Proyecto Empresa - final

8/7/2019 Proyecto Empresa - final

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TECNOLGICO DE MONTERREYCAMPUS MONTERREY

(esta hoja se imprime aparte sin numpag)

MAQUINADOS IRREGULARES S.A. DE C.V.MORDAZA PARA CHUCK DE CNC

REPORTE

M007-1 EQUIPO 3

Francisco Mendoza Morales 796333Rodrigo Navarro Casella 939381Daniel Gamboa Martnez 948514Ricardo Martnez Jaime 1081383

Monterrey NL, 9 de Noviembre de 2009


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ContenidoDescripcin de la empresa ............................................................................................................. 3

Datos del contacto ......................................................................................................................... 3

Descripcin del producto seleccionado .......................................................................................... 3

Finalidad .................................................................................................................................... 4

Mercado destino ........................................................................................................................ 4

Funcionamiento ......................................................................................................................... 4

Materiales .................................................................................................................................. 5

Especificaciones principales ...................... ............................... ....................... ............................ 6

Caractersticas crticas del producto ........................................................................................... 6

Dibujo esquemtico ................................................................................................................... 7Lista de todos los procesos de manufactura ................................................................................... 7

Diagrama de flujo ..................................................................................................................... 14

Parmetros de operacin ......................................................................................................... 14

Rechazos .................................................................................................................................. 15

Bibliografa propuesta .................................................................................................................. 19

Apndices .................................................................................................................................... 20

Apndice 1. Tabla de Parmetros de la Gold San CNC Middle Speed Wire Cutting Machine ...... 20

Anexos.18


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Descripcin de la empresa

MAQUINADOS IRREGULARES S.A. DE C.V.

Maquinados Irregulares es una empresa que se dedica al maquinado de piezas de acero y otrosmateriales para diferentes propsitos. Entre sus productos se encuentran moldes para vidrio oplstico, dados, troqueles, punzones, matrices y piezas irregulares en general, as como tambin

artculos decorativos.

Maquinados Irregulares cuenta con diversas mquinas para realizar la manufactura de las piezas,como son tornos y fresadoras convencionales, as como taladros radiales, erosionadoras depenetracin y de hilo, centros de mecanizado, tornos de control numrico y rectificadoras planas.

Su giro comercial es el maquinado de piezas poco convencionales. Los principales clientes de laempresa son talleres particulares y pequeas y medianas empresas. Adems, cuenta con clientesde la talla de Vitro para el cual fabrica moldes actualmente. Podemos concluir entonces queMaquinados Irregulares es una empresa mediana que se encuentra en crecimiento.

Direccin: Iturbide 1209 Col. Topo Chico, Monterrey, NL

Datos del contacto

Ing. Lino Alberto GuajardoGerente [email protected] ID: 62*261520*1

Ing. lvaro GuajardoGerente de Procesos

[email protected]

Descripcin del producto seleccionado

MORDAZA PARA CHUCK DE CNC


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Ilustracin 1. Mordaza para chuck Ilustracin 2. Mordaza para chuck

(FALTA PIE DE PAG)

FinalidadLa mordaza es un dispositivo que permite sujetar piezas cilndricas mediante una fuerza decompresin, ejercida por un arreglo de tres mordazas. En este caso particular, las mordazas vanensambladas en un chuck de CNC.

Mercado destinoLos principales clientes de la mordaza de chuck de CNC son los talleres de maquinado, tantopequeos como aquellos de mantenimiento en grandes empresas.

Funcionamiento

Las mordazas son utilizadas en las mquinas de CNC para sujetar piezas cilndricas. Esto se logramediante una fuerza de compresin, que gracias a la friccin impide que la pieza resbale. En laIlustracin 1 se pueden observar tres mordazas con un corte de radio de curvatura para unproceso especfico, ensambladas en el chuck de un CNC. En la Ilustracin 2 se aprecia como lasmordazas sujetan una varilla cilndrica que ser maquinada posteriormente.


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Ilustracin 1. Chuck con mordazas Ilustracin 2. Pieza sujetada con mordazas

Materiales

El material usado para la fabricacin de las mordazas es el acero 4140 tratado. En la Tabla 1 semuestran las propiedades qumicas y mecnicas con que cuenta este acero. El 4140 es un acerocon composicin de cromo-molibdeno al 1% de propsito general, que est disponible conmaquinabilidad mejorada, que incrementa en gran medida la tasa de alimentacin y/o velocidadde maquinado, mientras extiende la vida de las herramientas sin afectar sus propiedadesmecnicas.

