Analisis Y Diseño De Pieza Para Maquinar

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LOS MOCHIS

ANALISIS Y DISEÑO DE LA PIEZA

Manufactura Avanzada

Agustín Flores Castro

Ingeniería Mecatrónica

M71

27/09/2013 

Análisis de la superficie a maquinar

Estudio de la información geométrica del plano

Antes de realizar operación alguna, se debe determinar la fabricabilidad de la pieza, ya que en el contrato el fabricante se compromete a asegurar el cumplimiento de las especificaciones del plano.

En primer lugar se deben contrastar la validez de los procesos disponibles estudiando las cotas críticas y decidiendo los puntos de amarre para conseguirlas.

Se han de tener en cuenta si se tienen que realizar operaciones intermedias como tratamientos térmicos, si se han de diseñar amarres especiales, etc.

Por último y como cosa importante se han de prever los instrumentos de control necesarios para el control de calidad antes de dar salida al producto.

Para realizar bien este estudio previo a la fabricación se va describir una metodología que conviene utilizar sobre todo para los planificadores noveles. Los pasos a seguir son:

• Numeración de las superficies a mecanizar

• Análisis de las especificaciones de las superficies

• Análisis de la preforma necesaria.

• Análisis del resto de las especificaciones.

Numeración de superficies

En el plano se numeran todas las superficies que tienen especificaciones propias.

Es decir, las que tienen algo característico que la distingue de las demás. En esta etapa más vale pasarse de más que de menos.

Análisis de las especificaciones de las superficies

Las superficies vendrán caracterizadas por distintos parámetros que señalan características de:

Acabado superficial. Habitualmente se señalan sus características de Rugosidad media Ra y textura.

Tolerancias dimensionales. Valores máximos y mínimos señaladas habitualmente en las cotas. Estas tolerancias pueden estar indefinidas porque esa superficie no es funcional, pueden ser unilímites, o pueden estar perfectamente definidas señalando su máximo y su mínimo. Estas cotas dimensionales también se pueden clasificar en:

• Intrínsecas a las superficies

• De posición relativa entre superficies mecanizadas

• De posición relativas entre superficies en bruto y mecanizadas

Tolerancias geométricas. Son tolerancias de forma y posición las cuales condicionan la máquina utilizada, el amarre, la secuencia de operaciones, las condiciones de corte, . . . .

Ayuda a realizar este estudio la realización de una tabla resumen en la que se observe que todas las superficies están determinadas, así como ver de forma ordenada las superficies con tolerancias más críticas.

Análisis de la preforma

Para elegir la preforma a partir de la cual se va a fabricar la pieza, se debe elegir:

Tipo de material: Del cual se deben tener datos sobre su maquinabilidad, sus tratamientos térmicos su los necesitara, así como la capacidad de soportar aprietos por parte de los amarres.

Forma y dimensiones: Se han de tener en cuenta su deformabilidad, mediante el Módulo de Young E, la dificultad del amarre, el acceso de las herramientas a todas las superficies a mecanizar, así como el comportamiento vibracional del conjunto herramienta-pieza durante el mecanizado.

La preforma tiene unas dimensiones mayores que las del sólido que circumscribe a la pieza a fabricar. Ese sobredimensionamiento se denomina creces.

Para la elección del bruto se tendrá en cuenta la disponibilidad comercial, así como el tamaño del lote que se fabrica.

Análisis de tolerancias geométricas

Los límites de una pieza determinados por las tolerancias dimensionales pueden comportar errores de forma no admisibles para el funcionamiento correcto de las piezas.

Para delimitar los posibles errores de la geometría, se utilizan las tolerancias de forma o geométricas aplicables a los distintos elementos constitutivos de una pieza. La norma UNE 1-191-91 establece las definiciones, símbolos e indicaciones utilizadas para los dibujos y resumidas a continuación.

Zona de tolerancia aplicada a un elemento: Espacio geométrico dentro del cual el elemento debe de estar contenido, de acuerdo con la característica de la tolerancia puede ser una de las siguientes.

• Superficie de un círculo

• Superficie comprendida entre dos círculos concéntricos

• Superficie comprendida entre dos líneas equidistantes o rectas paralelas

• Espacio interior a un círculo

• Espacio entre dos cilindros coaxiales

• Espacio entre dos planos equidistantes o dos planos paralelos

• Espacio interior a un paralelepípedo.

