Profesor Agregado Dpto. de Materiales y Procesos de Fabricación Escuela de Ingeniería Mecánica Facultad de Ingeniería Universidad de Carabobo – Venezuela
Profesores Titulares Dpto. de Materiales y Procesos de Fabricación Escuela de Ingeniería Mecánica Facultad de Ingeniería Universidad de Carabobo – Venezuela
TERCERA EDICIÓN 2009 Derechos reservados conforme a la ley. Copyright 2004, 2006, 2009 Juan Carlos Pereira Falcón
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“Hecho el Depósito de Ley” Depósito Legal: lf04120046202788 ISBN 980-12-0930-5 Impreso en Venezuela
Publicaciones de la Facultad de Ingeniería Universidad de Carabobo Naguanagua – Venezuela.
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El desarrollo del campo de la manufactura ha sido exponencial, en la actualidad los sistemas de manufactura CAD/CAM y la robótica predominan en el sector industrial, sin embargo, es necesario investigar y seguir desarrollando los Procesos de Fabricación convencionales debido a que estos son la base y esencia de la tecnología actual y la futura. La presente edición, está orientada por el principio según el cual el Ingeniero o el hombre de ciencia exige una formación integral que penetre más allá del simple adiestramiento en la manipulación de máquinas herramientas para la fabricación de piezas y máquinas, o del conocimiento genérico de los procesos de fabricación. Esta obra abarca los tópicos relacionados con los procesos de fabricación mediante arranque de viruta de una forma integral, incluyendo nociones de metrología dimensional, ajustes y tolerancias y el control estadístico de calidad como conocimientos esenciales para el correcto diseño y aplicación de los procesos de fabricación. Se desarrolla de manera comprensiva pero técnica los procesos de mecanizado tradicional, suministrando información recopilada de múltiples investigaciones y referencias bibliográficas así como detallando las ecuaciones básicas que describen a estos procesos de mecanizado. Por último se desarrollan Capítulos con temas como: la rugosidad superficial en procesos de mecanizado, fuerzas de corte en el torneado y vida útil de herramientas de corte. Estos Capítulos vienen a profundizar el conocimiento científico y técnico acerca de los factores que intervienen en los procesos de mecanizado. También se incluye un Capítulo dedicado a los procesos de unión por soldadura debido a su estrecha relación con los Procesos de Fabricación por arranque de viruta y la manufactura actual.
Definición de metrología, medición e inspección Principios de medición Características de los instrumentos de medición Tipos de Errores en una medición Clasificación General de los Instrumentos de Medición Dimensional
01 02 03 03 04
2.1 Definición de Ajuste, Tolerancia y Dimensiones 2.2 Tipos de Ajustes 2.3 Conceptos fundamentales de la norma ISO – COVENIN sobre ajustes y tolerancias 2.4 Manejo e interpretación de las tablas y gráficas de la norma ISO – COVENIN sobre ajustes y tolerancias 2.5 Selección de los ajustes y tolerancias más adecuados
Definición de conceptos de Control Estadístico de Calidad Histogramas de Frecuencias – Curva normal Cartas de Control por Variables (Carta X y Carta R) Prueba de Normalidad Capacidad de Procesos
19 20 25 27 29
Definición de irregularidades superficiales Factores que influyen en la rugosidad superficial Definición de rugosidad ideal y rugosidad natural Grado de rugosidad generado por las distintas máquinas herramientas
33 34 34 38
5.1.1 Operaciones de torneado 5.1.2 Herramientas de corte para tornos 5.1.3 Parámetros de corte en torneado 5.1.4 Ecuaciones Básicas en el torneado 5.1.5 Potencia de Mecanizado en el torneado
41 43 46 49 50
5.2.1 Operaciones de Taladrado 5.2.2 Herramientas de corte para taladros (Brocas) 5.2.3 Parámetros de corte en Taladrado 5.2.4 Ecuaciones Básicas en el Taladrado 5.2.5 Potencia de Mecanizado en el Taladrado
54 56 57 59 61
5.3.1 Operaciones de Fresado 5.3.2 Herramientas de corte para fresadoras (Fresa) 5.3.3 Parámetros de corte en Fresado 5.3.4 Ecuaciones Básicas en el Fresado 5.3.5 Potencia de Mecanizado en el Fresado
66 69 71 72 76
5.4.1 Operaciones de Brochado 5.4.2 Herramientas de corte para Brochadoras 5.4.3 Parámetros de corte en Brochado 5.4.4 Ecuaciones Básicas en el Brochado 5.4.5 Potencia de Mecanizado en el Brochado
79 80 83 84 85
5.5.1 Operaciones de Limado y Cepillado 5.5.2 Herramientas de corte para Limadoras 5.5.3 Parámetros de corte en Limado 5.5.4 Ecuaciones Básicas en el Limado 5.5.5 Potencia de Mecanizado en el Limado
87 88 88 89 92
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5.6.1 Operaciones de Rectificado 5.6.2 Herramientas de corte para Rectificadoras 5.6.3 Parámetros de corte en Rectificado 5.6.4 Ecuaciones Básicas en el Rectificado 5.6.5 Potencia de Mecanizado en el Rectificado
95 96 99 102 106
6.1 Fuerzas generadas en una operación de mecanizado 6.2 Parámetros que influyen en la fuerza principal de corte 6.3 Modelos teóricos que permiten el cálculo de la fuerza de corte
7.1 Mecanismos de desgaste en una herramienta de corte 7.2 Comportamiento del desgaste de una herramienta de corte a través del tiempo 7.3 Criterio de falla por desgaste en una herramienta de corte 7.4 Ecuación de Taylor simple 7.5 Ecuación de Taylor Generalizada
120 122 123 125 127
8.1 Definiciones Básicas 8.2 Clasificación General de los Procesos de Soldadura 8.3 Soldadura por arco eléctrico 8.4 Soldadura con oxigeno y gas combustible 8.5 Soldadura con rayo láser 8.6 Soldadura con rodillos 8.7 Soldadura por Difusión 8.8 Soldadura por Fricción 8.9 Soldadura por Ultrasonido
A.1 Tabla de área bajo la curva normal A.2 Tablas de Percentil