El acero 4140 previamente endurecido y revenido puede volver a endurecerse por flama oendurecimiento por induccin, as como por nitruracin. Es usado en sectores industriales con unaamplia gama de aplicaciones, como son adaptadores, flechas, engranes, flechas hidrulicas,motores de flechas, tuercas, tornillos, cuerpos y mordazas para chucks, piones, sprockets,

cremalleras y sinfines, etc.

El 4140 tiene muy buenas propiedades para el maquinado en operaciones como cortado,torneado, taladrado, alisado, tallado y fresado. (4140 High Tensile Steel).


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Tabla 1. Composicin y Propiedades Mecnicas del acero 4140 Fuente: Interlloy

Especificaciones principales

La pieza debe tener el tamao necesario para embonar en el chuck del CNC. Para ajustar las

mordazas al chuck se hace uso de una ranura de sujecin de 0.72 x de profundidad.Asimismo, se utiliza una cremallera para facilitar el acomodo y sujecin de la mordaza.Generalmente se utilizan dos tornillos para sujetarla al chuck, con una separacin de 1.225 decentro a centro (3 agujeros, uno centrado en la pieza) y con 0.55 de dimetro, pasados con cajade 0.84 de dimetro x de profundidad. Estas mordazas son fabricadas con tres agujeros paraque puedan ser re-usadas en diferentes dimetros, ya que para cada dimetro de cilindro amaquinar se requiere un corte con cierto radio de curvatura en la mordaza.

Caractersticas crticas del producto

La caracterstica crtica principal con que cuenta la mordaza es la presencia de estras o dientes.

Dichas estras sirven para que la mordaza sea sujetada por el chuck y pueda a su vez sujetar lapieza que se deba maquinar en el CNC. Las dimensiones y tolerancias requeridas para las estras,as como el resto de las dimensiones generales del producto, se pueden apreciar claramente en laTabla 2.


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Tabla 2. Dimensiones generales de las caractersticas crticas de la mordaza

Nombre Valor nominal Tolerancia

Dimensin de la barra base 6 x 2 x 2 0.015

Ranura de sujecin 0.72 x 0.015Distancia entre agujeros 1.255 0.015

Dimetro de agujeros 0.55 0.002Dimetro de caja de agujeros 0.84 0.002

Profundidad de caja de agujeros 0.002Longitud de cada estra 0.02 +0.0008, -0.000

Paso entre estras 1.5 +0.0008, -0.000

Los agujeros cuentan con un acabado que se les da con la herramienta endmill. Por su parte, elexterior de la pieza no cuenta con otro acabado adicional al maquinado, por lo cual susuperficie es lisa, a excepcin de la zona que cuenta con estras. La mordaza no pasa poralgn proceso para darle color, por ello es del color gris del acero 4140.

Dibujo esquemtico

El dibujo con la geometra de la pieza y las medidas correspondientes se encuentran en el Anexo 1.

Procesos de manufactura y parmetros de operacin

PASO 1

Cortado de barra de acero a 6. En la Ilustracin 4 se muestra la barra con las dimensionesdeseadas.

Ilustracin 4. Barra de acero de 6''


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El cortado se realiza en la mquina DoALL Modelo C-916. La presin se controla con el parmetrode Feed Control, aplicndose a este proceso una presin de 11 kg/cm2 hacia abajo. El parmetroSaw Control, es el encargado de determinar el avance o retroceso de la sierra en el plano vertical.A su vez, Speed Control es el parmetro que determina la velocidad de la cinta, siendo 100 ft/minla velocidad que se utiliza en este proceso. El tablero en el que se controlan estos parmetros seaprecia en la Ilustracin 9. En la Ilustracin 10 se puede observar la polea con la cinta, mientrasque en la Ilustracin 11 se muestra la sierra que realiza el corte. El principal problema relacionadocon este primer paso es que el filo de la cinta se pierde con el desgaste despus de variasrepeticiones.

Como rea de mejora, se propone revisar la velocidad a la que se est trabajando, y buscar cualsera la velocidad ptima para el proceso.

Ilustracin 9. Tablero de control de la DoALL C-916

Ilustracin 10. DoALL C-916, polea con cinta Ilustracin 11. DoALL C-916, sierra


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PASO 2

Taladrado pasado de 0.55con 0.015, 3 agujeros en el mismo plano.