Las tolerancias geométricas pueden aplicarse a elementos simples o asociados

Los símbolos utilizados son los indicados en la página siguiente.

Tolerancias de forma

Una tolerancia de forma, de situación, de orientación o de oscilación de un elemento geométrico (punto, línea, superficie o plano medio) define la zona teórica dentro de la que debe estar contenido el elemento. De esta forma, el elemento considerado puede tener cualquier forma, posición u orientación comprendida dentro de esta zona de tolerancia, siempre que se cumplan las especificaciones señaladas.

Tolerancias de orientación, situación y oscilación

Estas limitan las desviaciones relativas de orientación y/o situación entre dos o más elementos. La especificación de una tolerancia geométrica es siempre debida a exigencias de tipo funcional. Las características de las tolerancias geométricas se representan en planos por símbolos normalizados.

Tolerancia de posición

Una Tolerancia de posición define una zona dentro de la cual el centro, eje ó plano central de un elemento de tamaño se le permite variar de su posición verdadera (cota exacta).

Rectángulo de tolerancia

La indicación de las tolerancias geométricas en los dibujos se realiza por medio de un rectángulo dividido en dos o más compartimentos, los cuáles contienen, de izquierda a derecha, la siguiente información:

• Símbolo de la característica a controlar.

• Valor de la tolerancia expresada en las mismas unidades utilizadas para el acotado lineal. Este valor irá precedido por el símbolo ø si la zona de tolerancia es circular o cilíndrica.

• Letra identificativa del elemento o elementos de referencia, si los hay.

Selección de herramientas y parámetros de corte

Materiales de herramienta

Ya se ha visto la importancia de las características del material de herramienta para establecer los parámetros de corte óptimos. En concreto, al material de herramienta se le va a pedir que tenga buenas propiedades a alta temperatura, de desgaste, resistencia, dureza y tenacidad. Además ha de tener poca afinidad química con la pieza de trabajo, y debe se resistente a la corrosión. Para conseguir una combinación óptima de propiedades, se ha de llegar a un compromiso entre resistencia al desgaste y la tenacidad.

Los materiales de herramienta son variadísimos, y están en continua evolución.

Aquí se van a clasificar en tres grandes grupos: Aceros rápidos (HSS), Metales duros (C), y Cerámicos (CC). El orden de citación ha sido el de resistencia al desgaste creciente, pero tenacidad decreciente.

Los aceros rápidos son aleaciones de F e, se producen por fundición y tratamiento térmico. Se usan para herramientas monobloque y para corte interrumpido.

Trabajan hasta temperaturas de 600 žC.

Los metales duros son carburos cementados en una matriz de cobalto, Se producen por procedimientos pulvimetalúrgicos, se proporcionan en forma de plaquitas, ajustables a barras portaherramientas. Pueden trabajar hasta temperaturas de 1200 žC. La norma ISO/TC29 ha clasificado estos materiales en tres grupos P (para mecanizar materiales dúctiles), M (para mecanizar materiales abrasivos), y K (para mecanizar materiales frágiles). Y los numera según la calidad que viene dada por su resistencia al desgaste de 01 a 50. Cuanto mayor es el número menor resistencia al desgaste tendrá.

Dentro del grupo de los materiales cerámicos se encuentran los cermets, el Nitruro de Boro Cúbico (CBN), el diamante policristalino, . . . . Tiene la ventaja de que aguantan muy altas temperaturas (hasta 2000 žC), tienen poca afinidad con los metales, y son muy duros. Tienen el inconveniente de ser muy frágiles, tienen baja conductividad térmica, por lo que se calientan antes.

Maquinabilidad de materiales

El criterio para establecer que un material es más maquinable que otro puede obedecer a distintos criterios: la potencia requerida, la forma de la viruta, el acabado superficial, . . . . Sin embargo, el más usado es el de desgaste de la herramienta: un material es maquinable cuando desgasta poco la herramienta.

Los aceros se suelen alear con S, P b, T e, . . . . A alta temperatura, forman inclusiones que lubrican la superficie entre la viruta y la herramienta.

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