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http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_III.html
Tema X
Corte de metales y características de herramientas
1 de 3
• Clasificación de las herramientas de corte • Materiales de las herramientas de corte y fluidos para el corte. • Ángulos, filos y fuerzas en las herramientas de corte,
recomendaciones para elaborar un buril • Bibliografía
Clasificación de las herramientas de corte
Las herramientas se pueden clasificar de diferentes maneras, las más comunes responden a el número de filos, el material del que están fabricadas, al tipo de movimiento que efectúa la herramienta, al tipo de viruta generada o al tipo de máquina en la que se utiliza. A continuación se presenta un ejemplo de algunas herramientas y como pueden ser agrupadas para su clasificación.
Ejemplo de diferentes clasificaciones
DE ACUERSO AL NÚMERO DE FILOS
a. De un filo, commo los buriles de corte de los tornos o cepillos. Ver http://www.micromex.com.mx/princip.htm
b. De doble filo en hélice, como las brocas utilizadas para los taladros. Ver
http://www.micromex.com.mx/catacar1.htm
c. De filos múltiples, como las fresas o las seguetas
indefinidos (esmeril)
DE ACUERDO AL TIPO DE MATERIAL CON QUE
WS. Acero de herramientas no aleado. 0.5 a 1.5% de contenido de carbón. Soportan sin deformación o pérdida de filo 250°C. También se les conoce como acero al
ESTÁN FABRICADAS
carbono.
SS. Aceros de herramienta aleados con wolframio, cromo, vanadio, molibdeno y otros. Soporta hasta 600°C. También se les conoce como aceros rápidos.
HS. Metales duros aleados con cobalto, carburo de carbono, tungsteno, wolframio y molibdeno. Son pequeñas plaquitas que se unen a metales corrientes para que los soporten. Soportan hasta 900°C.
Diamante. Material natural que soporta hasta 1800°C. Se utiliza como punta de algunas barrenas o como polvo abrasivo.
Materiales cerámicos. Se aplica en herramientas de arcilla que soportan hasta 1500°C. Por lo regular se utilizan para terminados. Ver http://www.micromex.com.mx/catacar3.htm#T000
POR EL TIPO DE MOVIMIENTO DE CORTE
1. Fijo. La herramienta se encuentra fija mientras el material a trabajar se incrusta debido a su movimiento. Por ejemplo los tornos, en los que la pieza gira y la herramienta está relativamente fija desprendiendo viruta.
2. Contra el material. La herramienta se mueve en contra del material, mientras este se encuentra relativamente fijo, como en los cepillos.
3. En contra dirección. La herramienta y el material se mueven un en contra una del otro, como en el esmerilado sobre torno.
POR EL TIPO DE VIRUTA QUE GENERA
1. Viruta continua, en forma de espiral. 2. En forma de coma. 3. Polvo sin forma definida.
POR EL TIPO DE MÁQUINA EN LA QUE SE UTILIZA
1. Torno 2. Taladro 3. Fresa 4. Cepillo 5. Broca
Útiles para el torno
Conocidos como buriles o cuchillas de corte, los que pueden estar ubicados en torres, puentes de sujeción o fijadores múltiples. También pueden estarfabricadas de un material barato y tener una pastilla de material de alta calidad.
Pastillas para buriles de corte en torno Torno con chuck de tres mordazas y torre para 4 herramientas
Los buriles se pueden clasificar de acuerdo a su uso, los principale son:
Útiles de desbaste:
• rectos: derechos e izquierdos • curvos: derechos y curvos
Útiles de afinado:
• puntiagudos • cuadrados
Útiles de corte lateral
• derechos • izquierdos
Útiles de forma
• corte o tronzado • forma curva • roscar • desbaste interior
A continuación se presentan algunos de los buriles más comerciales.
Broca de dos filos y con mango cónico
Diferentes tipos de fresas Fresadora vertical con centro de maquinado CNC
En general se recomienda buscar por tipos específicos de herramientas en www.machinetoolsonline.com
Tema XI
Elementos básicos de las máquinas herramienta
1 de 3
• Estructura básica • Elementos de sujeción • Movimientos • Dispositivos para el trabajo manual • Cálculo de la velocidad de corte • Mantenimiento • Bibliografía
Estructura básica
Todas las máquinas herramienta tienen un conjunto de partes, actividades y principios que las distinguen y caracterizan.
Las principales partes y sus funciones
Parte Función
Base Sostiene y fija a la máquina sobre el piso, una mesa o su propia estructura. Existen tres tipos fundamentales de bases:
a. Anclada al piso o cimentada b. Soporte sobre mesa o banco
c. Integrada al cuerpo de la máquina
Bancada o soporte
Soporta las piezas de la máquina, en algunas máquinas sirve para el deslizamiento de las herramientas y en otras para la fijación de las piezas que se van a trabajar, por lo regular sobre la bancada o soporte se ubica el cabezal fijo de las máquinas.
Tren motriz Dota de movimiento a las diferentes partes de las máquinas, por lo regular se compone de las siguientes partes:
a. Motor o motores b. Bandas c. Poleas d. Engranes o cajas de velocidades e. Tornillos sinfín f. Manijas o manivelas de conexión
Cabezal fijo y husillo principal
En el cabezal fijo se ubican todas las partes móviles que generan el movimiento del husillo principal.
El husillo principal es el aditamento en el que se colocan los sistemas de sujeción de las piezas a trabajar.
