1 minuto si las unidades empleadas son m/min y min. El valor de n está vinculado al material de herramienta mientras que C responde al material de trabajo y al resto de condiciones de corte. Unos valores orientativos de estos parámetros se indican en la tabla 1.

Tabla 1. Valores orientativos de n y C en la ecuación de Taylor

Como se ha mencionado anteriormente existen más factores, además de la velocidad de corte que influyen en la vida útil como son la profundidad, el avance, la dureza del material, etc. Si bien es cierto que estos factores no están presentes como tales en la ecuación de Taylor, lo que condujo a estudiar y formular una versión aumentada de esta, la cual considera los factores mencionados3:

𝑝 𝑛 𝑚 𝑣 × 𝑡 𝑛 × 𝑓 𝑚 × 𝑑 𝑝 = 𝐶 ′ × 𝑡𝑟𝑒𝑓 × 𝑓𝑟𝑒𝑓 × 𝑑𝑟𝑒𝑓

Donde: V = velocidad de corte (m/min) t = vida de útil de la herramienta (min)

3

Kalpakjan-Schmid 36

f = avance (mm/rev) d= profundidad de corte (min)

El parámetro representa la velocidad de corte para unas condiciones de referencia que para Taylor son: una vida útil de herramienta de 1 minuto, una profundidad de 1mm y un avance de 1mm/rev Los coeficientes n, m y p son coeficientes experimentales menores que la unidad, siendo n, el relacionado con la velocidad de corte, el más decisivo de ellos. Le siguen en importancia m y p, los cuales son relativos al avance y a la profundidad de corte respectivamente. Los valores de estos cumplen la siguiente inecuación: n 𝑃𝑐 = 396000 𝐸𝑓𝑖𝑐 ∗ 33000 0.8 ∗ 33000 𝑠

2° (según tabla Pu = 1.6) 𝑁−𝑚 𝑃𝑐 𝑁 − 𝑚 396000 𝑠 𝑃𝑢 = => 1.6 = => 𝑅𝑀𝑅 𝑚𝑚3 𝑅𝑀𝑅

𝑅𝑀𝑅 = 247500

𝑚𝑚3 𝑠

3° 𝑛=

𝑉𝑐 𝑟𝑒𝑣 𝑉𝑐 ∗ 1000 => 500 = 𝜋 ∗ 𝐷𝑜 𝑚𝑖𝑛 𝜋 ∗ 203.2

=>

𝑉𝑐 = 319.18

𝑚 𝑚𝑖𝑛

4° 𝑅𝑀𝑅 = 𝑉𝑐 ∗ 𝒇 ∗ 𝑑 4

Boothroyd 37

247500

𝑚𝑚3 𝑚 1𝑚𝑖𝑛 1000𝑚𝑚 = (319.18 ∗ ∗ ) ∗ 𝒇 ∗ 1.27𝑚𝑚 𝑠 𝑚𝑖𝑛 60 𝑠 1𝑚 𝒇 = 𝟑𝟔. 𝟔𝟑 𝒎𝒎/𝒓𝒆𝒗

7. Describa como mínimo (5) efectos adversos de vibración y traqueteo en las operaciones de mecanizado. Las vibraciones que se producen durante el proceso de mecanizado están ampliamente relacionadas a rigidez de la máquina empleada, mientras mayor sea la rigidez, menor serán las vibraciones o traqueteo producido.5  Marcas de traqueteo sobre la superficie: Esto produce que la pieza trabajada tenga un mal acabado superficial  Afecta la vida útil de la herramienta de corte: Esto se debe a que las vibraciones generan un amento en el desgaste de la herramienta de corte y con esto produce una falla prematura de esta herramienta.  Daño a las piezas de la máquina herramienta: Se produce por la constante vibración a la que es sometida para poder hacer un trabajo  Falta de precisión en las dimensiones que requiere el elemento en el que se trabaja: Esto genera una falla en el producto terminado.  Genera ruidos incómodos, especialmente si se trabaja con altas frecuencias

Puede llegar a causar efectos dañinos a la salud: Algunos efectos a corto plazo serían malestar del empleador, perturbación de la actividad. Por otro lado, los efectos a largo plazo podrían ser trastornos musculo-esqueléticos, trastornos neurológicos y alteraciones vasculares6 8. Explique como mínimo (4) características que deben tener los materiales de la herramienta de corte.     

5 6

Dureza: Debe tener mucha dureza para aguantar la elevada temperatura y fuerza de fricción cuanto está en contacto con la pieza. Resiliencia: Debe tener resiliencia para que las herramientas no se agrieten o se fracturen. Resistencia al desgaste: Debe tener una duración aceptable, debido a los costos de producción y evitar un recambio de piezas. Tenacidad: fuerza que impulsa a continuar con empeño y sin desistir en algo que se quiere hacer o conseguir. Compacidad: denso, poco poroso, con más contenido en menos espacio, unificado en sus piezas

IDEARA IDEARA

38



Químicamente inerte con el material a mecanizar

9. Mencione como mínimo (3) causas probables a cada uno de los siguientes problemas en las operaciones de torneado: a. Rotura de la herramienta     

Indicador total de desviación demasiado grande Condiciones inestables Potencia del husillo insuficiente Atasco de viruta Avance demasiado alto

b. Desgaste excesivo de la herramienta  

Velocidad de corte. Angulo de ataque demasiado alto.  Cantidad de aceite en el refrigerante  Caudal del refrigerante

c. Acabado rugoso de la superficie  

Velocidad de corte demasiado alta Broca sin filo.  Resistencia al desgaste insuficiente de la calidad.  Alineación inadecuada.  Nivel de potencia.

