3.4 operaciones en fresado - Ingeniería de Ejecución Mecánica

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Área de Procesos Mecánicos
INGENIERÍA EJECUCIÓN EN MECÁNICA
PLAN 2002
GUÍA DE LABORATORIO
ASIGNATURA “PROCESOS MECÁNICOS I”
CODIGO 15055
NIVEL 04
EXPERIENCIA E05
“FRESADO”
HORARIO:LUNES:3-4-5-6
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FRESADO
1.- OBJETIVO GENERAL
Que el alumno comprenda, internalice e interprete correctamente los conceptos
fundamentales presentes en el mecanizado con arranque de virutas desarrollado en
las fresadoras. Fundamentalmente: Los movimientos relativos, las fresas (su
geometría y aplicación), las superficies planas obtenidas por fresado frontal y
tangencial, el fresado de superficies con fresas de formas y con fresas de vástago,
las condiciones de mecanizado, los tiempos (de corte, auxiliares, de maniobra y de
preparación), los sistemas de fijación de la materia prima y de las herramientas.
2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
2.1.
Familiarizar al alumno con las “fresadoras universal y vertical”: Sus grados de
libertad y de posicionamiento, sus capacidades de trabajo, los accesorios para fijar
la materia prima y la herramienta a la fresadora.
2.2.
Que el alumno interprete correctamente los movimientos relativos entre fresa y
pieza requeridos en el fresado frontal y tangencial.
2.3.
Familiarizar al alumno con la determinación de las condiciones de mecanizado
según la trilogía máquina-herramienta-pieza para el fresado tangencial y frontal.
2.4.
Que el alumno interprete a pié de máquina el sistema de referencia de la
herramienta y el sistema de referencia efectivo. Esto es, posicionar virtualmente
en el sistema fresadora-fresa-pieza, los planos: de corte, de medida, de referencia y
de trabajo; en ambos sistemas de referencia y en ambos tipos de fresado.
2.5.
Que el alumno conozca la diversidad de fresas de vástago disponibles en el
mercado, su campo de aplicación, sus precauciones en el mecanizado y su uso en
la generación de superficies complejas mediante fresadoras convencionales, y por
extensión fresadoras y centros de mecanizado automáticas (CNC).
2.6.
Familiarizar al alumno con la generación de superficies usando fresas de formas
disponibles en el mercado; su campo de aplicación, sus limitaciones y su
normalización.
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3.- INTRODUCCIÓN TEÓRICA
3.1
TIPOS DE FRESADORAS
3.1.1 Fresadora vertical
Los movimientos de la mesa de la fresadora son: longitudinal, transversal y vertical. Estos
tres movimientos son los grados de libertad de la fresadora más la rotación de la fresa.
Ordinariamente no se le da la herramienta a otro movimiento que no sea el usual de
rotación. Sin embargo el cabezal del árbol pude ser rotado y posicionado a voluntad, lo
cual permite fijar el árbol en cualquier posición desde la vertical hasta la horizontal. En
esta máquina el árbol tiene un desplazamiento axial. Algunas fresadoras verticales están
provistas de aditamentos giratorios o mesas de trabajo giratorias para permitir el fresado
de ranuras circulares o el fresado continuo de piezas en trabajo de baja producción. Todos
los cortadores son el tipo cilíndricos frontales.
Fresadora vertical
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3.1.2 Fresadora universal
La Fresadora universal es esencialmente una máquina para la manufactura de
herramientas construidas para piezas muy precisas. En apariencia es similar al tipo de
Fresadora simple, pero diferente en que la mesa de trabajos esta provista de un cuarto
movimiento que le permite girar horizontalmente y esta equipada con un divisor o cabezal
divisor localizado en el extremo de la mesa. La característica de giro en las maquinas
universales permite el corte de helicoidales como las encontradas en las brocas, fresas,
levas y algunos engranes.
Las fresadoras universales puede también estar equipadas con un aditamento para
fresado vertical y un dispositivo de mesa giratoria, prensa y cabezal mortajador así como
otros accesorios todos los cuales añaden utilidad como maquina para hacer herramientas.