El agujero pasado se hace con una broca de para acero, y se le da acabado con un endmill de plano. La velocidad a la que gira la broca es de 500 rev/min y 1 in/min de avance. A su vez, elendmill tiene una velocidad de 1500 rev/min, con 15-20 in/min de avance. En la Ilustracin 12 sepuede apreciar el endmill montado en la maquinaria, mientras que en la Ilustracin 13 se ve elmismo endmill preparado para realizar un corte.

Ilustracin 12. Endmill


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Ilustracin 13. Endmill preparado para realizar un corte

PASO 3

Hacer ranura pasada de 0.72 x de profundidad. La Ilustracin 5 muestra la pieza con la ranuray los agujeros realizados.

Ilustracin 5. Pieza taladrada y con ranura maquinada


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PASO 3

La ranura pasada se realiza tambin en el centro de maquinado. Se utiliza un endmill de planoa 1500 rev/min con 15-20 in/min de avance.

PASO 4

Volteo. Se hace caja de 0.84 x 5/8 de profundidad, 3 agujeros en el mismo plano como se ve enla Ilustracin 6.

Ilustracin 6. Frente y reverso de la pieza con cajas maquinadas

PASO 4

Al igual que los dos pasos anteriores, la caja se realiza en el centro de maquinado. Se hace uso delendmill de plano a 1500 rev/min con 15-20 in/min de avance.

En los pasos 2, 3 y 4, se encontr como rea de oportunidad la velocidad a la que trabajan tanto elendmill como la broca. Se plantea buscar la velocidad adecuada para cada proceso, en vez deutilizar una velocidad estndar para los tres pasos.

Los principales fallos en estos ltimos pasos ocurren cuando se afloja la pastilla del centro demaquinado, o cuando el endmill o la broca pierden el filo necesario para el corte a causa deldesgaste.

PASO 5

Volteo. Montar en mquina de electroerosin por hilo, formando las estras o dientes de 0.02 yun paso de 1.5. La mquina de cortado se muestra en la Ilustracin 7.


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Ilustracin 7. Mquina de electroerosin por hilo

PASO 5

Para realizar las estras se hace uso de la mquina de electroerosin por hilo llamada Gold San CNCMiddle Speed Wire Cutting Machine. Esta mquina utiliza un hilo de carburo de 8mm para realizarlas estras a la mordaza, el cual se aprecia en la Ilustracin 14. Los parmetros para su operacin seencuentran en el Apndice 1.

Las precauciones que se deben tener al utilizar esta mquina son las siguientes: el material debeencontrarse bien alineado para evitar cortes en direcciones incorrectas, se debe verificar que el

hilo se encuentre en la posicin adecuada para su ptimo funcionamiento, y se debe cuidar que elpaso de las estras est calibrado adecuadamente antes del proceso de corte.

Para los parmetros - Ver apndice 1


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Ilustracin 14. Hilo electrificado de la Gold San CNC Middle Speed Wire Cutting Machine

PASO 6 (Al momento de maquinar una pieza haciendo uso de la mordaza)Se hace un dimetro a tres mordazas con el CNC para adaptar las mordazas y que sean capaces desujetar correctamente una pieza a maquinar. Una vez recortadas, las mordazas sirven para sujetarla pieza a maquinar haciendo uso del mismo CNC. En la Ilustracin 8 se muestra una mordaza a lacual se le realiz un radio de curvatura, especial para ajustar en un chuck. Tambin se puedenapreciar las estras que se maquinaron previamente.


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Ilustracin 8. Mordaza previamente usada con corte de radio de curvatura y estras maquinadas

PASO 6

El dimetro de curvatura se realiza con el CNC de acuerdo a la geometra requerida para lamordaza, dependiendo totalmente del uso que se le vaya a dar y la forma de la o las piezas que

debe sujetar.

