Tecnología de Fabricación Problema

Tecnología de Fabricación Problema (4 puntos) 11. 9. 97 (1 h 30 min)

Sobre la placa de aleaciόn ligera de la figura se trata de realizar una ranura circular de diámetro 800 mm y de 4 mm de profundidad empleando una fresa enteriza de acero rápido con dos filos rectos y de diámetro 4 mm. La máquina es un centro de mecanizado vertical con las siguientes características:

œ gama continua de velocidades de giro del husillo principal entre 20 y 8000

rpm œ gama continua de velocidades de cada uno de los tres ejes entre 5 y 5000

mm/min

1) Se desean elegir las condiciones de corte (N, V

f

) para que el tiempo de la operaciόn sea el menor posible y calcular dicho tiempo. La operaciόn consiste en:

a) un acercamiento y penetraciόn de la posiciόn 0 a la posiciόn 1 (ver figura),

con una velocidad de 100 mm/min, b) un fresado (13) a la velocidad de avance elegida, y c) una extracciόn (30) a la máxima velocidad de avance posible. Para elegir las condiciones del fresado (13) hay que tener en cuenta las siguientes

restricciones: œ Los catálogos de herramientas recomiendan que la velocidad de corte V

F

ˆ 300 m/min y œ un avance comprendido entre 0.1 y 0.5 mm/vuelta. œ Se sabe por experiencia que para fuerzas herramienta falla por fractura de filo (p

V

de corte 800 N/mm). (F F

) superiores a 500 N, la Supόngase que durante la penetraciόn (01) no existe problema de rotura de filo. œ Cuando el cociente entre la velocidad de avance y el radio de la trayectoria descrita por la herramienta es mayor que 2.5 min, la máquina no puede proporcionar la aceleraciόn centrípeta suficiente y como consecuencia no se consigue una trayectoria con la precisiόn requerida. (5 p)

(Si hubiera más de un par de valores (N, V

I

) válidos, elegir aquél en que N tenga el menor valor posible).

2) Se pide:

2.1 La velocidad que lleva cada uno de los tres ejes en el punto 2 de la trayectoria

(ver figura). (1 p) 2.2 Deducir y calcular el valor del espesor medio de viruta ( a

F

) y calcular el valor de los espesores máximo y mínimo de viruta en esta operaciόn. (1 p)

3) Sabiendo que las características geométricas de los filos son: K

U

90• y K

U

' 10•, calcular la rugosidad máxima R

Pi[

y media R

D

: 3.1) en las paredes (1 p) 3.2) en el fondo de la ranura, en los siguientes casos:

3.2.1) cuando los filos están nuevos y la intersecciόn del filo principal con el filo

secundario (punta del filo) es perfectamente aguda (radio cero) (1 p) 3.2.2) cuando se puede suponer que, como consecuencia del desgaste, la puenta adquiere un redondeamiento circular de 3 mm de radio. ¿Es en este caso aplicable la fόrmula R

D

a

I

/32r? ¿Por qué? (1 p)

=

(Nota: Al final de cada apartado se indica su puntuación sobre 10)

PBSEPB97

fresa f 4 mm, de 2 filos

0

1 3

5 mm 4 mm

< 1 0

3

2

30ž

;

1) El tiempo de la operaciόn será:

t = t + t + t = 0.09

+

800 v

p

-

donde:

t

1⁄4 WRWDO  

I

+ 1.8 1⁄4

10

= d v

DFHUFDPLHQWR

DFHUFDPLHQWR

= 100

9

= min

t

0.09

L v

1⁄4p

min

t

= P

I =

800 v

I

30

= d

extraccion

v

max f

= 5000

9

= 1.8 1⁄4

10

-

3

min

Para que el tiempo de la operaciόn sea mínimo v

I

tendrá que ser máximo. Dado quev I = N I 1⁄4 a I 1⁄4 N = 2 1⁄4 a I

1⁄4 N

, habrá que buscar las condiciones tales que a I

1⁄4 N

= máximo.

Restricciones:

1) 20 < N < 8000 rpm 2) 5 < v x, y, z

< 5000

mm/min

3) v F

ˆ 300

m/min 4) 0.1 ˆ f ˆ 0.5 mm/vuelta 5) F F

ˆ 500

N

6)

v

I 400

ˆ min

La restricciόn 1) puede dibujarse directamente en un diagrama (f, N).

De las restricciones 2) y 6) se obtiene:

5 v I

5000

2.5

ˆ ˆ

v I

1000

}5 ˆ v I

ˆ 1000

mm/min

que se puede dibujar también en el diagrama:

a) si N = 8000 rpm  5 ˆ f 1⁄4 8000 “ f ˜ 0.0006 mm/vta  f 1⁄4 8000 ˆ 1000 “ f ˆ 0.125 mm/vta b) si N = 20 rpm  5 ˆ f 1⁄4 20 “ f ˜ 0.25 mm/vta  f 1⁄4 20 ˆ 1000 “ f ˆ 50 mm/vta

De 3) se tiene:

N

ˆ

ˆ

v

FPD[ p 1⁄4

D

=

300 1⁄4

10 p

1⁄4

4

=

23000

rpm> v cabezal

...