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d. Variabilidad dimensional  

Husillo suelto o flojo. Orilla de cortador no centrado.  Presión lateral sobre la pieza.

10. Se ejecutará una operación de fresado de bloque en una pieza de 400 mm de largo y 30 mm de ancho. Se usará un cortador helicoidal (fresa helicoidal) de 75 mm de diámetro con 10 dientes. Si el avance por diente es de 0,2 mm/diente y la velocidad de corte es de 0,75 m/s, calcule el tiempo de maquinado y la tasa de remoción de metal para eliminar 8 mm de la superficie de la pieza. 𝐴 = 30𝑚𝑚 𝐿 = 400𝑚𝑚 𝐷 = 75𝑚𝑚 𝑧 = 10 𝑑⁄𝑟𝑒𝑣 𝑓𝑧 = 0.2 𝑚𝑚⁄𝑑 𝑚 60 𝑠 𝑚 𝑉𝑐 = 0.75 × = 45 𝑠 1 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑛 𝑝 = 8 𝑚𝑚 𝑑 𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑓 = 𝑧 × 𝑓𝑧 = 10 × 0.2 =2 𝑟𝑒𝑣 𝑑 𝑟𝑒𝑣 45 × 1000 𝑁= = 190.99 𝑟𝑝𝑚 𝜋 × 75 𝑚𝑚 𝑟𝑒𝑣 𝑚𝑚 𝑓𝑟 = 2 × 190.99 = 381.98 𝑟𝑒𝑣 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑚 𝑚𝑚3 𝑄 = 𝑓𝑟 × 𝑏 × 𝑝 = 381.98 × 30𝑚𝑚 × 8𝑚𝑚 = 91675.2 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑛 𝐿 + 𝐿𝑎 + 𝐿𝑢 + √𝑝(𝐷 − 𝑝) 400 + 5 + 5 + √8(75 − 8) 𝑇𝑚 = = = 1.13 𝑚𝑖𝑛 𝑓𝑟 381.98 11. Se está reduciendo a 0.480 pulgadas el diámetro de una barra de aleación de titanio de alta resistencia de 6 pulgadas de largo y 0.5 pulgadas de diámetro, por medio de un proceso de torneado. El husillo rota a N= 700 rpm y la herramienta se desplaza a una velocidad axial de 8 pulg/min. La potencia requerida del motor es de 4 Ws/mm3 . Se pide calcular:

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a. La velocidad de corte (en m/min).

b. La tasa de remoción del material (MRR) (en mm3 /min).

c. El tiempo de corte (en segundos)

d. La potencia disipada (en hp).

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12. Se desea maquinar un agujero de 18 mm de diámetro en una masa de latón. Se usará una broca de acero rápido. Se da la siguiente información.

El taladro de columna tiene las siguientes opciones para cambiar los rpm: Rpm 450 550 650 750 800 900 1000 50 100 150 200 250 300 350 a) ¿Qué velocidad angular se recomienda en rpm para el taladro de columna? Velocidad de corte V (m/min) 25 − 18 50 − 𝑉𝑐 = 25 − 12 50 − 35 𝑉𝑐 = 41,9231m/min Numero de revoluciones N (rev/min) 𝑁= 𝑁=

1000 × 𝑉 𝜋×𝐷

1000 × 41,9231 𝜋 × 18

𝑁 = 741,3632 rpm CONCLUSION: En la información brindada no se tiene el número de revoluciones calculado de manera exacta. Por ello, el valor obtenido de la velocidad angular N recomendada lo aproximaremos a 750 rpm según las características del agujero, broca y taladro.

b) ¿Cuál sería la velocidad lineal axial de la broca de 18 mm? Avance f (mm/rev) 25 − 18 0,29 − 𝑓 = 25 − 12 0,29 − 0,17 𝑓 = 0,2254 mm/rev 42

Velocidad de avance lineal 𝑓𝑟 (𝑚𝑚/𝑚𝑖𝑛) 𝑓𝑟 = 𝑁 × 𝑓 𝑓𝑟 = 750 × 0,2254 𝑓𝑟 = 169,05 mm/min

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12. BIBLIOGRAFÍA

o Kalpakjian, S. & Schmid, S. (2002). Manufactura, ingeniería y tecnología. México: PEARSON EDUCACIÓN o http://biblio3.url.edu.gt/Libros/2013/pro_ma/12.pdf o http://www3.fi.mdp.edu.ar/tecnologia/archivos/TecFab/16.pdf o Influencia de parámetros de corte y vibraciones en la rugosidad superficial en procesos de torneado. (s.f.). Recuperado 13 noviembre, 2018, de http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/60335/fichero/3.+PROCESOS+DE+TORNE ADO+LISTO.pdf o IDEARA, SL (s.f.). VIBRACIONES MECÁNICAS. FACTORES RELACIONADOS CON LA FUENTE Y MEDIDAS DE CONTROL. Recuperado 13 noviembre, 2018, de https://idearainvestigacion.es/wpcontent/uploads/2014/10/GUIA_vibraciones-mecanicas_final_baixa-calidade.pdf o Boothroyd, G.: FUNDAMENTOS DEL CORTE DE LOS METALES Y DE LAS MAQUINAS HERRAMIENTA, McGraw-Hill Latinoamericana Bogotá, 1978. o Trent, E. M.: METAL CUTTING 3º edición, Butterworth-Heinemann Ltd., Oxford, 1991. o Kalpakjan-Schmid: MANUFACTURA, Ingeniería y Tecnología, 4º edición. Prentice may. México, 2002. o Micheletti, G. F.: MECANIZADO POR ARRANQUE DE VIRUTA, Blume, Barcelona, 1980.

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