La disposición de ciclos automáticos puede ser suministrada a las máquinas universales,
estos controlan automáticamente los desplazamientos de la mesa desde la puesta en
marcha hasta la parada.
Fresadora universal
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3.2 SISTEMAS DE FIJACIÓN USADOS EN EL FRESADO
3.2.1 Prensa
Sistema utilizado para la sujeción de la pieza a mecanizar en la mesa de trabajo de la
fresadora. Este instrumento inmoviliza correctamente a la pieza .
3.2.2 Cabezal divisor
El cabezal universal es un accesorio de la fresadora, en realidad es uno de los accesorios
más importantes, diseñado para ser usado en la mesa de la fresadora. Tiene como
objetivo primordial hacer la división de la trayectoria circular del trabajo y sujetar el material
que se trabaja. El eje portafresas que posee el cabezal se puede ajustar formando
cualquier ángulo con la superficie de la mesa. Este accesorio se acopla al husillo principal
de la máquina, permitiéndole realizar las más variadas operaciones de fresado. Cuando
giramos 5 veces el husillo, normalmente, el plato girara una vuelta completa.
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3.2.3 Sujeción directa sobre la mesa
-Empleado para piezas grandes y medianas
-La pieza se fija mediante el uso de bridas, tornillos, cuñas, etc.
-Es importante direccional adecuadamente los esfuerzos
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3.2.4 sistemas de sujeción modulares
•Basados en una placa base con
agujeros o ranuras
•Los elementos de sujeción (bridas,
posicionadores, etc.
están estandarizados)
•Sistema flexible, adaptable a multitud
de piezas
•Debido a la estandarización, son
configurables por CAD
3.2.5 Comentario sobre los sistemas de sujeción de piezas tradicional
Las modernas máquinas herramientas, cada vez más sofisticadas, permiten obtener una
alta precisión, grandes arranques de material y gracias a su flexibilidad pueden realizar
mecanizados de gran complejidad con un solo posicionamiento de la pieza.
Su punto débil, sin embargo, es aún el sistema de montaje para sujetar la pieza. De
hecho, los equipos de sujeción de pieza tradicionales, sean mecánicos, neumáticos o
hidráulicos, nunca dejan la pieza totalmente libre para todas las operaciones de
mecanizados necesarias. Además, ha de ejercerse una elevada fuerza de apriete al
menos en dos puntos, con las consiguientes tensiones inevitables en la estructura de la
pieza, que pueden comprometer la productividad de la máquina.
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3.3
TIPOS DE FRESAS
3.3.1 Fresa de forma: con este tipo de fresas se pueden realizar chavetas, escariado,
ranurado para la formación de engranajes, etc.
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3.3.2 Fresa de vástago: Con este tipo de fresas se pueden realizar procesos de
taladrado, rasurado, etc.
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Fresa T
Fresa de cola de milano
Fresas modulares
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3.3.3 TABLA RESUMEN DE TIPOS DE FRESAS: Se adjunta un catalogo de fresas
de diversos tipos: Frontales,
helicoidales, de disco, etc.
Hexamill™
EL nuevo Cortador Hexamill con insertos hexagonales de la familia de
cortadores frontales, diseñado para proporcionar economía así como
productividad en aplicaciones de trabajo mediano y pesado. El Hexamill
trabaja con profundidades de corte de 0,315" y con altos avances (hasta
0,03" pro inserto) y está diseñado para remover grandes cantidades de
materiales por su diseño de inserto.
Nano Turbo
El cortador Nano Turbo con inserto intercambiable para cortes más libres es
el más pequeño que usted encontrara en el mercado. Es ideal para el
maquinado de partes pequeñas así como para maquinas pequeñas y
también para centros de torneado con herramientas vivas. Con mas insertos
para desarrollar avances mayores y con un inserto altamente positivo para
brindarle un mayor desempeño y reducir sus costos de operación.
Súper Turbo
Súper Turbo ofrece soluciones para ranurado, contorneado, rampeado,
fresado de cajas y fresado tipo plunging e interpolaciones, circular y
helicoidal, a profundidades de corte medias y altas velocidades de avance.
Los endmills y fresas tipo shell Súper Turbo, tienen ángulos radial y axial de
salida de viruta superpositivos para una acción de corte más fácil y suave.
