Ejercicios

Vista previa del material en texto

1 
 
 
PROBLEMAS 
PM-2021-2 
1 Mecanizado 
 
1. Una barra de acero de sección rectangular 5 mm por 20 mm, con esfuerzo en el límite de 
fluencia 420 MPa se mecaniza ortogonalmente, el ángulo de desprendimiento de 18°, 
profundidad de corte de 0,90 mm y el espesor de la viruta producida es 1,2 mm. Calcule la 
fuerza de corte mínima requerida. 
2. En una práctica de mecanizado ortogonal se ha encontrado que la longitud de la viruta es 88 
mm de una posible longitud indeformada de 196 mm, el ángulo de ataque es 15°, con 
profundidad de corte de 0,5 mm, ancho de la pieza 8 mm, así mismo se han determinado 
que las fuerzas de corte y empuje son 1.800 N y 750 N respectivamente. Calcule espesor 
de la viruta, el esfuerzo de cizallamiento y la fricción. 
3. En un corte ortogonal el espesor indeformado (profundidad de corte) es 0,60 mm, ancho de 
corte bo=5 mm, ancho de la viruta deformada bc= 5,4 mm, su longitud deformada lc=40 
mm con longitud sin deformar lo=150 mm, coeficiente de fricción 0,70, tensión de 
cizallamiento160 MPa, la velocidad de corte 40 m/min, ángulo de ataque 12°. Calcule las 
fuerzas de corte, de empuje y la potencia. 
4. En un corte ortogonal la velocidad es 96 m/min, profundidad de corte 0,50 mm y el ancho 
de corte 3,5 mm, el ángulo de ataque 18°, espesor de la viruta 0.8 mm, fuerza de corte 800 
N y fuerza de empuje Ft=250 N. Determine tasa de remoción del material, potencia de 
cizallamiento y velocidad de salida de la viruta 
5. En el torneado ortogonal de una barra de 40 mm de diámetro, la velocidad de corte es 75 
m/min, profundidad de corte 4 mm y ancho 0,15 mm, para ángulo de ataque de 10° la 
fuerza cortante es 1200 N y la de empuje 800 N. la longitud de la viruta es 86 mm. Calcule 
la fuerza de cizallamiento y la energía específica de corte.
2 
 
2. Torno 
1. Se mecaniza una barra de acero de 25 mm de diámetro hasta 20 mm de diámetro, la 
longitud de la barra es 280 mm, el avance a utilizar es 0,20 mm/rev y profundidad 
de corte de 1,5 mm. La herramienta empleada es HSS (v=50 m/min). El material 
tiene presión específica de corte de 2500 N/mm2. Calcule tiempo de mecanizado y 
la fuerza de corte. Suponer que las longitudes de entrada y salida son 8 mm. 
2. Una barra de acero es torneado con velocidad de corte de 80 m/min, avance 0,25 
mm/ rev, y profundidad de corte 4,5 ms. Calcule la potencia del torno con eficiencia 
de 85 %? La energía específica de corte es μ = 3,2 N-m/mm3 = 3,2 J/mm3 
 
3. Una barra de forma anular es torneado desde un diámetro Di = 298 mm hasta Df = 
280 mm, luego se realiza cilindrado interior de 120 mm a uno de 126. Además se 
debe refrentar un lado desde 148 a 140 mm de espesor aplicando velocidad de corte 
de 36 m/min, profundidad de corte es 1,8 mm y avance 0,8 mm/rev. Calcule el 
tiempo de mecanizado 
4. Se realiza refrentado de un disco de acero (con ks= 2500 N/mm2) de 600 mm de 
diámetro, dando una sola pasada de 4 mm de profundidad. El husillo principal 
(cabezal) posee la característica (P-N) dada en la figura y tiene un rendimiento  = 
0,8. Se mecanizará a una velocidad de corte de 150 m/min, siempre que el diámetro 
de la pieza y la gama continua de velocidades del cabezal (entre 0 y 2000 rpm) lo 
permitan. 
El avance (f) se mantendrá constante durante toda la operación, desde el diámetro 
de 600 mm hasta el centro del disco. 
Además de la potencia, las restricciones del proceso son: 
a. La fuerza máxima admisible sobre la herramienta es de 5000 N. 
b. La rugosidad media (Ra) deberá ser menos o igual a 0,002 mm, siendo de 
la punta de la herramienta r= 0,8 mm. 
5. Se realiza cilindrado de una barra de acero de 400 mm de largo, con profundidad de 
corte de 2,5 mm y avance 0,80 mm/rev. desde 36 mm hasta 30 de diámetro, la 
velocidad de corte sugerida es de 120 m/min. El rendimiento de la máquina es 
85%. (Figura siguiente) 
3 
 