Sujeción de piezas de trabajo
Fija a las piezas que se van a trabajar, tanto a las piezas que giran como a las fijas, así se tiene:
a. Chucks o mandriles b. Fijadores de arrastre c. Prensas d. Conos de fijación e. Ranuras de fijación f. Mordazas de uno o varios dientes g. Platos volteadores
Sujeción de herramientas
Fijan a las herramientas que desprenden las virutas y dan forma, las principales son:
a. Torres b. Porta buriles c. Fijadores de una o varias uñas d. Barras porta fresas e. Broqueros f. Soportadores manuales
Enfriamiento Dotan de líquidos o fluidos para el enfriamiento de las herramientas y las piezas de corte. Por lo regular están dotados de un sistema de bombeo y de
conducción y recolección de líquidos.
Mecanismos de avance y/o penetración
Permiten o dotan de movimiento a las herramientas para lograr el desprendimiento continuo de virutas, los principales son:
a. Carros porta herrmientas b. Brazos prota buriles o fresas c. Husillos de casco o de deslizamientos
(taladro)
Mecanismo de control semi automáticos o automáticos
Inician o interrumpen una acción de movimiento de una o varias partes de las máquinas, estas pueden ser:
a. Tornillos sinfín conectados a engranes y partes de las máquinas
b. Topes de señal para micro interruptores c. Motores de paso a paso d. Unidades lectoras de cinta e. Unidades receptoras de señales digitalizadas
de computadoras CAM f. Sistemas de alimentación de material g. Sistemas de alimentación de herramientas h. Sistemas de inspección automáticos
Elementos de sujeción
Los elementos de sujeción en las máquinas herramienta requieren un análisis especial, aún cuando en la presentación de cada máquina se hará especial mención de sus correspondientes sistemas de fijación. En esta parte del curso se presentan de manera general algunas sus principales características.
Chucks o mandriles
También son conocidos como mordazas de sujeción, en el caso específico del torno existen dos tipos de chucks.
Chuk universal e independiente
El chuck universal se caracteriza porque sus tres mordazas se mueven con una sola llave y en el independiente cada mordaza es ajustada con una entrada de llave independiente.
Dentro de los mandriles para sujeción se pueden ubicar a los broqueros con mango cónico los que tienen la función de sujetar a la broca y su funcionamiento es similar a chuck universal.
Broquero
Fijadores de arrastre
Los fijadores más conocidos y utilizados son los de plato, los que pueden ser cerrados o abiertos. Todos siempre utilizaran a un arrastrador conocido como perro.
Por lo regular son utilizados para el trabajo en torno de puntas o los sistemas divisores de las fresas.
Plato de arrastre Perro de arrastre
Prensas
Son sistemas de sujeción de las piezas de trabajo muy seguros, se fijan a las mesas de trabajo. Uno de los ejemplos tradicionales son las prensas utilizadas para la fijación de piezas en el barrenado o en el fresado.
Conos de fijación
Es un elemento muy utilizado en la mayoría de los sistemas en los que la pieza a sujetar tiene un eje de giro. Consiste en una superficie cónica que se inserta en otra superficie cónica, entre estas piezas la fuerza de trabajo ajusta a las superficies impidiendo su separación, la fricción impide el giro y además da gran sujeción.
La mayoría de estos elementos de sujeción son los broqueros o las brocas con mango cónico.
Broca con mango cónico
Ranuras de fijación
Por lo regular se ubican en las mesas de trabajo de las máquinas herramienta, en ellas se insertan tornillos que con su cabeza se fijan a la mesa y con placas o uñas se presiona a las piezas a fijar.
Ranuras de fijación
Platos volteadores o divisores
Aún cuando el fin de estos dispositivos no es la fijación, son considerados como elementos para evitar que las piezas se muevan de los sitios en las que se van a trabajar.
Estos dispositivos sujetan por medio de un chuck o un plato de arrastre a una pieza y con una manivela al liberarlos de las fuerzas de fijación pueden girar la pieza un número de grados específico.
Tema XII
Torno
1 de 2
• Características y tipos • Calidad de producción • Capacidad de producción • Tipos de tornos en el mercado • Tallado de roscas • Bibliografía
Características y tipos
Todos los tornos desprenden viruta de piezas que giran sobre su eje de rotación, por lo que su trabajo se distinguirá por que la superficie generada será circular, teniendo como centro su eje de rotación.
En el torno de manera regular se pueden realizar trabajos de desbastado o acabado de las siguientes superficies:
• Cilíndricas (exteriores e interiores) • Cónicas (exteriores e interiores) • Curvas o semiesféricas • Irregulares (pero de acuerdo a un centro de rotación)
Se pueden realizar trabajos especiales como:
• Tallado de roscas • Realización de barrenos
• Realización de escariado • Moletiado de superficies • Corte o tronzado • Careado
Las principales características de los tornos son las siguientes:
Característica Descripción
Potencia Representada por la capacidad del motor en HP.
Distancia entre puntos Es la longitud que existe entre el husillo principal y la máxima distancia al cabezal móvil.
Peso neto Peso de toda la máquina
Volteo sobre la bancada
Es el máximo diámetro que una pieza puede tener. Se considera como el doble de la distancia que existe entre el centro del husillo principal y la bancada. (radio máximo de trabajo de una pieza)
Volteo sobre el escote Distancia del centro del husillo a la parte baja de la bancada, no siempre se especifica porque depende si la bancada se puede desarmar.
Volteo sobre el carro Distancia del centro del husillo al carro porta herramientas.
Paso de la barra Diámetro máximo de una barra de trabajo que puede pasar por el husillo principal.
Número de velocidades
Cantidad de velocidades regulares que se pueden obtener con la caja de velocidades.
