PROCESOS TECNOLÓGICOS DE MANUFACTURA Seminario 7: Selección de máquinas y herramientas de corte

Sumario: Selección de herramientas de corte. Selección de máquinas herramientas.

Objetivos: Dominar los criterios de selección de máquinas y herramientas para necesarios en el proceso tecnológico de piezas.  

Bibliografía: I-Máquinas Herramientas [Anatoli Nicolaev] Tomo I y II II- (Conferencia): mecanica.cujae.edu.cu- FTP- Docencia- Pregrado- 3er año- P. Tecnológicos de conformación y maquinado. III- Moodler.

Para la selección del material de la herramienta y de la herramienta debemos conocer: Sus características fundamentales. 2. Las propiedades del material a elaborar. 3. La máquina herramienta donde se realizara la elaboración. 4. El tipo de elaboración a realizar. 5. Tipo de producción. 6. Costo.

Propiedades de los materiales Alta dureza, (2 a 3 veces mayor que la del material sometido a elaboración). 2. Alta resistencia térmica. 3.Alta resistencia al desgaste. 4. Alta resistencia mecánica, (alto límite de rotura y elástico). 5. Poca fragilidad. 6. No sufrir grandes deformaciones durante el tratamiento térmico.

Materiales usados en la fabricación de herramientas de corte y sus características. Acero al carbono para herramientas. Aceros aleados para herramientas. Aceros rápidos HSS. Carburos de tungsteno. Carburos de titanio. Cermet (Kermets). Cerámicas (Al2O3). Diamante policristalino. Nitruro de boro cúbico. Recubrimientos mono y multicapas. Recubrimientos multi-nano-capas. Materiales abrasivos. Metal duro

Entre los primeros materiales que se utilizaron para la fabricación de herramientas de corte estaban: Material Herr. Composición Química Designación Norma GOST* Dureza Termo Resistencia Velocidad Trabajo Aplicación Observaciones Acero al Carbono 0,65-1,35 % de C 0,15- 0,40% Mn 0,15- 0,30 % Si < 0,03 % de P; S GOST- Y7; Y8;……Y13 58- 65 HRC 200- 250 0C  20 m / min. Herramientas manuales (punzones, cinceles limas), y especiales en producciones unitarias Baratos y de buena maquinabilidad. Muy deformables durante el tratamiento térmico Aceros Aleados 0,3- 1,25 % C 0,3- 1,1 % Mn 0,3- 13 Cr O,8- 5,5 W Mo; V. GOST – X; 9XC; XB 61-64 300 0C  25 Muy utilizados en la fabricación de herramientas largas y complejas, (brochas; brocas) Poco deformables durante el tratamiento térmico Aceros Rápidos 0,7- 1,4 % C 3,8- 4,6 % Cr 8- 19 % W 3,5- 5 % V Hasta 4% Mo Hasta 12% Co GOST- P9; P18; P5M6 64 -65 600 0C  50 Utilizados en cualquier tipo de herramienta de corte Tratamiento térmico complejo

Barras de acero rápido de diferentes secciones para la fabricación de herramientas de corte

Metales Duros  1000 0C. Se fabrican en forma de placas. Se fijan al vástago de la herramienta por soldadura o mecánicamente. Poseen valores de termo resistencia de  1000 0C. Trabajan a altas velocidades de corte hasta  2500m / min .

El metal duro es un producto pulvimetalúrgico, fabricado por diferentes carburos mezclados: carburo de tungsteno (WC). carburo de titanio (TiC). carburo de tántalo (TaC). carburo de niobio (NbC). Como matriz o aglomerante en la mayoría de los casos se usa el cobalto (Co).

Una porción alta de partículas duras hace el metal duro más resistente al desgaste (duro). Una mayor proporción de metal aglomerante hace al metal duro más tenaz. Dureza R. compresión R. fractura R. cizallamiento R. impacto Mod. Elast.

Clasificación de los metales duros según la norma internacional ISO P- Para el mecanizado de materiales de (viruta larga): aceros, aceros fundidos, aceros inoxidables y fundiciones maleables. M- Para el mecanizado de materiales difíciles como: aceros inoxidables austeníticos, materiales termo resistentes, aleaciones de HF. K- Para el mecanizado de materiales de (viruta corta): fundición, aceros endurecidos y materiales no ferrosos etc.