Otros beneficios son su reducido consumo de potencia, la mayor vida de la
herramienta y una producción más económica. Utilizados con el nuevo grado
T250M, los Súper Turbo revolucionan las operaciones de fresado en acero y
en acero inoxidable.
Cabezas boreadoras para desbaste A750 (Rough Boring Heads)
La serie A750 hace de todo. Este sistema de boreado universal único cubre
un rango entre 0,700" y 8", y proporciona un mundo de beneficios, como la
reducción del tiempo de preparación, pasadas de corte más fuertes y
mayores velocidades de avance. La serie A750 ofrece una perfecta
integración con el sistema existente Graflex“.
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Rompevirutas A2 y grado CP50
El A2 Chipbreaker ofrece una geometría de corte altamente positiva para
aumentar la productividad en aplicaciones de roscado de inoxidable. Puede
ser utilizado en todos los métodos de alimentación hacia adentro y está
optimizado para un rompimiento suave de virutas que minimiza la vibración
sin comprometer el flujo de viruta. El grado CP500 tiene el recubrimiento
PVD más resistente al desgaste disponible para roscado.
Barras de boreado de carburo
Nuestras nuevas barras de boreado proporcionan mayor productividad y
vibración reducida gracias a su construcción rígida en carburo y una
conexión soldada de nuevo diseño. En aplicaciones exigentes permiten
mayores longitudes en voladizo que las barras de acero y con la posibilidad
de refrigeración a través de la herramienta optimizan el mecanizado y la
evacuación de virutas.
Fresas de rutear de alta productividad
El nuevo cortador de desbaste de alta productividad para aplicaciones de
ranurado, maquinados de 90 grados y cavidades en aluminio. Tiene un
diseño con ángulo de salida (para disminuir peso en su cuerpo) con una
geometría de inserto mejorada y ángulo de salida de rebaba altamente
positivo. Con insertos más gruesos garantizan mayor remoción de material
con altos avances (185 a 245 pg3/min.)
Helical Súper Turbo
Este completo rango de cortadores es ideal para ranurado, contorneado,
interpolación circular y perfilado. Poseen un ángulo de ataque positivo para
minimizar la demanda de potencia y un inserto grueso para alcanzar altas
tasas de remoción de metal y una gran confiabilidad. Los cuerpos de acero
totalmente endurecidos proporcionan gran precisión mientras que un alto
valor de K permite obtener altas velocidades de avance.
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Fresado de caras
Definiendo los estándares industriales, las fresas de caras Carboloy, tal
como la Octomill™ multipropósito, manejan todas las operaciones de
fresado de caras de una manera rápida y eficiente en costos. Comparados
con los cortadores que utilizan insertos convencionales de 4 filos, el Octomill
proporciona menores costos por filo, junto con un excelente acabado
superficial y facilidad de corte. El Octomill es también una gran elección para
el fresado de hombros, ranurado, plunging, fresado, interpolación circular y
helicoidal, y fresado de rampas. La familia Carboloy de fresas para caras
incluye:
Hexamill
Octomill 220.43
Facemill 220.30
Facemill 220.44
Facemill 220.60
Facemill 220.23
Facemill 217.13 / 220.13
Facemill 220.74
Facemill 220.57
Fresado a 90 grados
La familia Carboloy de cortadores a 90 grados y endmills —incluido el
versátil TurboMill— ofrece soluciones económicas para un amplio rango de
necesidades de producción. El TurboMill se comporta de una manera
excelente en perfilado, rampeado, plunging, contorneado y ranurado, a altas
tasas de remoción de material, mientras que la familia Square Cut
proporciona desempeño y economía en ranurado, fresado de caras y
mecanizado a 90 grados. Redondeando esta línea multifuncional están los
endmills generales para ranuras y fresado a 90 grados, rampeado e
interpolación lineal.
