Fasciculo 05

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERÍA MECÁNICA.

MAQUINAS HERRAMIENTAS

FRESADORA

FASCICULO N°

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Ing. WUILBER CLEMENTE DE LA CRUZ

Máquinas Herramientas

Ing. Wuilber Clemente De la Cruz

HUANCAYO – 2009

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Máquinas Herramientas

Ing. Wuilber Clemente De la Cruz

OBJETIVOS • •

Identificar los componentes de la fresadora. • Conocer los diversos parámetros de mecanizado con la máquina fresadora. Realizar cálculos del proceso de mecanizado con fresadora.

FRESADORA Es una máquina herramienta que arranca viruta mediante un útil cortante llamado “fresa”, el cual gira mientras la pieza avanza contra éste útil. Según orientación del husillo tenemos: fresadora horizontal y fresadora vertical. La máquina de fresar o fresadora es una máquina herramienta de movimiento continuo destinada al mecanizado de materiales por medio de una herramienta de corte llamada FRESA. Esta máquina permite realizar operaciones de fresado de superficies de las más variadas formas: planas, cóncavas, convexas, combinadas, ranuradas, engranajes y hélices.

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FIM 1). COMPONENTES FUNDAMENTALES

UNCP

2). TIPOS DE FREADORA Existen variedad de fresadoras y medidas de acuerdo al diseño los distintos tipos son: a) Tipos de columna o Ménsula • Fresadora Universal • Fresadora horizontal simple • Fresadora vertical.

b) Fresadora tipo cepillo o de aplanar.

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c) Fresadora de bancada fija • de un cabezal • De dos cabezales • De tres o más cabezales d) Fresadoras de tipo especial. • Fresadora con una mesa giratoria • Máquina perfiladora • Fresadora copiadora. • Fresadora de pantógrafo 3). ACCESORIOS DE FIJACIÓN 3.1). Accesorios de fijación de la pieza. * Prensa de tornillo fija o giratoria. * Pernos de fresadora en T * Abrazaderas o grapas. * Bloques de fijación. * Cuñas, bloques en V y placas angulares. * Paralelas y prensas en C. 3.2). Accesorios de fijación herramientas; * Árbol porta fresa; tipo ABC *. Mandril para fresas cilíndricas. *. Mandril para fresas frontales *. Mandril para fresas en voladizo. *. Mandril de adaptación. *. Manguitos. 4)

FRESADORA HORIZONTAL: En el gráfico se muestra la disposición de la máquina y los movimientos correspondientes de acuerdo a los ejes de coordenadas. Al proceso de maquinado, también se denomina: fresado cilíndrico, periférico o tangencial.

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FIM

UNCP Fresado convencional y fresado concurrente; El primero, llamado también hacia arriba o contra el avance (oposición), el espesor máximo de la viruta está en el final del corte. En el fresado concurrente, llamado también hacia abajo(concordancia), el giro de la fresa está en la misma dirección que el avance de la pieza. El corte comienza en la superficie de la pieza y la viruta allí es más gruesa, la ventaja es que la componente hacia debajo de las fuerzas de corte mantiene a la pieza en su posición.

Parámetros de fresado: Para apreciar nos basamos en el siguiente esquema:

* fz = avance por diente. * b = ancho de corte. * B = ancho de la fresa.

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La velocidad de corte en el fresado es la velocidad periférica. VC = π .D.N Donde:

-

VC = velocidad de corte (m/min) D = diámetro de la fresa(m)

•

El avance (f); que es igual a la distancia recorrida por la pieza durante una revolución de la herramienta, está dado por: f = Vf/N donde: - Vf = velocidad de avance de la pieza - N = frecuencia rotacional de la fresa

•

El encaje de avance (fz), el cual es igual al espesor de la viruta removida por un diente, medido paralelo a la dirección de avance (avance por diente), está dado por: fz = f/nf Donde: nf = número de dientes de la fresa

•

El espesor máximo de la viruta no deformada (ac max) (medido normal a la dirección de movimiento principal) está dado por: ac max= (Vf.senθ)/N. nt donde: θ = está dada por: cosθ = 1-2ap/D D= diámetro de la fresa ap= encaje de trabajo de la herramienta con la pieza(profundidad de corte)

θ

D/2

fz ap Ahora: senθ =

1 − cos 2 θ =2

 ap +  D D

ap

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  

2

FIM

UNCP Entonces: ac max =

2V f N .nt

ap  a 1 + p D D

  

Finalmente: si ae/dt es pequeño: ac max =

•

2V f

ap

N .nt

D

Cálculo del tiempo de mecanizado (tm) en una operación de fresado, considerando la distancia recorrida por la fresa que es mayor que la longitud de la pieza. El recorrido de la fresa es: lw + a e ( d t − a e ) Donde: lw = longitud de la pieza. le = longitud de entrada ls= longitud de salida - El tiempo de mecanizado será:

