Preguntas de repaso

21.1 ¿Cuáles son las tres categorías básicas de los procesos de eliminación de materiales?

Respuesta. Como organizada en este texto, las tres categorías básicas de los procesos de

eliminación de material son (1)

mecanizado convencional, (2) procesos abrasivos, y (3) procesos no tradicionales.

21.2 ¿Qué distingue el mecanizado de otros procesos de fabricación?

Respuesta. En el mecanizado, el material se retira de la pieza a trabajar de manera que el

material restante es la geometría de la pieza deseada.

21.3 Identificar algunas de las razones por las cuales el mecanizado es comercialmente y

tecnológicamente importante.

Respuesta. Las razones son las siguientes: (1) es aplicable a la mayoría de los materiales; (2)

que puede producir una variedad de geometrías a una parte; (3) que puede alcanzar

tolerancias más que la mayoría de otros procesos; y (4) que puede crear buenos acabados

superficiales.

21.4 Nombre los tres procesos de mecanizado más comunes.

Respuesta. Los tres procesos de mecanizado comunes son (1) girando, (2) de perforación, y

(3) de molienda.

21.5 ¿Cuáles son las dos categorías básicas de las herramientas de corte en el mecanizado? Dé

dos ejemplos de mecanizado operaciones que utilizan cada uno de los tipos de herramientas.

Respuesta. Las dos categorías son: (1) las herramientas de un solo punto, que se utilizan en las

operaciones como giros, perforación; y (2) las herramientas de corte de múltiples borde, que

se utilizan en operaciones tales como fresado y taladrado.

21.6 ¿Cuáles son los parámetros de una operación de mecanizado que se incluyen dentro del

alcance de cortar condiciones.

Respuesta. Condiciones de corte incluyen la velocidad, alimentación, profundidad de corte, y

si es o no un fluido de corte es utilizado.

21.7 Explicar la diferencia entre las operaciones de desbaste y acabado en el mecanizado.

Respuesta. Una operación de desbaste se usa para extraer una gran cantidad de material

rápidamente y producir un geometría de la pieza cerca de la forma deseada. Una operación de

acabado sigue desbaste y se utiliza para lograr la geometría y acabado de la superficie final.

21.8 ¿Qué es una máquina herramienta?

Respuesta. Una máquina herramienta se puede definir como una máquina de motor que

posiciona y se mueve una herramienta en relación con el trabajo de lograr mecanizado u otro

proceso de conformación de metales.

21.9 ¿Qué es una operación de corte ortogonal?

Respuesta. De corte ortogonal implica el uso de una herramienta en forma de cuña en la que el

borde de corte es perpendicular a la dirección de movimiento de velocidad en el material de

trabajo.

21,10 ¿Por qué es útil en el análisis de mecanizado de metales del modelo de corte ortogonal?

Respuesta. De corte ortogonal es útil en el análisis de mecanizado de metales, ya que

simplifica el más bien compleja tridimensional situación de mecanizado a dos dimensiones.

Además, el utillaje en el modelo ortogonal tiene sólo dos parámetros (ángulo de ataque y

ángulo de alivio), que es un simple la geometría de una herramienta de un solo punto.

21.11 Nombre y describa brevemente los cuatro tipos de fichas que se producen en el corte de

metales.

Respuesta. Los tres tipos son: (1) discontinua, en la que se forma el chip en separado

segmentos; (2) continuo, en el que el chip no hace segmento y está formado de un metal

dúctil; (3) continua con el filo de aportación, que es lo mismo que (2), excepto que la fricción

en la herramienta de corte interfaz provoca la adhesión de una pequeña porción de material

de trabajo a la cara de la herramienta rastrillo, y (4) dentada, que son semi-continua en el

sentido de que poseen una apariencia de diente de sierra que se produce por una formación

de viruta cíclico de alternancia de tensión alta cizalla seguido por la cepa de baja cizalladura.