Relación de calidades de metal duro según norma GOST y ISO Aplicación T30K4 P01 Acabado T15K6 P10 Semi -acabado T5K10 P30 Desbaste BK8 K40 BK6 K30 Semi-acabado BK3 K10

Producción de metal duro 3 - sinterizado 4- tratamiento de las placas. 5 - recubrimiento. 1 - producción de polvos 2 - prensado

Formas y geometrías de las herramientas: Torneado

Ejemplo de denominación: Cuchilla de cilindrar-P10-φ 90° Cuchilla de cilindrar-P10-φ 45° Cuchilla de refrentar-P10-φ 45° b = profundidad de corte (t)

Herramientas para fresadoras horizontales: Ejemplo de denominación: Fresa de disco- ø60 x10- P6M5

Herramientas para fresadoras verticales:

Cabezal Divisor

Herramientas para el proceso de taladrado: Ejemplo de denominación: Broca helicoidal- ø30- P6M5

Selección de Máquinas Herramientas: Las máquinas herramientas se seleccionan en función de las elaboraciones a realizar y de sus parámetros principales. Parámetros principales de los tornos: Diámetro máximo de la pieza a trabajar. [mm] - Sobre la bancada. [mm] - Sobre el carro transversal.[mm] Distancia máxima entre puntos [mm]. Valores de frecuencia de rotación. [min-1 o rpm]. Valores de avance longitudinal. [mm/ rev]. Potencia del motor principal. [kW]. Diámetro interior del husillo.[mm].

Ejemplo: Torno 1K62: Diámetro máximo de la pieza a trabajar: Sobre la bancada. [mm] = 400 Sobre el carro transversal.[mm] =200 Distancia máxima entre puntos [mm]. =1400 Valores de frecuencia de rotación. [min-1 o rpm]. Valores de avance longitudinal. [mm/ rev].  

Frecuencia de rotación (n): (rpm) [min-1]. 12.5; 16; 20; 31.5; 40; 50; 63; 80;100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250;1600; 2000. Velocidades de avance longitudinales (Sl): [mm/rev]. 0.07; 0.074; 0.084; 0.097; 0.11; 0.12; 0.13; 0.14; 0.15; 0.17; 0.195; 0.21; 0.23; 0.26; 0.28; 0.3; 0.34; 0.39; 0.43; 0.47; 0.52; 0.57; 0.61; 0.70; 0.78; 0.87; 0.95; 1.14; 1.21; 1.4; 1.56; 1.74; 1.9; 2.08; 2.28; 2.42; 2.8; 3.12; 3.48; 3.8; 4.16. Velocidades de avance transversales (St): [mm/rev]. Las velocidades de avance transversales se establecen en esta máquina igual a la mitad de los valores de los avances longitudinales: 0.5 (Sl). Otros datos técnicos de la máquina: Potencia del motor Nmot. = 10 kW Rendimiento del torno η = 0.85 Diámetro interior del husillo = 45 mm  

Parámetros principales de las fresadoras: Máquinas fresadoras: Parámetros principales de las fresadoras: Longitud max, de trabajo de la mesa. [mm]. Ancho max, de trabajo de la mesa. [mm] Valores de frecuencia de rotación. [min-1 o rpm]. Valores de avance longitudinal, transversal y vertical. [mm/ min]. Potencia del motor principal. [kW].

Máquinas taladradoras: Parámetros principales de las taladradoras verticales: Diâmetro max. a taladrar.[mm] Valores de frecuencia de rotación. [min-1 o rpm]. Valores de avance. [mm/ rev]. Potencia del motor principal. [kW]. Pueden tenerse en cuenta otros parámetros como: El número del cono del husillo. Vuelo de salida del husillo. [mm] Distancia mínima y máxima del extremo del husillo: - a la mesa. [mm] - a la base.[mm]

Máquinas taladradoras (cont.): Parámetros principales de las taladradoras radiales: Diâmetro max. a taladrar. [mm] Valores de frecuencia de rotación. [min-1 o rpm]. Valores de avance. [mm/ rev]. Potencia del motor principal. [kW]. Dimensiones de la mesa. [mm]. Distancia max. y min. Entre el husillo y la columna dela máquina del husillo.

Máquinas rectificadoras: Rectificadora cilíndrica: Parámetros principales: Diámetro max de la pieza a rectificar: [mm] Diámetro max de la muela abrasiva. [mm] Longitud entre puntos. [mm] Frecuencia de rotación de la muela, [min-1 o rpm]. Frecuencia de rotación de la pieza a rectificar: [m/min] Potencia del motor. [kW].

Parámetros principales: Rectificadora plana: Parámetros principales: Frecuencia de rotación de la muela, [min-1 o rpm]. Diámetro max de la muela abrasiva. [mm] Longitud de la mesa magnética: [mm]. Ancho de la mesa magnética: [mm]. Frecuencia de rotación de la muela: [min-1 o rpm]. Potencia del motor. [kW].