Diagrama de flujo

Material, acero 40411. Cortado de barra de acero

a 6

2. Taladrado pasado de0.55con 0.015, 3 agujeros

en el mismo plano

3. Hacer ranura pasada de0.72 x de profundidad

4. Volteo. Hacer caja de 0.84x 5/8 de profundidad, 3

agujeros en el mismo plano

5. Montar en mquina deelectroerosin por hilo,formando las estras o

dientes de 0.02 y un paso de1.5

6. Se hace un dimetro a tresmordazas con el CNC para

adaptar las mordazas y quesean capaces de sujetar

correctamente una pieza amaquinar

Mordaza para chuck de CNC


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Rechazos

Checar bienLas piezas fabricadas son rechazadas principalmente por las siguientes razones:

- El dentado sali defectuoso y no cumple con el paso requerido entre dientes. Esto esdebido a que la superficie tiene un acabado errneo ya que el material tiene crteres oest fundido en el rea en la que fue cortada por el hilo.

- Los agujeros presentan imperfecciones o quedaron fuera de las tolerancias requeridaspara que cumplan con su funcin. Esto se debe a que las distancias de centros no cumplencon las dimensiones correctas y esto es importante ya que los chucks vienen

maquinados sujecin y dems

El mtodo de asegurarse que las piezas no salgan defectuosas y sean rechazadas, es mediante eluso del calibrador, el cual debe ser utilizado antes de poner a trabajar las mquinas y endeterminados momentos a lo largo de una jornada laboral.


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Relacin de parmetros de procesos con caractersticas crticas

Caracterstica crtica.- Distancia entre agujeros

Proceso.- Sujecin en el Taladrado (PASO 2)

Como medida para tener fijas las piezas al momento que se realiza una operacin de taladrado, sehace uso de dispositivos de sujecin que van montados sobre las mesas de trabajo. Dichosdispositivos, que tpicamente son mordazas, son los encargados de ejercer presin sobre las piezasy evitar as movimiento no deseado, como reaccin del taladrado.

(FALTA )

TMB AGREGAR LO DE SEOR, MENCIONAR DESGASTE DE HERRAMIENTAS )

Caracterstica crtica.- Estras o Dentado

Proceso.- Electroerosin por hilo (PASO 5)

El maquinado por electroerosin se realiza en un medio dielctrico mediante el salto de descargaselctricas entre el electrodo y la pieza a maquinar como se nos muestra en la fig X . El proceso esbsicamente un proceso termoelctrico en el que las chispas representan una fuente trmicapuntual. Esta fuente trmica funde el material de la pieza producindose de esta forma la erosin.

Fig Principio Fisico de electroerosin

En la electroerosin por hilo, WEDM, un hilo conductor, normalmente de latn, se utiliza comoelectrodo. El hilo pasa por unas guas imponindole la direccin que debe seguir. Las descargas seproducen por la diferencia de potencial existente entre el hilo y la pieza que obviamente debe serde un material conductor de la electricidad. El hilo circula continuamente, y entre el hilo y la piezaexiste un canal, llamado de descarga, baado por un fluido dielctrico, que generalmente es agua.(Mecanizado de piezas mediante electroerosin por hilo)


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Dirjase al apndice 1 para conocer los parmetros que se programan en la mquina deelectroerosin o WEDM

Uno de los problemas a los que se enfrentan al maquinar con la cortadora de hilo es que se pierdeprecisin debido a la chispa generada, ya que esta altera la superficie de trabajo y generaimperfecciones en el dentado, esto es rugosidad de la superficie que a su vez afecta el desempeode la cortadora en la que se va a desplazar la mordaza.

Al aumentar la duracin de pulso se incrementa el desgaste del hilo, esto ocasiona queinherentemente aumente la huella dejada por la chispa (wire crater) y la aspereza de la superficie.El material que se remueve por cada pulso depende de la energa de la chispa (Corriente, Voltaje yancho de pulsos).A medida que la velocidad del hilo aumenta, se disminuye el desgaste del hilo pero se formanhuellas ms grandes y profundas en el material.El aumento en la corriente (inherentemente voltaje) del circuito aumenta el desgaste ya que seproducen chispas con mayor energa.La presin del dielctrico (en este caso agua) hace que el desgaste sea ligeramente menor, esto es

debido a una ms rpida transferencia de calor en la pieza lo que provoca menos huellas dematerial fundido. (N. Tosun)

Guitrau nos da algunos consejos para seleccionar correctamente los parmetros.Corriente

En nuestro caso

(rea de corte para hacer el diente)Por lo tanto 3.45 A

Frecuencia

Como el acabado es importante Guitrau nos recomienda usar frecuencias ms grandes para estetipo de operaciones es decir un menor ancho de pulso

Otras recomendaciones para obtener mejores acabados son aumentar la tensin del hilo o utilizarun hilo con mas resistencia a la fractura (no aplica) (Guitrau)

De acuerdo con lo pasado entre ms bajos los valores de los parmetros se obtienen mejoresresultados, pero obviamente esto implica que se tarde mas en maquinar la pieza, pero debido aque esta es la caracterstica critica ms importante consideramos que vale la pena la espera ya quela mayora de los rechazos se llevan a cabo por esto.