Calcule la potencia consumida y el tiempo de mecanizado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
4. Fresado 
 
1. Una fresa de 80 mm de diámetro y 5 filos, es utilizado para mecanizar una pieza con 
avance radial de 4 mm, velocidad de corte de 48 m/min y velocidad avance de 220 
mm/min. El mecanizado se realiza en concordancia y en oposición en cada caso 
determine la longitud de la viruta, 
2. Se emplea una fresa de 60 mm de diámetro y 8 filos, aplicando velocidad de corte de 45 
m/min, con avance radial de 4 mm, velocidad de avance 180 mm/min y ancho de la 
pieza es 120 mm. Calcule la sección media de la viruta y avance por filo. 
 
3. En una fresadora horizontal (ver figura) se mecaniza una cara de una plancha de acero 
de 100 x 500 mm a lo largo del lado de 500 con avance radial de 10 mm, la herramienta 
tiene 80 mm de diámetro, 150 mm de ancho con 8 filos, avance por filo de 0,12 mm y 
rotación 120 rpm, Calcule el tiempo de mecanizado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Con herramienta de 40 mm de diámetro de cuatro filos, se mecaniza una pieza de 
250 mm de largo, con corte axial de 76 mm y corte radial 15 mm. La velocidad de corte 
100 m/min con avance por filo de 0,2 mm, la energía especifica del material es 0,08 
W/cm3/min Calcule el tiempo y la fuerza de corte 
 
5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Calcule el tiempo de planeado para un fresado frontal de una placa de 120 mm 
de ancho, 600 de largo y espesor de 40 mm, utilizando una herramienta de 
diámetro 60 mm, con 4 filos y avance axial de 6 mm, la velocidad de avance es 
de 220 mm/min, Se debe reducir su espesor hasta de 24 mm. 
 
6. Se realiza mecanizado de planeado a una pieza de 120 mm de ancho y 750 mm 
de largo. Se utiliza una fresa de planear de 160 mm de diámetro con 8 insertos 
con avance axial de 3 mm desde la superficie de la pieza. El ángulo de posición 
es 60°. La velocidad de corte es de 170 m/min y el espesor admisible de la viruta 
sin cortar es 0,32 mm. Calcule el tiempo de mecanizado. 
7. En la figura se representa un mecanizado con avance radial de 8 mm realizado en 
una fresadora vertical con gamas continuas de velocidades de avance de mesa y 
de giro de la fresa entre 0 y 10 m/min y entre 0 y 4000 rpm respectivamente. La 
fresa tiene 40 mm de diámetro con 4 filos rectos. El material tiene ks=100 
N/mm2. La operación se hará en una sola pasada, siendo el ancho de corte igual a 
la altura a mecanizar: 65mm; se sabe que las restricciones son 
a. Los filos de la herramienta pueden soportar una fuerza de 5000 N como 
máximo. 
b. La velocidad de corte no debe exceder los 200 m/min. 
c. La rugosidad real en la pared no debe ser superior a 10 µm, (la rugosidad en 
fresado Ra= f2/32r.) 
6 
 
d. La potencia del cabezal es de 10 kW con η =0,8. 
Calcule: velocidad de avance y tiempo de mecanizado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8. Se mecaniza la superficie de acero mediante el fresado frontal. La herramienta tiene 
100 mm de diámetro con 4 plaquitas redondas. El tamaño 
de las plaquitas es 12 mm. El avance axial es 3,5 mm. La 
velocidad de corte es de 180 m/min velocidad de corte y 
espesor máximo de la viruta es 0,20 mm /filo. La energía 
específica para el material de la pieza es de 0,08 W 
min/mm3. Determine la tasa de remoción del material, 
potencia y fuerza de corte. Determinación de avance 
 
 
9. En una pieza de acero de longitud 450 mm, con energía específica de U=0.8 W 
min/mm3 se mecaniza un canal de 10 mm de ancho y 15 mm de profundidad, si la 
7 
 
velocidad de corte es 180 m/min y la potencia máxima de la máquina es 4 kW. 
Calcule el tiempo de mecanizado 
 
 
 
 
 
 
8 
 
 
5 Taladrado 
5.1 Se realiza taladrado de un agujero de diámetro 12 mm y 30 mm de longitud en una 
plancha de acero SAE 1020. La punta de la broca tiene ángulo de 118°, el avance es 0.20 
mm/rev y la velocidad de corte 24 m/min. Calcule la fuerza de corte, momento torsor y el 
tiempo de mecanizado. 
 