21,12 identificar las cuatro fuerzas que actúan sobre el chip en el modelo de corte de metal

ortogonal pero no se puede medido directamente en una operación.

Respuesta. Las cuatro fuerzas que actúan sobre el chip son (1) la fuerza de fricción, (2) la

fuerza normal a la fricción, (3) la fuerza de cizallamiento, y (4) la fuerza normal a la fricción.

21.13 Identificar las dos fuerzas que se pueden medir en el modelo de corte de metal

ortogonal.

Respuesta. Las dos fuerzas que se pueden medir en el modelo de corte de metal ortogonal son

(1) de corte

fuerza y (2) la fuerza de empuje.

21.14 ¿Cuál es la relación entre el coeficiente de fricción y el ángulo de fricción en el ortogonal

corte de modelo?

Respuesta. La relación es que el coeficiente de fricción es la tangente del ángulo de fricción ( μ

= bronceado ).β

21.15 describir con palabras lo que la ecuación Merchant nos dice.

Respuesta. La ecuación Mercante afirma que el ángulo plano de corte aumenta al ángulo de

ataque es aumentó y ángulo de fricción se reduce.

21.16 ¿Cómo es la potencia necesaria en una operación de corte en relación con la fuerza de

corte?

Respuesta. La potencia requerida en una operación de corte es igual a la fuerza de corte

multiplicado por el velocidad de corte.

21.17 ¿Qué es la energía específica en el mecanizado de metales?

Respuesta. La energía específica es la cantidad de energía requerida para eliminar una unidad

de volumen de la obra material.

21.18 ¿Qué significa el efecto del tamaño de plazo en el corte de metales?

Respuesta. El efecto de tamaño se refiere al hecho de que la energía aumenta específicos como

el de la sección transversal área del chip (a XW en el corte ortogonal o fxd en giro) disminuye.

21.19 ¿Qué es un termopar herramienta chip?

Respuesta. Un termopar herramienta-chip está compuesto de la herramienta y la viruta como

los dos metales diferentes la formación de la unión de termopar; como la interfaz de la

herramienta-chip se calienta durante el corte, una pequeña tensión se emite desde la unión

que se puede medir para indicar la temperatura de corte.

21.1. En una operación ortogonal de corte, la herramienta tiene un ángulo de inclinación de 15º. El espesor de la viruta antes del corte es de 0.30 mm y el corte produce un espesor de viruta deformada de 0.65 mm. Calcule a) el ángulo del plano de corte y b) la deformación cortantepara la operación.

21.2. En el problema 21.1, suponga que el ángulo de inclinación cambiara a a = 0°. Suponiendo que el ángulo de fricción permaneciera igual, determine a) el ángulo plano de corte, b) el espesor de la viruta y c) la deformación cortante para la operación.

21.3. En una operación de corte ortogonal, la herramienta de 0.250 in de ancho tiene un ángulo de inclinación de 5º. El torno se configura para que el espesor de la viruta antes del corte sea de 0.010 in. Después del corte, el espesor de la viruta deformada se mide y tiene un valor de 0.027 in.

Calcule a) el ángulo del plano de corte y b) la deformacióncortante para la operación.

21.4. En una operación de torneado, la velocidad de la aguja se configura para proporcionar una velocidad de corte de 1.8 m/s. El avance y profundidad del corte son 0.30 mm y 2.6 mm,respectivamente. El ángulo de inclinación de la herramienta es de 8°. Después del corte, el espesor de la viruta deformada es de 0.49 mm. Determine a) el ángulo plano de corte, b)la deformación cortante y c) la velocidad de remoción del material. Utilice el modelo de corte ortogonal como una aproximación del proceso de torneado.

21.5. La fuerza de corte y la fuerza de empuje en una operación de corte ortogonal son 1 470 N y 1 589 N, respectivamente. El ángulo de inclinación es de 5°, el ancho del corte es de 5.0 mm, el espesor de la viruta antes del corte es de 0.6 y la relación de espesor de la viruta es de 0.38. Determinea) la resistencia cortante del material de trabajo y b) el coeficiente de fricción en la operación.