-

tm =

•

le + l w + a p ( D − a p ) + l s Vf

El metal removido por unidad de tiempo (Z w); será igual al producto de la velocidad de avance y área del metal removido medida en la dirección del movimiento de avance; para este caso el encaje axial ap es igual al ancho de la pieza. Entonces: Zw = b.ap.Vf

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OPERACIONES DE FRESADO HORIZONTAL:

2.- FRESADORA VERTICAL: En la fresadora vertical, puede ejecutarse una amplia gama de operaciones de mecanizado en superficies horizontales, verticales e inclinadas. El husillo de la máquina es vertical. En el gráfico se puede ver los movimientos, tales como: a) A lo largo del eje vertical (movimiento Z’) por el ascenso o descenso de la consola. b) A lo largo de un eje horizontal (movimiento Y’) por el desplazamiento del carro transversal sobre la consola. c) A lo largo de un eje horizontal (movimiento X’) por el desplazamiento de la mesa sobre el carro transversal. Además en la figura se muestra una operación de fresado frontal donde se produce en la pieza una superficie plana. La operación es conocida como fresado frontal.

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FIM

UNCP

•

El avance (f) es la distancia que la fresa recorre en la pieza durante una revolución. f = Vf/N Donde: Vf = velocidad de avance N = velocidad rotacional de la fresa

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•

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El espesor de la viruta no deformada crece hasta un valor máximo, este valor máximo ac max, es igual al encaje de avance, el cual es igual a: f/N. Entonces: ac max = Vf/(N.nt). Para el cálculo del tiempo de macanizado (tm), deberá tenerse en cuenta el recorrido adicional de aproximación. El recorrido total cuando la trayectoria del eje de la herramienta pasa sobre la pieza está dado por: (lw + D) y el tiempo de mecanizado será: tm = (lw + D+ls+le)/Vf

donde: lw = es el largo de la pieza y D = diámetro de la fresa.

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FIM

UNCP

OPERACIONES DE FRESADO VERTICAL.

PROBLEMAS: PROB 01: Se desea fresar una ranura en una pieza, utilizando una fresa de tres cortes de 80 mm de diámetro y que tiene 12 dientes, sabiendo que la velocidad de corte empleada será 20 mm/min y el avance por diente es de 0.02 mm. Calcular: a) Las revoluciones por minuto que debe dar la fresa. b) La velocidad de corte con la que se trabajaría en el supuesto caso de que la velocidad de rotación de la fresa sea de 100 rpm. c) El avance por vuelta de la fresa. d) El avance por minuto en el supuesto “b” PROB 02: Una fresa de de 10 dientes y 30 mm de diámetro está trabajando con una velocidad de corte de 15 m/min. Calcular; el avance por diente, sabiendo que durante un cuarto de hora mecaniza una longitud de 2400 mm.

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PROB. 03. Se va mecanizar una ranura longitudinal de 10 mm de profundidad en una barra de forma prismática, cuyas medidas son: 50x60x120 mm. La fresa utilizada es de tres cortes, tiene 80 mm de diámetro y 12 dientes. Además se trabaja con 20 m/min de velocidad de corte y un avance de diente 0,04 mm. Sabiendo que la operaci{on se hace en una sola pasada, calcular: a) El tiempo necesario para mecanizar una pieza. b) El tiempo por pieza en el supuesto caso de que se mecanicen de dos en dos (dos piezas juntas una a continuación del otro). c) El tiempo por pieza, en el supuesto de que se mecanicen de 2 en 2 (2 piezas juntas, una al lado de la otra; lo que supone tener que emplear dos fresas simultáneamente). PROB 04: A un bloque de 210 mm de longitud, 70 mm de ancho y 30 mm de espesor; se desea rebajar 5 mm el espesor, utilizando una fresa cilíndrica de 12 dientes, 75 mm de diámetro y 80 mm de ancho, recomendándose no exceder una velocidad de corte de 14 m/min, ni un avance por diente de 0,18 mm. La potencia específica de corte para las condiciones dadas a utilizar es de 0,055cv.min/cm3; y la fresadora a emplearse está equipado con un motor de 3 cv y su eficiencia es 80%. Las velocidades y avances disponibles son: rpm 350 245 228 155 100 86 70 56 45 36 mm/min 10 15 26 38 50 40 104 115 164 175 Para estas condicioenes Hallar: a) La velocidad de rotación del husillo a seleccionar. b) La velocidad de avance de la mesa a seleccionar. c) El caudal de viruta arrancada. d) El torque medio que actúa sobre el árbol porta fresa. e) El tiempo de pasada en min.

BIBLIOGRAFÍA 1

Chiles-Black-Lissaman-Martin. Principios de Ingeniería de Manufactura, México: CECSA; 2000 2 Geffrey Boothroyd. Fundamentos de Corte de metales y Máquinas Herramientas, Colombia: Mc Graw Hill; 1988 Víctor Girón Medina. Procesos e Manufactura I. Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú; 2004.

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