2. Se mecanizan 4 agujeros de 15 mm de diámetro en una pieza deacero de 25 mm de 
espesor, con una velocidad de corte de 18 m/min, y un avance de 0,25 mm/rev. El taladro 
tiene las siguientes velocidades de rotación: 67, 95, 134, 188, 265, 375, 525, 740, 1045, 
1480, 2080 y 2940, la potencia de la máquina es 1,8 kW. Calcule La tasa de material 
removido, el tiempo de taladrado del agujero y la fuerza de corte 
9 
 
6. Limadora 
 
6.1 Una placa de acero de dimensiones 500 mm × 180 mm × 40 mm se realiza planeado en 
una limadora en su cara más ancha. Calcule el tiempo de mecanizado para velocidad de 
corte = 12 m/min, velocidad de retorno = 16 m/min, aproximación y sobrecarrera de 30 
mm, con margen a cada lado del ancho igual a 6 mm y avance por ciclo de 1,5 mm. 
 
6.2 Se debe mecanizar una superficie de material de 250 mm de largo y 150 mm de ancho 
en una limadora con una relación de corte a retorno de 5: 2. La velocidad de corte es 22,6 
m/min, el avance es 2 mm/doble carrera y de aproximación y sobrecarrera 36 mm y 15 a 
cada lado l y b respectivamente. Las carreras disponibles en la máquina son: 28, 36, 48, 60 
y 90 carreras / min. Si la profundidad de corte es de 3,5 mm, determine 
a. Tiempo necesario para mecanizar la superficie. 
b. Tasa de remoción de material. 
 
10 
 
 
7 Economía de Mecanizado 
7.1 Se efectúa torneado de una barra de 25 mm de diámetro a 380 rpm para la cual la vida 
útil de la herramienta es 18 minutos; si la rotación del husillo se modifica a 240 rpm la 
nueva vida útil de la herramienta es 26 minutos, calcule la velocidad y la nueva vida 
útil para 340 rpm de rotación del husillo 
7.2 La siguiente ecuación representa el tiempo de vida de una herramienta en el proceso de 
torneado. Para vida útil de la herramienta de 40 min la velocidad de corte es 24 m/min, 
avance 0.15 mm/rev y profundidad de corte 1.50 mm. Calcule la vida útil de la 
herramienta si tanto el avance como la profundidad de corte se incrementan un 20 % 
 
 
7.3 Una barra de acero de longitud de 400 mm, 30 mm de diámetro se mecaniza hasta 25 
mm, con una velocidad de corte de 68 m/min, avance de 0,25 mm/rev. Las constantes 
de la ecuación de Taylor es n=0,30 y C=220. Calcule el número de afilados que se debe 
practicar a la herramienta para producir 2000 piezas. 
7.4 En un taller de mecanizado se conoce que el costo mano de obra es 30 S/h, gastos 
administrativos son 125 %, la tasa salarial de afilado es 25 S/h, gastos administrativos 
115%, la herramienta utilizada es de acero rápido de costo S/36,00 y para 12 afilados, 
el tiempo de cambio de la herramienta es 2,5 minutos y de afilado 4 min, la constantes 
de Taylor son n=0,15, c=200. Determine la velocidad de corte para costo mínimo 
(Vcm) y para la tasa máxima de producción (Vtm) por pieza 
 
7.5 Con los datos del ejemplo 7.4 determine el costo mínimo de una pieza para los 
siguientes costos adicionales; costo de preparación de la máquina para una pieza Cp=S/ 
1,20, costo de material S/ 5,00. La pieza a mecanizar tiene diámetro 40 mm y longitud 
120 mm y avance 0,80 mm/rev. 
0,14 0,60 0,40VT .f .d C