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Propuesta de mejora al proceso de fabricacin

Cambios propuestos en el paso de acabado

Ancho de pulso anterior=25us

Interpulso anterior= 8us

Ancho de pulso propuesto=20usInterpulso propuesto=20us

Esto ocasionar un corte mas lento pero provocara menos desgaste en el cable ya que la energade la chispa se reduce y con el interpulso provoca que si se desgasta el cable, una nueva porcinmaquine la pieza en lugar de prcticamente la misma porcin daada.

CorrienteCorriente Anterior= 8~~9 A

Corriente propuesta = 3 A

De nuevo ocasiona un corte ms lento pero con mejor acabado, y un menor desgaste en el hilo decorte.

Decidimos dejar la velocidad del cable en 3 m/s ya que es una recomendacin del fabricante paraese tipo de hilo y para esa profundidad de corte.

Otra cosa de la que hay que asegurarnos es tener una buena presin de agua que se aplica a lapieza asi como tambin una buena instalacin elctrica para no tener muchas variaciones en lafrecuencia.

Como el dimensionamiento no es problemtico las compensaciones programadas por losoperarios permanecern sin cambios.

Dar formato bonito de las pags poner unas imagenes

chidas o algo lo que esta en rojo es lo que hay ke correjirLa bibliografa estaen el doc original


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Bibliografa propuesta

4140 High Tensile Steel. Interlloy. 04 de Septiembre de 2009.

Bagur, Alfonso. Cursos de Procesos de Manufactura. Corte de Metales y Caractersticas deHerramientas. 4 de Septiembre de 2009.

Bralla, James G. Handbook of Manufacturing Processes. New York, NY: Industrial Press, 2007.

J T. Black, Ronald A. Kohser. Materials & Processes in Manufacturing. Hoboken, NJ: Wiley, 2008.

Nelson E. Mazini, Jos M. Blanco, Daniel O. Ziegler, Lucio Iurman. Evaluacin delComportamiento al Maquinado de un Acero Templado y Revenido con Distintas Durezas. 2003.04 de Septiembre de 2009 .

R.S. Xia, S.M. Mahdavian. Experimental studies of step drills and establishment of empiricalequations for the drilling process. 11 de Septiembre de 2004. ScienceDirect. 4 de Septiembre de2009 .

Serope Kalpakjian, S. R. Schmid. Manufactura, Ingeniera y Tecnologa. Naucalpan de Jurez, Edo.de Mx.: Pearson Prentice Hall, 2008.

Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid. Manufacturing Processes for Engineering Materials. UpperSaddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2008.


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Apndices

Apndice 1. Tabla de Parmetros de la Gold San CNC Middle Speed WireCutting Machine

Grosor de la pieza de trabajo: 20~30 mm

Cor

te

Ancho de

pulso (Qs)

Interpul

so (Qs)

Mod

ulaci

n

Corriente

(A)

Vel.

cable

(m/s)

Frecuencia

variable (Hz)

Cuota de

compensacin

(m)

1st 40~~50 (35) 8~~9 (5) 0 13~~14 4 93~~95 (88) 1.5Q

2st 6~~8 (12) 8 (11) 0 6 2 72 1Q3rd 2~~3 (8) 8~~9 0 2 1 93 (80) 0.8Q

4th 25 8 0 8~~9 3 93 (88) 1Q

Grosor de la pieza de trabajo: 40~60 mm

Corte

Ancho depulso (Qs)

Interpulso (Qs)

Modulacin

Corriente(A)

Vel.Cable

(m/s)

Frecuenciavariable (Hz)

Cuota decompensacin

(m)

1st 50 8 0 13~~15 4 93~~95 1.5Q

2st 8 9 0 6~~8 2 72 1Q

3rd 3 8 0 2~~3 1 93 0.8Q

4th 30 8 0 9 3 93 1Q


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ANEXAR LAS VISTAS DE LA PIEZA EN CADPonerle las tolerancias en el CAD

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