Rango de velocidades en RPM
El número de revoluciones menor y mayor que se pueden logras con la transmisión del torno.
Los tornos se pueden clasificar de diferentes maneras:
Clasificación Nombre Características
Por su movimiento principal
Vertical El eje Z del torno es vertical, por lo regular se utilizan para el trabajo en piezas de gran peso.
Horizontal Son los tronos más conocidos y utilizados, el eje Z del torno es horizontal y puede haber de varios tamaños.
Tornos de taller Torno de banco Tornos pequeños que se montan sobre un banco o una mesa de trabajo robusta, se usan para piezas ligeras y y pequeñas.
Torno rápido Torno que se utiliza para operaciones de
corte ligero y de acabado, se monta sobre una mesa y es fácil de operar y mover.
Torno para cuatro herramientas o de taller mecánico
Está equipado con una serie de accesorios que permiten realizar una serie de operaciones de precisión. En su torre porta herramientas se pueden colocar cuatro herramientas.
Torno de escote o bancada partida
Torno que tiene una sección en su bancada que se puede desmontar bajo el plato, con esto se pueden trabajar piezas de mayor diámetro.
Torno de semiproducción o copiadores
Tornos de semiproducción
Son tornos de taller con un aditamento copiador o un sistema de lectura digital que permite copiar piezas que serían muy difíciles de hacer sin un patrón (ejemplo los cerrajeros).
Tornos para producción en serie
Torno revolver o de torreta
Son tornos que se utilizan cuando se deben producir una gran cantidad de piezas iguales, tienen un solo husillo y varias herramientas, pueden tener hasta 20 diferentes herramientas las que pueden actuar una por una o varias al mismo tiempo.
Torno automático de un solo husillo
Produce en serie y de manera automática, se utilizan para la producción en masa de piezas que requieren de refrentado, cilindrado y barrenado, pueden trabajar dos o más herramientas al mismo tiempo y se controlan por medio de sistemas de lectura digital.
Tornos de control numérico
Equipos que se controlan por medio de cintas magnéticas o consolas de computadora. Pueden tornear ejes de casi cualquier tamaño y forma, hacen trabajos con varias herramientas al mismo tiempo, existen tornos CN que pueden tener una torre revolver con 60 herramientas.
Se recomienda la consulta de:
http://www.colum.mindspring.com/
www.sheetsmfg.com/index.htm
http://www.swisslineprecision.com/
www.calstatela.edu/centers/SCCEME/automanf/index.htm
http://www.fsu.edu/
Calidad de producción
Con el torno se logra la producción en serie o individual de piezas de alta calidad. El terminado de la piezas producto de un torno puede ser de desbaste, afinado, afinado fino o superafinado.
A continuación se observa una tabla de la clasificación de terminados:
Actividad Herramienta Acabado Descripción
Desbaste Buríl de desbaste
^^ Las marcas que daja la herramienta son de más de 125 micras
Afinado Buril de afinado
^^ Las marcas que daja la herramienta son de más de 124 a 60 micras
Afinado fino
Lija piedra especial de acabado
^^^ Las marcas que daja la herramienta son de menos de 35 micras
Super afinado
Lapeador, material fibroso
^^^^ Las marcas que daja la herramienta son de menos de 5 micras.
Capacidad de producción
Para definir cual es la capacidad de producción de un torno es necesario contar con:
1. Plan de trabajo 2. Planos de taller 3. Análisis de tiempos de operación del torno
Planes de trabajo
Son los documentos en los que se registra la información necesarios para que en el taller se pueda producir una pieza u objeto
Un plan de trabajo puede contener la siguiente información:
• Número de operación • Nombre de la operación • Herramienta utilizada • Velocidad de corte (consulte tablas en velocidades de corte y
transmisión) • Número de revoluciones • Longitud de trabajo (incluyendo la la, lu) • Tiempo principal • Número de vueltas • Tiempo total • Observaciones
Plano de taller
Es el dibujo y las características de la pieza necesarias para la fabricación de la misma. Estos siempre deben tener un pie en el que se incluya lo siguiente:
• Nombre de lo que se va a fabricar • Número de catálogo (cuando existe) • Número de piezas que se van a fabricar • Material en el que se debe construir la pieza • Medidas en bruto del material a procesar • Escala y acotaciones • Responsables de diseño y de fabricación
Tiempos de operación
En el torno existen cuatro tiempos de operación:
• Tiempo principal. Este es el que utiliza la máquina para desprender la viruta y con ello se adquiera la forma requerida.
• Tiempo a prorratear. Tiempo que el operario requiere para hacer que la máquina funcione incluyendo armado de la máquina, marcado de la
pieza, lectura de planos, volteo de las piezas, cambio de herramientas, etc..
• Tiempo accesorio o secundario. Utilizado para llevar y traer o preparar la herramienta o materiales necesarios para desarrollar el proceso. Por ejemplo el traer el equipo y material para que opere la máquina.
• Tiempo imprevisto. El tiempo que se pierde sin ningún beneficio para la producción, como el utilizado para afilar una herramienta que se rompió o el tiempo que los operadores toman para su distracción, descanso o necesidades.
