Tema XIV
Fresadora
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Tema XIV Fresadora |
Es una de las máquinas
herramienta más versátiles y útiles en los sistemas de manufactura. Las
fresas son máquinas de gran precisión, se utilizan para la realización de
desbastes, afinados y super acabados.
De entre sus características se destaca que su movimiento principal
lo tiene la
herramienta y que la mesa de trabajo proporciona el avance y algunas veces la profundidad de
los cortes.
Los trabajos que se pueden
realizar por una fresadora son diversos; por ejemplo se pueden fabricar los dientes de un
engrane, un cordón en una placa, un cuñero o formas determinadas sobre una
superficie.
Clasificación
de las máquinas fresadoras
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Máquina |
Característica |
|
|
Fresadora horizontal |
La fresa se coloca sobre un eje horizontal,
que se ubica en el husillo principal. Realiza trabajos de desbaste o acabado
en línea recta, generando listones o escalones. La herramienta trabaja
con su periferia como se muestra en los dibujos. |
La limitación de esta máquina es la profundidad
a la que puede trabajar la máquina, ya que ésta dependerá de la
distancia de la periferia de la herramienta, al eje de la máquina. |
|
Fresadora vertical |
La fresa se coloca en un husillo vertical, éste
al girar produce el movimiento principal. La herramienta trabaja con su
periferia y con la parte frontal como se muestra en los dibujos. |
La limitación de esta máquina es la fuerza
perpendicular a la que se puede someter la fresa por la mesa de trabajo,
para lograr el avance. |
| Fresadora Universal | Es la combinación de una fresa horizontal y una vertical. Tiene un brazo que puede utilizarse para ubicar fresas en un eje horizontales y un cabezal que permite las fresas verticales. | Su limitación es el costo y el tamaño de las piezas que se pueden trabajar. |
Como se menciona en el cuadro
anterior y se observa en las ilustraciones correspondientes, los cortadores de las fresas
pueden trabajar con su superficie periférica o con su superficie frontal. En el
primer caso el trabajo puede ser en
paralelo o en contra dirección, lo anterior se muestra en las ilustraciones. Con
el trabajo en contra dirección la pieza tiende a levantarse, por lo que hay que
fijar fuertemente a la misma con una prensa. Cuando el trabajo es en paralelo la fresa golpea
cada vez que los dientes de la herramienta se entierran en la pieza.
Durante cada revolución los
dientes de la las fresas sólo trabajan una parte de la revolución, el resto del tiempo giran en vacío,
lo que baja la temperatura de la herramienta.
| Fresado cilíndrico | Fresado frontal | |
 |
 |
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| Fresado en paralelo | Fresado en contra dirección | |
 |
 |
producción
de
las máquinas fresadoras
Como en todas las máquinas
herramienta, en las fresas es necesario calcular el número de revoluciones a las que deben
operar.
n = (v x 1000) / (p x d)
|
Material de trabajo |
Fresa cilíndrica b=100 mm |
Fresa frontal b=70 mm |
Fresa de disco b= 20 mm |
Fresa de vástago b=25 mm |
Platos de cuchillas b=180 mm |
Sierras b= 2.5 mm |
|||||||
|
Acabado Profundidad |
desbaste
|
afinado
|
desbaste
|
afinado
|
desbaste
|
afinado
|
desbaste
|
afinado
|
desbaste
|
afinado
|
desbaste
|
||
|
a=5 |
a=0.5 |
a=5 |
a=0.5 |
a=5 |
a=0.5 |
a=5 |
a=0.5 |
a=5 |
a=0.5 |
a=10 |
|||
|
Acero
sin alear hasta 65 kg/mm2 |
vc S' |
17 100 |
22 60 |
17 100 |
22 70 |
18 100 |
22 40 |
17 50 |
22 120 |
20 20 |
30 50 |
45 50 |
|
|
Acero