• TurboMill 217.69 / 220.69
• Familia Square Cut 217.99 / 220.99
• Endmill 217.90 / 220.90
• Endmill 217.33 / 220.33
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Fresas de disco
Carboloy ofrece un amplio rango de discos de fresar para producción mixta y
operaciones de corte. Construidos en acero rápido, estos cortadores de
propósito general son excepcionalmente seguros y de fácil montaje. • Fresa
de disco 335.10 • Fresa de disco 335.15 • Fresa de disco 335.18 • Fresa de
disco 335.19
Fresado helicoidal
El amplio rango de cortadores de fresado helicoidal de alto desempeño de
Carboloy permite obtener altos avances y grandes tasas de remoción de
material en operaciones de perfilado y contorneado, junto con una óptima
evacuación de virutas y alta resistencia a la vibración. • Fresas helicoidales
215.59 • Fresas helicoidales 220.59 • Fresas helicoidales 235.15 • Fresas
helicoidales Super Profiler™
Fresado tipo plunging (Plunge Milling)
El fresado tipo plunging está entre los métodos más efectivos de la remoción
de material moderno y varios de nuestros cortadores de fresado se destacan
en esta operación. Carboloy ofrece el rango más completo de cortadores de
fresado estándar desarrollados exclusivamente para procesos de fresado
tipo plunging tales como desbaste, semiacabado y acabado, incluido el
copiado hacia arriba y hacia abajo. • Plunge Mill 217.79 / 220.79
Copy Milling
Carboloy ofrece un amplio rango de cortadores copiadores para insertos
redondos y diseños de copiado convencionales, que incluyen el
Combimaster
longitudes y cabezas de corte intercambiables, el Combimaster proporciona
una máxima flexibilidad para soportar sus más rudas aplicaciones. Además,
el rápido e intercambiable Minimaster ofrece 150 diferentes estilos de inserto
y 70 diseños de sanco para proporcionar una versatilidad sin competencia
en todas las operaciones de fresado de pequeños diámetros.
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Minimaster
* Copiado
* Cuñas, barrenadode centros y chaflanes
* Minimaster de tres flautas
* Insertos Minimaster para fresado tipo plunging
Combimaster 217.29
Sancos Combimaster*
Endmills de punta redonda 218.19
Cortador de insertos redondos 217.29 / 220.20
Fresado aerospacial
Carboloy ofrece una completa línea de herramientas estándar específicas
para la industria aerospacial. Investigadas y desarrolladas para optimizar los
procesos intensivos en mano de obra, esta amplia selección de herramientas
satisface las necesidades de una industria en la que las opciones han estado
limitadas a equipos especialmente diseñados con un alto costo y con
tiempos de entrega muy largos.
Entre los productos ofrecidos se encuentran cortadores para fresado de
caras para desbaste y acabado; endmills y cortadores de hombro en una
amplia variedad de grados, geometrías y estilos; fresas de disco con
cortadores de ancho fijo o ajustable para una mayor fáciles de usar. Para
ranurado, plunging y perfilado, Carboloy también ofrece una gama versátil de
cortadores helicoidales copiado, plunging e insertos.
Fresado de caras
Endmills y fresado de hombros cuadrados
Fresas de disco (ranurado)
Helicoidal de borde largo
Fresado de tipo plunging
Fresado de copiado
Minimaster
Tecnología de recubrimientos
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Otros productos para fresado
Carboloy también ofrece un amplio rango de cortadores e insertos para las
operaciones menos comunes que satisfacen las necesidades específicas de
los usuarios. • Brocas / Cortadores 216.19 • Cortadores para chaflanes
220.47 • Cortadores para ranuras en T 395.19 • Cortadores para roscados
396.18 • Cortadores para Spot Face 417.19 • Minimaster para fabricación de
moldes
Grados de insertos
Los Insertos para fresado de Seco-Carboloy están disponibles en cualquier
geometría y estilo, no recubiertos o con recubrimiento, de carburo, cermet,
CBN y diamantes. Negativos y altamente positivo para un corte fácil.
Económicos por tener varios filos de corte, y seguros ya que tienen el
asiento integrado. Disponible en cualquier espesor, radio y diferentes estilos
de wiper (barredores)
Información de producto:
GRADOS BASICOS
• T150M
• T25M
• F40M
Fresado de roscas
Carboloy ofrece el cortador para fresado de roscas 396.18 para roscado
interno y externo en la mayoría de tipos de materiales. La fresa de roscar
396.18 es una herramienta de rosca derecha, pero es posible cortar roscas
RH y LH por fresado de ascenso o fresado convencional, o alternando las
direcciones de avance axial.