El tiempo total de operación es la suma de los cuatro tiempos. De manera empírica se ha definido lo siguiente:
Tp = 60% Tpr = 20% Ta = 10% T inp = 10%
El tiempo principal se calcula con la siguiente fórmula:
Tp = L / (S x N)
En donde:
L es la longitud total incluyendo la longitud anterior y ulterior, en mm S es el avance de la herramienta en mm/rev N es el número de revoluciones
Muestra de un plan de trabajo
n° Opereración Herramienta Vc n s a la lu l L Nv tp observaciones
1 Desbaste
"a" Buril de desbaste
20 74 1 1 5 1 150 156 3 6.33
2 Careo "c" Buril
derecho 20 74 1 1 5 1 42.5 47.5 1 0.64
3 Desbaste
"d" Buril de debaste
20 74 1 1/0.5 5 0 89 94 15 19.05
4 Careo "d" Buril
derecho 20 74 1 1 5 0 14.5 19.5 1 0.26
5 Afinado "b" Útil de afino
24 105 0.5 0.1 5 0 90 95 1 1.8
6 Volteo ------ -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
7 Desbaste
"e" Buril de desbaste
20 74 1 1/0.5 5 0 29 34 15 6.89
8 Desbaste
"f" Buril de desbaste
20 74 1 1 5 0 14.5 19.5 1 0.26
9 Afinado "e" Útil de afino
24 105 0.5 0.1 5 0 30 35 1 0.66
10 Careo "g" Buril
derecho 20 74 1 1 5 0 27.5 32.5 10 4.39
El tiempo principal de la máquina es de 40.28 minutos. Pero como este tiempo es sólo el 60% del tiempo total, se tiene que el tiempo total , para hacer esta pieza es de 67.13 minutos.
A continuación se presenta un plano de taller con las características de un eje de acero. Elabore un plan de trabajo y calcule el tiempo que tardará, con un torno horizontal, en la fabricación de los ejes solicitados.
Para mayor información sobre este tema consulte los
siguientes libros: Título/Autor/editorial Páginas
Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.
545 a 575
Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E. Backer, Thomas Gregor. Mc
223 a 228
Graw Hill Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et al. Companía Editorial Continental
262 a 282
Principios de Ingeniería de Manufactura, de Stewart C. Black, Vic Chiles et al. de la Compañía Editorial Mexicana
315 a 370
Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St. Amand. Mc Graw Hill
201 a 299
Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall
571 a 614
Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling, editorial Reverté.
13 a 37
Tema XIII
Taladro
• Su uso y clasificación • La producción de los taladros • Características de las máquinas para taladrar • Tipos de taladros en el mercado • Bibliografía
Su uso y clasificación
Máquina herramienta que se utiliza para hacer perforaciones o dar terminado a barrenos o agujeros. Las diferentes actividades que se pueden realizar por medio de una máquina de taladrar se presentan en la siguiente tabla:
Actividad Herramienta Acabado Descripción
Perforaciones o taladros
Broca ® Orificios que tienen terminado de desbastado, pueden ser rectos o cónicos. Las brocas son herramientas de dos filos y punta. (ver fotografía al final)
Escariado Penetrador o escariador
® ® Orificios con gran precisión en sus dimensiones, únicamente se fabrican de manera recta. Los penetradores son herramientas de varios filos para terminado de gran precisión, los que pueden ser manuales o para máquinas
herramienta.
Barrenado Barrena ® ® ® Perforaciones pasantes con terminado de gran calidad, se consideran como operaciones de ajuste, mas que de perforación. La barrena es una herramienta sin punta y de varios filos. (ver foto al final)
Avellanado Avellanador ® Herramienta con punta de 75° o 90° que se utiliza para eliminar las orillas de los bordes de un agujero previamente realizado.
Ajuste Cuchillas de ajuste
® ® ® ® Herramienta que se coloca en el taladro para dar propiamente un terminado a un barreno previamente realizado. Las herramientas pueden ser de cuchillas ajustables o de fieltro.
Las perforaciones o taladros pueden ser pasantes o ciegos y estos a su vez pueden ser rectos o cónicos.
Los diferentes tipos de taladro van desde el berbiquí o taladro de pecho, hasta los grandes taladros industriales como el radial.
Clasificación de las máquinas para taladrar
Nombre Características Descripción
Taladro de mano o pecho
El diámetro máximo de las brocas permisibles es de 5 mm. Sólo para materiales de poca dureza.
Son las máquinas más antiguas para taladrar, se operan con las manos y algunas tienen un dispositivo llamado matraca para permitir el ir y venir de la herramienta. También existen con algunos engranes.
Taladro manual eléctrico
Diámetro máximo de broca 10 mm, la máquina también se utiliza para pulir, o cortar con los discos adecuados. Tienen problemas en la precisión de los taladros ejecutados.
Son máquinas a las que a un motor eléctrico de les coloca un dispositivo de sujeción, en el cual se ponen las brocas o los dispositivos.
Se pueden utilizar en varios lugares pues son portátiles.
Taladro de mesa
Equipo que puede utilizar brocas de 12 mm y que produce barrenos de precisión (en cuanto al lugar en que se quieren hacer). No tienen avance automático.
Son equipos pequeños que cuentan con una base la que a su vez funciona como mesa de trabajo, columna no mayor a 60 cm y cabezal principal en el que se ubican dos poleas y los dispositivos para que funcione el husillo principal. Se puede colocar en un banco de trabajo y mover de lugar con facilidad relativa.
Taladro de Equipo que puede utilizar Equipo pesado de precisión que está integrado por
columna brocas, barrenas, penetradores y avellanadores. Tiene avance automático y más de 6 velocidades en el husillo principal.
Puede ejecutar barrenos hasta de 30 mm.
base, mesa de trabajo, columna, cabezal fijo, caja de velocidades, manivela de actuación, poleas de velocidades, motor y husillo principal.
Taladro en serie
Son varias cabezas de taladrar colocadas una después de la otra, con ellas se pueden hacer trabajos relacionados con los taladros en serie.