aleado hasta 75 kg/mm2 |
v S' |
14 80 |
18 50 |
14 90 |
18 55 |
14 80 |
18 30 |
15 40 |
19 100 |
16 65 |
23 40 |
35 40 |
|
|
Acero
aleado hasta 100 kg/mm2 |
v S' |
10 50 |
14 36 |
10 55 |
14 42 |
12 50 |
14 25 |
13 20 |
17 65 |
14 36 |
18 30 |
25 30 |
|
|
Fundición
gris |
vc S' |
12 120 |
18 60 |
12 140 |
18 70 |
14 120 |
18 40 |
15 60 |
19 120 |
16 100 |
24 90 |
35 50 |
|
|
Latón |
vc S' |
35 70 |
35 50 |
36 190 |
55 150 |
36 150 |
55 75 |
35 80 |
55 120 |
50 200 |
60 120 |
350 200 |
|
|
Materiales
ligeros |
vc
S' |
200 200 |
250 100 |
200 250 |
250 110 |
200 200 |
250 100 |
160 90 |
180 120 |
250 250 |
300 90 |
320 180 |
|
a= 5 mm equivale a desbastado
a = 0.5 mm equivale a afinado
b = ancho de la fresa en mm
vc = Velocidad de corte en m/min
S'= Velocidad de avance en mm/min
b = ancho de la fresa |
Para calcular la capacidad de producción de una máquina fresadora, es necesario conocer la cantidad máxima de viruta que esta puede desprender. Esto se puede obtener al multiplicar una constante de desprendimiento de viruta de las máquinas fresadoras que se denomina "cantidad de viruta admisible" o V', por la potencia de la máquina, la que se simboliza como "N". A continuación se presenta la fórmula para calcular la cantidad máxima de viruta que puede desprender una fresa.
Cantidad máxima de
viruta posible que una máquina fresadora puede desprender
V=V' x N
En donde:
V= cantidad máxima de viruta
posible en cm3/min.
V'= cantidad admisible en
cm3/kwmin (constante que se da en tabla de viruta admisible)
N= potencia de la máquina en kw.
Tabla de viruta admisible en una
fresadora (cm3/kw min)
|
Tipo de fresa |
Acero 35-60 kg/mm2 |
Acero 60-80 kg/mm2 |
Acero >80 kg/mm2 |
Fundición gris |
Latón y bronce rojo |
Metales ligeros |
|
Fresa cilíndrica |
12 |
10 |
8 |
22 |
30 |
60 |
|
Fresa frontal |
15 |
12 |
10 |
28 |
40 |
75 |
El conocer la cantidad máxima de
viruta que en una fresa se puede desprender, nos permitirá calcular la velocidad de
avance que es más adecuada para la operación de la fresa, lo que se logra despejando s' de la siguiente fórmula.
V = (a x b x s')/1000
En donde:
a = profundidad del fresado
b = ancho del fresado
s' = velocidad de avance de la
fresa
V = cantidad máxima posible de
viruta
Despejando la velocidad de avance
s', tenemos:
s' = (V x 1000) / a x b
Aunque como se puede observar en la tabla de velocidades ya se dan algunas velocidades de avance recomendadas, el utilizar las fórmulas no puede dar mayor certeza en la programación de la máquina y con ello evitar paros imprevistos.
Con la velocidad de avance
( calculada o estimada de la tabla) se puede calcular el tiempo principal que se
requerirá para realizar un trabajo con una
fresa, esto se puede observar a continuación.
Tp = L /s'
En donde L es la longitud
total, la que se compone de la suma de la longitud anterior, la longitud ulterior
y la longitud efectiva
L = l + la + lu
Se debe recordar que el tiempo principal es el 60% del tiempo
total de la fabricación.
Se recomienda la visita de los
siguientes sitios:
www.midwestohio.com/midwest.htm
Algunos
de tipos de fresadoras en el mercado
| Fresa
vertical |
Fresa de control numérico |
|
 |
 |
|
| Algunas fresas y piezas obtenidas por el proceso de fresado | ||
 |
||
Elaboración de un plan de trabajo para la fabricación de una fresa y cálculo del tiempo de ejecución
Se pretende elaborar el plan de trabajo y calcular el tiempo principal para fabricar la pieza que se indica en el siguiente plano de taller. Este trabajo se realizará con una fresa de 2.5 hp. y con un cortador de vástago de b=25 mm.