21.1 In an orthogonal cutting operation, the tool has a rake angle = 15°. The chip thickness before the cut= 0.30 mm and the cut yields a deformed chip thickness = 0.65 mm. Calculate (a) the shear planeangle and (b) the shear strain for the operation.Solution: (a) r = to/tc = 0.30/0.65 = 0.4615φ = tan-1(0.4615 cos 15/(1 - 0.4615 sin 15)) = tan-1(0.5062) = 26.85°(b) Shear strain γ = cot 26.85 + tan (26.85 - 15) = 1.975 + 0.210 = 2.18521.2 In Problem 21.1, suppose the rake angle were changed to α = 0°. Assuming that the friction angleremains the same, determine (a) the shear plane angle, (b) the chip thickness, and (c) the shear strainfor the operation.Solution: From Problem 21.1, α = 15° and φ = 26.85°. Using the Merchant Equation, Eq. (21.16):φ = 45 + α/2 - β/2; rearranging, β = 2(45) + α - 2φβ = 2(45) + α - 2(φ) = 90 + 15 – 2(26.85) = 51.3°

Now, with α = 0 and β remaining the same at 51.3°, φ = 45 + 0/2 – 51.3/2 = 19.35°(b) Chip thickness at α = 0: tc = to/tan φ = 0.30/tan 19.35 = 0.854 mm(c) Shear strain γ = cot 19.35 + tan (19.35 - 0) = 2.848 + 0.351 = 3.19921.3 In an orthogonal cutting operation, the 0.250 in wide tool has a rake angle of 5°. The lathe is set sothe chip thickness before the cut is 0.010 in. After the cut, the deformed chip thickness is measuredto be 0.027 in. Calculate (a) the shear plane angle and (b) the shear strain for the operation.Solution: (a) r = to/tc = 0.010/0.027 = 0.3701φ = tan-1(0.3701 cos 5/(1 - 0.3701 sin 5)) = tan-1(0.3813) = 20.9°(b) Shear strain γ = cot 20.9 + tan (20.9 – 5) = 2.623 + 0.284 = 2.90721.4 In a turning operation, spindle speed is set to provide a cutting speed of 1.8 m/s. The feed and depthof cut of cut are 0.30 mm and 2.6 mm, respectively. The tool rake angle is 8°. After the cut, thedeformed chip thickness is measured to be 0.49 mm. Determine (a) shear plane angle, (b) shearstrain, and (c) material removal rate. Use the orthogonal cutting model as an approximation of theturning process.Solution: (a) r = to/tc = 0.30/0.49 = 0.612φ = tan-1(0.612 cos 8/(1 – 0.612 sin 8)) = tan-1(0.6628) = 33.6°(b) γ = cot 33.6 + tan (33.6 - 8) = 1.509 + 0.478 = 1.987

(c) RMR = (1.8 m/s x 103 mm/m)(0.3)(2.6) = 1404 mm3/s

21.5 The cutting force and thrust force in an orthogonal cutting operation are 1470 N and 1589 N,respectively. The rake angle = 5°, the width of the cut = 5.0 mm, the chip thickness before the cut =0.6, and the chip thickness ratio = 0.38. Determine (a) the shear strength of the work material and(b) the coefficient of friction in the operation.Solution: (a) φ = tan-1(0.38 cos 5/(1 - 0.38 sin 5)) = tan-1(0.3916) = 21.38°Fs = 1470 cos 21.38 – 1589 sin 21.38 = 789.3 NAs = (0.6)(5.0)/sin 21.38 = 3.0/.3646 = 8.23 mm2

S = 789.3/8.23 = 95.9 N/mm2 = 95.9 MPa(b) φ = 45 + α/2 - β/2; rearranging, β = 2(45) + α - 2φβ = 2(45) + α - 2(φ) = 90 + 5 – 2(21.38) = 52.24°

μ = tan 52.24 = 1.291