La máquina se podría describir como varias cabezas de taladro de columna con todos sus aditamentos compartiendo una sola mesa de trabajo.
Taladro múltiple
Un solo cabezal con varios husillos principales, los que pueden actuar al mismo tiempo haciendo varios barrenos o perforaciones en una sola pasada.
Una máquina con un cabezal fijo pero con varios husillos.
Taladro radial
Máquina de gran tamaño que mueve su cabezal, su mesa de trabajo y el husillo principal con motores independientes. También puede girar por lo menos 90° su cabezal, con lo que se pueden ejecutar barrenos de manera horizontal o inclinados.
Máquina con una base muy robusta sobre la cual se colocan la mesa de trabajo y sus aditamentos. También en la base se sustenta la columna, la que es de gran tamaño. En la columna se ubica un brazo que sostiene al cabezal principal con sus aditamentos y motor.
Taladro horizontal
Es una máquina que se utiliza para dar terminado a barrenos previamente ejecutados o para hacerlos más grandes. Opera de manera independiente su mesa de trabajo y la barra portadora de la herramienta.
Máquina de gran precisión y costo, en la que una pieza con un taladro previamente realizado puede ser aumentado el diámetro y mejorando su terminado.
la producción de los taladros
Los taladros son máquinas para la producción de pieza por pieza, no se utilizan para la fabricación de piezas en masa. Cuando es necesaria la fabricación de taladros, escariados o barrenos en grandes cantidades se utilizan las máquinas de control numérico. Estas máquinas con herramientas especiales muy parecidas a las brocas, barrenas o penetradores se realizan trabajos de producción masiva.
Consulte los siguientes sitios para mayor información:
www.torreda.com
www.imocom.com.co
http://www2.mm.co.jp/choko
www.kor-it.com/prodfrom.htm
www.wayance.com.tw
http://powermatic.com/md11140.htm
http://manufacture.com.tw
www.pritam.com/thakoor.htm
www.cuttermaster.com
www.marenaind.com/Marena/machines/index.html
Características de las máquinas para taladrar
• Potencia • Diámetro máximo de husillo principal • Número de velocidades • Distancia de carrera del husillo principal • Distancia del husillo la mesa de trabajo • Tamaño de la mesa de trabajo • Tipo de ranuras para sujeción de la mesa de trabajo • Sistema de avance automático
Programación
Para la programación del trabajo en las máquinas de taladrar es necesario aplicar la velocidad de corte y el avance recomendados.
Todas las máquinas herramienta como se especificó antes están sujetas a la buena utilización la velocidad de corte, la cual es igual a:
Vc = (Pi DN)/1000
En donde:
Vc = velocidad de corte
D = diámetro de la herramienta
N = número de revoluciones de la herramienta
Para programar el tiempo que se utilizará la máquina para un trabajo de barrenado determinado es necesario utilizar la fórmula de tiempo principal y aplicarla como se especificó en clase.
Tp = L/(S x N)
En donde:
Tp = tiempo principal utilizado en min
L = longitud total de trabajo incluyendo la longitud anterior y ulterior
S = avance recomendado en mm/rev
N = número de revoluciones por minuto de la herramienta
A continuación se presentan algunas velocidades de corte y los avances recomendados para brocas y barrenas.
Velocidades de corte y avance para brocas de acero rápido (SS)
Diámetro de la broca en mm
Material 5 10 15 20 25 30 Refrig
ACERO S 0.07 0.13 0.16 0.19 0.21 0.23 T o C
ST 60 a 80 kg/mm2
V 12 14 16 18 21 23
Fundición gris S 0.15 0.24 0.3 0.32 0.35 0.38 S
18 kg/mm2 V 24 28 32 34 37 39
Fundición gris S 0.15 0.24 0.3 0.33 0.35 0.38 S
22 kg/mm2 V 16 18 21 24 26 27
Latón S 0.1 0.15 0.22 0.27 0.3 0.32 T
40 kg/mm2 V 65 65 65 65 65 65
Bronce S 0.1 0.15 0.22 0.27 0.3 0.32 T o S
30 kg/mm2 V 35 35 35 35 35 35
Aluminio S 0.05 0.12 0.2 0.3 0.35 0.4 T o C
puro V 100 100 100 100 100 100
Refrigerantes: T = taladrina C = aceite de corte o de refrigeración S = seco
Velocidades de corte y avance recomendados para barrenas con dientes en espiral
Acero de herramientas
(HS) Acero rápido (SS)
Vc
m/min S mm/rev Vc m/min S mm/rev
Fundición gris 12 -18
8 -12 0.1 - 0.4 20 - 30 0.15 - 0.7
Fundición gris 18 - 30
3 - 6 0.1 - 0.4 15 - 20 0.1 - 0.4
Acero < 50 12 - 14 0.1 - 0.3 20 - 35 0.1 - 0.65
Acero 50 -70 8 - 9 0.1 - 0.3 20 - 30 0.1 - 0.55
tipos de taladros en el mercado
Broca y sus hélices Barrena
Taladro Radial Taladro Múltiple
Taladro en serie Taladro horizontal
Bibliografía
Título/Autor/editorial VI Páginas Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.
581 a 608
Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E. Backer, Thomas Gregor. Mc Graw Hill
237 a 239
Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et al. Companía Editorial Continental
318 a 349
Principios de Ingeniería de Manufactura, de Stewart C. Black, Vic Chiles et al. de la Compañía Editorial Mexicana
123 a 126
Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St. Amand. Mc Graw Hill
149 a 200
Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall
662 a 691
Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling, editorial Reverté.