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3.4
OPERACIONES EN FRESADO
3.4.1 OPERACIONES DE FRESADOS FUNDAMENTALES
Fresado tangencial
La foto muestra una fresa
diente helicoidal en acción
de planeado tangencial.
cilíndrica de
en un proceso
Fresado Frontal
La foto aparece una fresa
cuatro dientes en proceso
frontal
frontal de
de planeado
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3.4.2 Planeado y planeado con escuadra
•Objetivo: Generar superficies planas.
•Planeado en escuadra: se utiliza una fresa para planear con ángulo de posición de
90º
•Por lo general es más ventajoso utilizar un ángulo de posición menor
3.4.3 Escuadrado y Canteado
•Fresado fundamentalmente lateral, con capacidad
añadida de profundidad de corte (planeado)
•Caso particular: canteado. Fresado completamente
lateral
•Espesor y profundidad de los cortes determinan el
tamaño de la herramienta
•Problema importante de evacuación de viruta (aire comprimido, líquido refrigerante)
•Distintos tipos de fresas en función de la profundidad de corte requerida
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3.4.4 Alojamientos o vaciados
•Taladrado hasta una determinada profundidad y fresado posterior
•O bien fresado en rampa en varios cortes
•Para taladrar es necesario que los filos de corte atraviesen el centro de la
herramienta
•Fresas muy polivalentes: aplicables a taladrados y/o ranurados
3.4.5 Copiados o contornos
•Fresas para ranurar con filo de corte redondo, necesario para mecanizado continuo
de formas convexas y cóncavas:
•Fresas de punta esférica
•Fresas de plaquitas redondas (limitaciones)
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3.4.6 Ranuras y cortes
•Se utilizan fresas de disco en lugar de fresas de ranurar
•Diferencia: relación profundidad/longitud
•Esfuerzo de corte sólo en una pequeña parte de los dientes: vibraciones
•Solución: volantes de inercia
3.4.7 Chaflanes
•Operaciones típicas: chaflanes o cortes en forma de V
•Normalmente herramientas específicas
•A veces herramientas de planear o ranurar mediante giro del husillo
•En ocasiones se emplean limas (trabajo por abrasión)
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4.
METODO A SEGUIR:
4.1
El profesor muestra a los alumnos los grados de libertad de las fresadoras
universal y vertical, las alternativas de fijación de la materia prima a la máquina,
las fresas (frontal y cilíndrica) y el montaje de las mismas en las fresadoras.
Mediante el planeado por fresado frontal en la fresadora vertical, el profesor
muestra a los alumnos los distintos movimientos necesarios para que el fresado
frontal se lleve a efecto. Esto es, el movimiento principal de corte, el movimiento de
avance, el movimiento de penetración, el movimiento de posicionamiento y el
movimiento de ajuste.
Usando la fresadora universal y una fresa cilíndrica, se repite el punto anterior para
el planeado en fresado tangencial a favor y en contra.
Tomando en consideración el fresado tangencial y frontal, (antes especificados), el
profesor transmite al alumno los conceptos de: Sistema de referencia(planos de
corte, de referencia, de medida y de trabajo); los ángulos efectivos de la
herramienta y los medidos en el plano de referencia; las condiciones de
mecanizado (az, Vc, p); ancho del corte; sección de corte; la velocidad efectiva de
corte; la dirección de la fuerza de mecanizado( Fc, Fa, Fr); el tiempo de corte; entre
otros.
El profesor entrega los valores de velocidad de corte, de avance por diente y de
profundidad de corte, para que los alumnos calculen y seleccionen en las
fresadoras universal y vertical, la velocidad de giro del usillo y la velocidad de
avance disponible. Con estas condiciones, el profesor realiza operaciones de
planeado tangencial y frontal (en desbaste y acabado), con profundidad de corte
bien definida mientras los alumnos miden los tiempos de corte y de maniobra, y
cuantifican las dimensiones resultantes entre cada planeado y cualitativamente
comparan la calidad superficial resultante.
