Mecanizado Alta Velocidad
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Mecanizado De Alta Velocidad
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Tecnología de Fabricación I (2010-2011)
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|[pic] |Mecanizado de alta velocidad: situación actual y nuevas
tendencias |[pic] |
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Engineering congress of precision machining
Rubén Escudero Rodríguez
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Universidad de Valladolid (2010-2011)
E. Ingenierías Industriales
Bloque mecánico de transporte y construcciones industriales (5º curso)
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ÍNDICE:
1. » Resumen
2. » Introducción
Definición
Requerimientos sobre la máquina herramienta
De dónde surge
Ventajas competitivas del MAV
Utilización
3. » Máquina-Herramienta
4. » Herramientas
5. » Portaherramientas
6. » Refrigeración
7. » Control Numérico Computacional para el MAV
8. » Materiales a mecanizar
9. » Aplicaciones del MAV
Principales campo de aplicación y ventajas
Ejemplos de aplicación
Especificaciones según volumen de producción
10. » Nuevas Tendencias
Mecanizado de Ti54M
Operaciones de acabado de Inconel 718 en condiciones de mecanizado
secas
Dry Machining
11. » Aspectos Económicos del MAV
Bibliografía
Revistas
Foros
Anexos
271 Páginas septiembre de 2010
79 Páginas noviembre de 2011
52 Páginas septiembre de 2012
97 Páginas octubre de 2012
50 Páginas julio de 2012
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1. RESUMEN
El MAV es un procedimiento de mecanizado novedoso pero caro, que se
está abriendo paso en la industria lentamente, conforme crecen las
necesidades. Proporciona elevadas prestaciones en cuanto a calidad y
tiempos en competición directa con la electroerosión, ofreciendo además
una gran flexibilidad. Permite también el mecanizado de piezas de
espesor delgado y limita el incremento de temperatura, manteniendo la
homogeneidad de la pieza. Su desarrollo ha sido favorecido por el
desarrollo de los motores lineales, que sustituyen a los tradicionales
husillos de bolas, de nuevos materiales para herramientas y de
electromandrinos capaces de alcanzar elevadas velocidades angulares.
Desde el punto de vista del control cabe destacar la necesidad de
disponer de CNCs con tiempos rápidos de proceso de bloque, que
permitan trabajar con elevadas aceleraciones y velocidades de los ejes,
evitando cambios bruscos mediante un jerk derivable. También hay que
subrayar la necesidad de disponer de algoritmos de look-ahead para
obtener altas velocidades de ejecución de los programas junto con la
utilización de NURBS para minimizar la cantidad de datos procesados por
unidad de tiempo. Las principales aplicaciones están en moldes y
matricería, así como en la industria aeronáutica. Actualmente los
mayores avances se están dando en las nuevas aleaciones para
herramientas como el Ti54M, y en el mecanizado en seco, que incorpora
todas las ventajas que acarrea el prescindir de fluidos de corte.
2. INTRODUCCIÓN
1. Definición
El MAV es un concepto definido por el PTW (Instituto de Ingeniería de
Producción y Máquina-herramienta) como el mecanizado cuyos
parámetros de corte son como mínimo tres veces mayores de los usados
habitualmente, llegando en ocasiones a multiplicar por 10 los
parámetros de corte convencionales.
Es, por tanto, un mecanizado en el que se consiguen altos porcentajes de
eliminación de material sin degradar la precisión y calidad de la pieza. El
uso de velocidades mayores de husillo y mayores valores de avance de
los ejes depende del tipo de material que se mecanice, por tanto el MAV
se define en términos relativos.
Este concepto se apoya experimentalmente en el fenómeno de que a
partir de una cierta velocidad de corte, la temperatura de corte comienza
a decaer debido a la menor transmisión de calor. El rango plástico se
acorta y la rotura de la viruta ocurre por fractura frágil (Vaughn (1958-
1960), Krueck(1960)).
[pic]
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Gráfica velocidad de corte vs. Temperatura de corte para diferentes
materiales en el proceso de mecanizado
2. Requerimientos sobre la máquina-herramienta
• El cabezal de la máquina debe tener un electromandrino que alcance
una alta rotación del husillo (20000 r.p.m.), actualmente se comercializan
centros de mecanizado de hasta 45000 r.p.m. con una potencia de 17kW
• El centro de mecanizado se debe desplazar rápidamente (40 ~ 60
m/min.). Esto se consigue mediante motores lineales, que reemplazan a
los tradicionales husillos de bolas
• Procesado inmediato de los datos en el control numérico y volcado
rápido en la memoria del sistema para poder calcular con precisión una
trayectoria. Se realizan miles de operaciones en cada movimiento de la
máquina y el microprocesador de control no puede ser un embudo.
Actualmente se disponen dos microprocesadores de 32 bit y 150 MHz
con lo cual se procesan 1250 bloques por segundo.
• Absorber las fuerzas generadas en las operaciones de corte mediante
una sólida construcción y mantener la precisión con los elevados
parámetros de aceleración y desaceleración generados, controlando las
estrechas franjas de tolerancia
• Ofrecer un carenado completo que garantice la seguridad de los
operarios.
3. De dónde surge
El 27 de abril de 1931 la compañía Friedrich Krupp AG patenta un
método de corte en el cual, su inventor, C. Salomon hace constar que en
el mecanizado de acero, metales ligeros y otros metales no férreos, a
partir de una cierta velocidad, la temperatura de corte comienza a bajar
(Patente alemana nº : 523594 (1931)). Es a partir de los años 60 cuando
se desarrollan la mayor parte de las teorías de formación de viruta
(Tanaka, Tsuwa & Kitano(1967)) y del mecanismo activo (Shaw (1967),
Recht (1964), Turkovich (1972), Rogers(1979)). Sin embargo hasta 60 años
más tarde, no se puede utilizar de forma industrial por no poder
conseguirse esas velocidades tan altas. A mediados de los noventa se
empieza a adoptar en el mercado esta tecnología, nacida como respuesta
a la presión competitiva que el entorno global ha impuesto a las fábricas
que están especializadas en el mecanizado de grandes series o
volúmenes de producción. El punto de partida fue la industria
aeroespacial, en la que se mecanizan grandes compuestos integrales,
piezas con alto volumen de material que debe ser eliminado y largos
tiempos de producción. A día de hoy está mucho más extendido, con
avances críticos en recubrimientos (TiN, TiCN, TiNAl multicapa), uso de
metales duros como materia prima base, en lugar del acero rápido (HSSE),
torneado sin corte interrumpido y sistemas de amarre hidráulicos y
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térmicos.
[pic]
Propiedades generales del mecanizado de alta velocidad
4. Ventajas competitivas del MAV
• Menor tiempo de fabricación (altas velocidades de corte y avance) y, por
tanto, menor coste en cantidad de piezas y sobre todo en mano de obra
en países desarrollados
• Mayor calidad de producción (mejor precisión geométrica y mejor
acabado superficial debido a menores esfuerzos de corte)
• Posibilidad de mecanizar paredes de pequeño espesor debido a los
menores
...