77 a 107
Tema XIV
Fresadora
• Clasificación de las máquinas fresadoras • Producción de las máquinas fresadoras • Algunos tipos de fresadoras en el mercado • Bibliografía
Es una de las máquinas herramienta más versátiles y útiles en los sistemas de manufactura. Las fresas son máquinas de gran precisión, se utilizan para la realización de desbastes, afinados y super acabados.
De entre sus características se destaca que su movimiento principal lo tiene la herramienta y que la mesa de trabajo proporciona el avance y algunas veces la profundidad de los cortes.
Los trabajos que se pueden realizar por una fresadora son diversos; por ejemplo se pueden fabricar los dientes de un engrane, un cordón en una placa, un cuñero o formas determinadas sobre una superficie.
Clasificación de las máquinas fresadoras
Máquina Característica
Fresadora horizontal La fresa se coloca sobre un eje horizontal, que se ubica en el husillo principal. Realiza trabajos de desbaste o acabado en línea recta, generando listones o escalones. La herramienta trabaja con su periferia como se muestra en los dibujos.
La limitación de esta máquina es la profundidad a la que puede trabajar la máquina, ya que ésta dependerá de la distancia de la periferia de la herramienta, al eje de la máquina.
Fresadora vertical La fresa se coloca en un husillo vertical, éste al girar produce el movimiento principal. La herramienta trabaja con su periferia y con la parte frontal como se muestra en los dibujos.
La limitación de esta máquina es la fuerza perpendicular a la que se puede someter la fresa por la mesa de trabajo, para lograr el avance.
Fresadora Universal Es la combinación de una fresa horizontal y una vertical. Tiene un brazo que puede utilizarse para ubicar fresas en un eje horizontales y un cabezal que permite las fresas verticales.
Su limitación es el costo y el tamaño de las piezas que se pueden trabajar.
Como se menciona en el cuadro anterior y se observa en las ilustraciones correspondientes, los cortadores de las fresas pueden trabajar con su superficie periférica o con su superficie frontal. En el primer caso el trabajo puede ser en paralelo o en contra dirección, lo anterior se muestra en las ilustraciones. Con el trabajo en contra dirección la pieza tiende a levantarse, por lo que hay que
fijar fuertemente a la misma con una prensa. Cuando el trabajo es en paralelo la fresa golpea cada vez que los dientes de la herramienta se entierran en la pieza.
Durante cada revolución los dientes de la las fresas sólo trabajan una parte de la revolución, el resto del tiempo giran en vacío, lo que baja la temperatura de la herramienta.
Fresado cilíndrico Fresado frontal
Fresado en paralelo Fresado en contra dirección
producción de las máquinas fresadoras
Como en todas las máquinas herramienta, en las fresas es necesario calcular el número de revoluciones a las que deben operar.
n = (v x 1000) / (p x d)
La velocidad "v" se obtiene de la tabla siguiente:
Material de trabajo
Fresa cilíndrica b=100 mm
Fresa frontal
b=70 mm
Fresa de disco b= 20 mm
Fresa de vástago b=25 mm
Platos de cuchillas b=180 mm
Sierras b= 2.5 mm
Acabado Profundidad
desbaste
afinado
desbaste
afinado
desbaste
afinado
desbaste
afinado
desbaste
afinado
desbaste
a=5 a=0.5
a=5 a=0.5
a=5 a=0.5
a=5 a=0.5
a=5 a=0.5
a=10
Acero sin alear hasta 65 kg/mm2
vc S'
17 100
22 60
17 100
22 70
18 100
22 40
17 50
22 120
20 20
30 50
45 50
Acero aleado hasta 75 kg/mm2
vc S'
14 80
18 50
14 90
18 55
14 80
18 30
15 40
19 100
16 65
23 40
35 40
Acero aleado hasta 100 kg/mm2
vc S'
10 50
14 36
10 55
14 42
12 50
14 25
13 20
17 65
14 36
18 30
25 30
Fundición gris
vc S'
12 120
18 60
12 140
18 70
14 120
18 40
15 60
19 120
16 100
24 90
35 50
Latón vc S'
35 70
35 50
36 190
55 150
36 150
55 75
35 80
55 120
50 200
60 120
350 200
Materiales ligeros
vc S'
200 200
250 100
200 250
250 110
200 200
250 100
160 90
180 120
250 250
300 90
320 180
a= 5 mm equivale a desbastado a = 0.5 mm equivale a afinado b = ancho de la fresa en mm vc = Velocidad de corte en m/min S'= Velocidad de avance en mm/min
b = ancho de la fresa
Para calcular la capacidad de producción de una máquina fresadora, es necesario conocer la cantidad máxima de viruta que esta puede desprender. Esto se puede obtener al multiplicar una constante de desprendimiento de viruta de las máquinas fresadoras que se denomina "cantidad de viruta admisible" o V', por la potencia de la máquina, la que se simboliza como "N". A continuación se presenta la fórmula para calcular la cantidad máxima de viruta que puede desprender una fresa.
Cantidad máxima de viruta posible que una máquina fresadora puede desprender
V=V' x N
En donde:
V= cantidad máxima de viruta posible en cm3/min.
V'= cantidad admisible en cm3/kwmin (constante que se da en tabla de viruta admisible)
N= potencia de la máquina en kw. (1 hp = 0.746 kw)
Tabla de viruta admisible en una fresadora (cm3/kw min)
Tipo de fresa Acero 35-60
kg/mm2
Acero 60-80
kg/mm2
Acero >80
kg/mm2
Fundición
gris Latón y
bronce rojo Metales
ligeros
Fresa cilíndrica 12 10 8 22 30 60
Fresa frontal 15 12 10 28 40 75
El conocer la cantidad máxima de viruta que en una fresa se puede desprender, nos permitirá calcular la velocidad de avance que es más adecuada para la operación de la fresa, lo que se logra despejando s' de la siguiente fórmula.
