! MEC161 PROCESOS DE MANUFACTURA PPT 5 FUERZAS DE MECANIZADO – TEORÍAS Y MODELOS. Ernst & Merchant – Lee & Schaffer - Kinsley Rafael Mena Yanssen Ingeniero Civil Mecánico Valparaíso, abril del 2019 MODELO BIDIMENSIONAL VELOCIDADES DE CORTE Y CIZALLAMIENTO Temperaturas de mecanizado y Fuerzas de corte FUERZAS DE CORTE – INFLUENCIAS Diseño y preparación de la máquina herramienta – Minimizar distorsión de componentes – Mantener Precisión Dimensional – Selección de Portaherramientas y Dispositivos de Sujeción de la pieza. – Determinar requerimientos de Potencia (Selección). Modelo Bidimensional • En el Proceso – Fuerza de Corte • Fuerza Específica de Corte - F/(a x s) – Fuerza de Empuje • Desde la Herramienta – Fricción – Normal a la Fricción • En la zona de Cizalle • Fuerza de Cizalle • Normal al Cizalle Sección de Viruta Material y parámetros de instalación è longitud, ancho y espesor de viruta inciden en las fuerzas y potencia del proceso de corte. Definición: A=s*a A = Sección de Viruta [mm2] s = Avance [mm] a = Profundidad de corte [mm] Sección de viruta v/s Ángulo de posición. FUERZA v/s ÁNGULO DE POSICIÓN FACTOR DE RECALCADO v/s MATERIAL Y GEOMETRÍA DE LA HERRAMIENTA FUERZAS DE CORTE – COMPONENTES Termodinámica del corte Distribución Energía (Viruta-Pieza-Herramienta) DESARROLLO • Teorías y modelos • Experiencia • Desarrollo empírico Ciencias Básicas Aplicaciones a Modelo de Ernst & Merchant Fc = τso⋅ Ac⋅cos(β −γne) / senφ ⋅cos(φ + β −γne)⋅[1− k ⋅tan(φ + β −γne)] Fr = fuerza resultante sobre la herramienta Fc= fuerza de corte Ft= fuerza de empuje Fs= fuerza de cizalladura, que actúa sobre el plano de cizalladura φ = ángulo de cizalladura γne = ángulo de inclinación normal efecBvo (ángulo de desprendimiento efecBvo) ac = espesor de la viruta no deformada ao = espesor de la viruta Ac = sección de la viruta sin cortar ls = longitud del plano de cizalladura. rc = módulo de corte (dada por ac/ao) Modelo de Lee & Schaffer Ft = fuerza resultante de la herramienta φ = ángulo de cizalladura γne = ángulo de inclinación efec=vo β = ángulo medio de fricción en la cara de la herramienta ac = espesor de la viruta no deformada ao = espesor de la viruta. φ + π + β − γne = 5π/4 φ + β − γne = π / 4 Resultado de modelos DETERMINACIÓN DE FUERZAS • TEORÍA DE ERNST Y MERCHANT – Solución del ángulo de cizalle (supuesto comportamiento de viruta como cuerpo rígido). • Buena correlación con plásLcos sintéLcos • Baja .. correlación en aceros con carburos sinterizados • TEORÍA DE LEE Y SHAFFER – Aplicación de teoría de plasLcidad de materiales al corte ortogonal. • Buena correlación ... indefiniciones del modelo ... complementos. • DETERMINACIÓN EMPÍRICA - KIENZLE Otros modelos o recomendaciones • Fc = a*s*ks (AWF - Comisión para la Fabricación Económica) ... ks≈ 3.5 a 5.5 sr para aceros y ks ≈ 0.5 a 0.9 HB para GG. Valores más altos para és • Bartsch: – ks 5*Resistencia a la tracción hasta 1 [mm2] – ks 4*Resistencia a la tracción de 1 a 10 [mm2] – ks 3*Resistencia a la tracción para más de 10 [mm2] Modelo de Kienzle • Fc = ks1.1*b*h(1-z) • Fc = ks1.1*ap*f(1-z) _______________ • • (sin Kr) z • y = mx + n (ln) Fc = ks11 ⋅ b ⋅ h1− z UTFSM - ENSAYO DE LABORATORIO Constantes de Kienzle para g=6° en Aceros y g=2° en Fundiciones Ferrosas Fuente: apuntes Dr. Ing. Sr. Edmundo Sepúlveda Constantes de Kienzle para g=6° en Aceros y g=2° en Fundiciones Ferrosas Formulación … modelo Formulación … modelo Fórmulas Equivalentes … • Desarrollo