Para calcular la cantidad máxima de viruta que se puede desprender con esta máquina se convierten los 2.5HP a kw-min
N = 2.5 hp x 0.746 kw/hp = 1.865 kw
Para este material (STt6012) se selecciona de la tabla la cantidad admisible de viruta que una fresa puede desprender.
V'= 12cm3/kw-min
Con esta cantidad se calcula la cantidad máxima de viruta que se puede desprender con esta fresa.
V=V'xN
V=(12cm3/kw-min)(1.865kw)=22.38cm3/min
Con la cantidad máxima de viruta que se puede desprender se puede calcular la velocidad del avance de la máquina que es recomendable utilizar.
S'=(V1000)/(a b)
S'=(22.38cm3 x 1000mm3/cm3)/(5 mm x 25 mm) = 179.04 mm/min
Con los datos anteriores se puede construir un plan de trabajo en el que se obtengan los tiempos principales que serán necesarios para fabricar la guía del plano.
| # | Actividad | a | b | V | S' | l | la | lu | L | tp | Pas | #vuel | Tp |
| 1 | Desbaste "a" | 0.8 | 25 | 22.4 | 179 | 110 | 15 | 15 | 140 | 0.8 | 1 | 4 | 3.2 |
| 2 | Desbaste "b" | 1.6 | 25 | 22.4 | 179 | 110 | 15 | 15 | 140 | 0.8 | 1 | 2 | 1.6 |
| 3 | Desbaste "c" | 5 | 25 | 22.4 | 179 | 110 | 15 | 15 | 140 | 0.8 | 4 | 2 | 6.4 |
| 4 | desbaste "d" | 5 | 25 | 22.4 | 179 | 110 | 15 | 15 | 140 | 0.8 | 4 | 2 | 6.4 |
| Total | 17.6 |
Notas sobre la tabla y sus cálculos:
No obstante que en las operaciones 1 y 2 se podría haber seleccionado una velocidad de avance mayor debido a que la penetración es sólo para emparejar se decidió tomar la velocidad de avance S' máxima, como si se tuvieran 5 mm de profundidad.
Las longitudes anterior (la) y ulterior (lu) se toman de 15 mm debido a que como el cortador de la fresa es circular por lo menos debe haber salido del corte la mitad del mismo para que termine su trabajo. Así que se toma en ambos casos un poco más de la mitad del cortador.
Las pasadas (Pas) es el número de veces que se debe pasar la herramienta con la profundidad (a) indicada, para llegar hasta la dimensión de profundidad necesaria.
Número de vueltas (#Vuel) se refiere al número de veces que debe recorrer la longitud total (L) la fresa con la profundidad indicada, para cubrir la superficie a desbastar.
Como Tp es el 60% del tiempo total se debe obtener el 100% del tiempo necesario para la fabricación de la guía de la siguiente manera:
17.6 es a 60
X es a 100
X=(17.6 x 100)/60 = 29.33 min
Como son 750 piezas con una sola máquina requeriríamos 29.33 min x 750 piezas = 21,997.5 min. En días laborables de ocho horas son 45.83 días.
Se recomienda fabricar en el taller esta guía. Para evitar la ruptura de los cortadores use en lugar del acero recomendado un pedazo de alumnio o nylamine.
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Título/Autor/editorial VII |
Páginas |
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Procesos
de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía
Editorial Continental. |
613
a 638 |
|
Procesos
básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E. Backer, Thomas Gregor. Mc
Graw Hill |
235
a 237 |
|
Ingeniería
de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et al. Companía
Editorial Continental |
283
a 305 |
|
Principios
de Ingeniería de Manufactura, de Stewart C. Black, Vic Chiles et al. de
la Compañía Editorial Mexicana |
315
370 |
|
Operación
de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St. Amand. Mc Graw Hill |
301
a 367 |
|
Materiales
y procesos de manufactura para ingenieros, de lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall |
713
a 737 |
|
Alrededor
de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling, editorial Reverté. |
119
a 141 |
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