V = (a x b x s')/1000
En donde:
a = profundidad del fresado
b = ancho del fresado
s' = velocidad de avance de la fresa
V = cantidad máxima posible de viruta
Despejando la velocidad de avance s', tenemos:
s' = (V x 1000) / a x b
Aunque como se puede observar en la tabla de velocidades ya se dan algunas velocidades de avance recomendadas, el utilizar las fórmulas no puede dar mayor certeza en la programación de la máquina y con ello evitar paros imprevistos.
Con la velocidad de avance ( calculada o estimada de la tabla) se puede calcular el tiempo principal que se requerirá para realizar un trabajo con una fresa, esto se puede observar a continuación.
Tp = L /s'
En donde L es la longitud total, la que se compone de la suma de la longitud anterior, la longitud ulterior y la longitud efectiva
L = l + la + lu
Se debe recordar que el tiempo principal es el 60% del tiempo total de la fabricación.
Se recomienda la visita de los siguientes sitios:
www.bordonsoliver.com
www.dixi.ch/machines/dpc.html
www.denford.co.uk/index.html
www.cutting-tool.com.tw
www.hanita.com/html
www.midwestohio.com/midwest.htm
www.endmill.com
www.dijetusa.com
www.semcotool.com
Algunos de tipos de fresadoras en el mercado
Fresa vertical
Fresa de control numérico
Algunas fresas y piezas obtenidas por el proceso de fresado
Elaboración de un plan de trabajo para la fabricación de una fresa y cálculo del tiempo de ejecución
Se pretende elaborar el plan de trabajo y calcular el tiempo principal para fabricar la pieza que se indica en el siguiente plano de taller. Este trabajo se realizará con una fresa de 2.5 hp. y con un cortador de vástago de b=25 mm.
Para calcular la cantidad máxima de viruta que se puede desprender con esta máquina se convierten los 2.5HP a kw-min
N = 2.5 hp x 0.746 kw/hp = 1.865 kw
Para este material (STt6012) se selecciona de la tabla la cantidad admisible de viruta que una fresa puede desprender.
V'= 12cm3/kw-min
Con esta cantidad se calcula la cantidad máxima de viruta que se puede desprender con esta fresa.
V=V'xN
V=(12cm3/kw-min)(1.865kw)=22.38cm3/min
Con la cantidad máxima de viruta que se puede desprender se puede calcular la velocidad del avance de la máquina que es recomendable utilizar.
S'=(V1000)/(a b)
S'=(22.38cm3 x 1000mm3/cm3)/(5 mm x 25 mm) = 179.04 mm/min
Con los datos anteriores se puede construir un plan de trabajo en el que se obtengan los tiempos principales que serán necesarios para fabricar la guía del plano.
# Actividad a b V S' l la lu L tp Pas #vuel Tp
1 Desbaste "a" 0.8 25 22.4 179 110 15 15 140 0.8 1 4 3.2
2 Desbaste "b" 1.6 25 22.4 179 110 15 15 140 0.8 1 2 1.6
3 Desbaste "c" 5 25 22.4 179 110 15 15 140 0.8 4 2 6.4
4 desbaste "d" 5 25 22.4 179 110 15 15 140 0.8 4 2 6.4
Total 17.6
Notas sobre la tabla y sus cálculos:
1. No obstante que en las operaciones 1 y 2 se podría haber seleccionado una velocidad de avance mayor debido a que la penetración es sólo para emparejar se decidió tomar la velocidad de avance S' máxima, como si se tuvieran 5 mm de profundidad.
2. Las longitudes anterior (la) y ulterior (lu) se toman de 15 mm debido a que como el cortador de la fresa es circular por lo menos debe haber salido del corte la mitad del mismo para que termine su trabajo. Así que se toma en ambos casos un poco más de la mitad del cortador.
3. Las pasadas (Pas) es el número de veces que se debe pasar la herramienta con la profundidad (a) indicada, para llegar hasta la dimensión de profundidad necesaria.
4. Número de vueltas (#Vuel) se refiere al número de veces que debe recorrer la longitud total (L) la fresa con la profundidad indicada, para cubrir la superficie a desbastar.
Como Tp es el 60% del tiempo total se debe obtener el 100% del tiempo necesario para la fabricación de la guía de la siguiente manera:
17.6 es a 60
X es a 100
X=(17.6 x 100)/60 = 29.33 min
Como son 750 piezas con una sola máquina requeriríamos 29.33 min x 750 piezas = 21,997.5 min. En días laborables de ocho horas son 45.83 días.
Se recomienda fabricar en el taller esta guía. Para evitar la ruptura de los cortadores use en lugar del acero recomendado un pedazo de alumnio o nylamine.
Bibliografía
Título/Autor/editorial VII Páginas Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.
613 a 638
Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E. Backer, Thomas Gregor. Mc Graw Hill
235 a 237
Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et al. Companía Editorial Continental
283 a 305
Principios de Ingeniería de Manufactura, de Stewart C. Black, Vic Chiles et al. de la Compañía Editorial Mexicana
315 370
Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St. Amand. Mc Graw Hill
301 a 367
Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall
713 a 737
Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling, editorial Reverté.