Mediante catálogos de fresas, los alumnos seleccionas los valores de velocidad de
corte, de avance por diente y de profundidad de corte. Además deben considerar
las limitaciones propuestas por el profesor de los parámetros típicos como: Fuerza
de corte máxima, potencia disponible y vida útil de la fresa.
Los alumnos establecen las condiciones de mecanizado y realizan un fresado
tangencial y otro frontal (en desbaste y en acabado).
El profesor muestra y comenta con sus alumnos la aplicación cuidados y
limitaciones presentes al mecanizar con las distintas fresas de forma y vástago.
El la fresadora universal, usando una fresa modular y el cabezal divisor como
dispositivo para controlar los movimientos de posicionamiento de la pieza, el
profesor muestra la metodología para generar una rueda dentada de diente recto,
en particular, los distintos movimientos necesarios para que la generación de los
dientes se lleve a efecto,
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
23
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4.10 En la fresadora vertical, el profesor muestra el procedimiento para hacer un vaciado
rectangular o de cajera, con aristas redondeadas al radio de la fresa de vástago
correspondiente.
5.-
VARIABLES A CONSIDERAR
5.1.
5.3
5.4
5.5
Tipos de fresados, (operaciones de fresado).
Parámetros de corte en procesos de fresado.
Material de las fresas.
Material a mecanizar.
6.- TEMAS DE INTERROGACIÓN
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
Tipos de fresadoras.
Características técnicas de las fresadoras.
Formas de fresas comerciales.
Materiales para fresas.
Formas geométricas.
Criterios de selección de la condiciones de mecanizado en el fresado.
7.-
EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR
7.1 Una fresadora universal con montaje del cabezal divisor y árbol porta fresa, (montaje
propio para la generación de ruedas dentadas de diente recto).
7.2 Una fresadora vertical con sus accesorios (prensa, cabezal divisor y boquilla porta
fresas)
7.3 Una fresa frontal con plaquitas intercambiables, con su correspondiente árbol porta
fresa para ser montada en la fresadora vertical.
7.4 Una fresa cilíndrica de acero rápido, con su correspondiente árbol porta fresa para
ser montada en la fresadora universal.
7.5 Una fresa de vástago de 25mm de acero rápido, para ser montada en la fresadora
vertical.
7.6 Una fresa modular de acero rápido, con su correspondiente árbol porta fresa para ser
montada en la fresadora universal.
7.6 Tres Bloques de acero 1020 y de polímeros, (previamente mecanizado en forma de
paralelepípedo).
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7.7
7.8
7.9
7.10
7.11
7.12
7.13
Un disco cilíndrico de acero SAE1020 o aluminio preparado previamente para el
montaje y posterior generación de dientes modulares
Cuatro Paralelas.
Dos cronómetros.
Catálogos de herramientas rotativas (fresas).
Dos pié de metros.
Un tornillo micrométrico de interiores, para medir la distancia de la cavidad fresada.
Dos relojes comparadores.
8.
LO QUE SE PIDE EN EL INFORME:
8.1 Las características técnicas de los equipos e instrumentos empleados en el
laboratorio.
8.2 Descripción del método seguido.
8.3 para cada tipo de fresado ensayado, presentar el resultado del mecanizado
correspondiente.
8.4 Un análisis de los resultados obtenidos, comentarios y conclusiones personales.
8.5 La referencia bibliográfica.
8.6 El apéndice con:
a.1.
Desarrollo de los cálculos.
a.2.
Presentación de resultados.
a.3.
Fotografías o esquemas con las operaciones de fresado realizadas.
a.4.
Resultado de la investigación al tema propuesto por el profesor
9.- BIBLIOGRAFÍA
9.1 H. Roberto Galicia Sánchez y et, “Metrología Dimensional”
9.2 Dino Ferraressi, Editorial Edgard Blücher Ltda.. Sao Paulo. Brazil “Fundamentos da
Usinagem Dos Metais”.
9.3 Guan Federico Micheletti; Editorial Blume. Barcelona- España, “Mecanizado por
Arranque de Viruta”.
9.4 Boothroyd; Editorial Megraw-Hill Latinoamericana S. A. Bogotá- Colombia,
“Fundamentos Del Corte de Metales y de lãs Máquinas Herramientas”
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