119 a 141
Tema XV
Cepillo de codo
• Especificaciones de los cepillos de codo • Descripción • Transmisión de cepillo • Tipo de trabajo y movimientos • Herramientas de corte • Ajustes del cepillo
• Cálculo de la producción de un cepillo • Bibliografía
especificaciones de los cepillos de codo
• Carrera de carro • Ancho máximo de cepillado • Largo de la mesa de trabajo • Ancho de la mesa de trabajo • Penetración máxima de la herramienta • Sección de herramienta • Altura de la pieza a cepillar • Ancho de la prensa giratoria • Dobles carreras por minuto (max - min) • Potencia de la máquina • Peso neto
descripción
Los cepillos de codo son también conocidos como máquinas mortajadoras horizontales, pueden trabajar piezas de hasta 800mm de longitud y generan acabados de desbaste (Ñ ) o de afinado (Ñ Ñ ).
La cepilladora para metales se creó con la finalidad de remover metal para producir superficies planas horizontales, verticales o inclinadas, dónde la pieza de trabajo se sujeta a una prensa de tornillo o directamente en la mesa. Las cepilladoras tienen un sólo tipo de movimiento de su brazo o carro éste es de vaivén, mientras que los movimientos para dar la profundidad del corte y avance se dan por medio de la mesa de trabajo.
Los cepillos emplean una herramienta de corte de punta, semejante a la del torno. Ésta herramienta se fija a un portaútilies o poste, fijado a su vez a una corredera o carro, como ya se mencionó, esta tiene movimiento de vaivén, empujando la herramienta de corte de un lado a otro de la pieza. La carrera de la corredera hacia adelante es la carrera de corte. Con la carrera de regreso, la herramienta regresa a la posición inicial. Cuando regresa, la mesa y la pieza avanzan la cantidad deseada para el siguiente corte, es decir, un arete (carro) impulsa la herramienta de corte en ambas direcciones en un plano horizontal, con un movimiento alterno. Éste movimiento rectilíneo alternativo comprende una carrera activa de ida, durante la cual tiene lugar el arranque de viruta, la carrera de retorno pasiva en vacío.
mecanismos de transmisión del cepillo
Para el vaivén del carro se usa una corredera oscilante con un mecanismo de retorno rápido. El balancín pivotado que está conectado al carro, oscila alrededor de su pivote por un perno de cigüenal, que describe un movimiento rotatorio unido al engranaje principal. La conexión entre el perno de cigüeñal y el balancín se hace a través de un dado que se desliza en una ranura en el balancín y está movido por el perno del cigüeñal. De ésta manera, la rotación del engranaje principal de giro mueve el perno con un movimiento circular y hace oscilar al balancín. El perno está montado sobre un tornillo acoplado al engranaje principal de giro, lo que permite cambiar su radio de rotación y de ésta forma variar la longitud del recorrido del carro portaherramienta. El recorrido hacia adelante o recorrido cortante, requiere una rotación de unos 220º del engranaje principal de giro, mientras que el recorrido de vuelta requiere solamente 140º de rotación. En consecuencia la relación de tiempos de recorrido cortante a recorrido de retorno es del orden de 1.6 a 1. Para poder usar varias velocidades de corte, existen engranajes apropiados de transmisión y una caja de cambios, similar a la transmisión de un automóvil.
Como una pieza de trabajo, grande y pesada y la mesa deben ser movidos a baja velocidad por su peso, las cepilladoras tienen varios cabezales para poder efectuar varios cortes simultáneamente por recorrido y aumentar así la productividad de la máquina. Muchas cepilladoras modernas de gran tamaño llevan dos o más herramientas por cabezal puestas de tal forma que se colocan automáticamente en posición, de tal forma que el corte se realiza en ambas direcciones del movimiento de la mesa. Éste tipo de disposición aumenta obviamente la productividad de la cepilladora.
A pesar de que las cepilladoras se usan comúnmente para maquinar piezas de gran tamaño, también se utilizan para maquinar simultáneamente un número de partes idénticas y menores, que se pueden poner en línea sobre la mesa.
El tamaño de un cepillo está determinado por la longitud máxima de la carrera, viaje o movimiento del carro. Por ejemplo, un cepillo de 17” puede maquinar un cubo de 17”.
tipo de trabajo y movimientos
Los cepillos pueden generar escalones, chaflanes, ranuras o canales de formas especiales.
El movimiento principal lo tiene la herramienta, la cual va sujeta a una torre del brazo o ariete del cepillo.
El movimiento de avance lo proporciona la mesa de trabajo por medio de un dispositivo llamado trinquete, el cual durante la carrera de trabajo de la herramienta no se mueve, pero al retroceso sí lo hace.
El movimiento de penetración en el cepillo se logra por medio del ajuste de la mesa de trabajo.
mp = movimiento principal S = avance Ret. = retroceso a = penetración
herramientas de corte para cepillos de codo
Las herramientas de corte que se usan en los cepillos son semejantes a las que se usan en los tornos. La figura muestra herramientas de corte para diversas operaciones de maquinado que se llevan a cabo con el cepillo. La mayor parte de las herramientas de corte para cepillos sólo necesitan una pequeña cantidad de desahogo; por lo general de 3 a 5º para desahogo frontal y lateral. Los ángulos de inclinación laterales varían según el material que se esté maquinando. Para el acero se usa por lo general de 10 a 15º. El fierro colado necesita de 5 a 10º y el aluminio de 20 a 30º de inclinación lateral.
Los portaherramientas que usan los cepillos de codo también se asemejan a los de los tornos. Sin embargo, el agujero cuadrado por el que pasa la herramienta es paralelo a la base en los portaherramientas para cepillo. Con frecuencia se usa el portaherramientas universal o de base giratoria. Como se ve en la figura el portaherramientas universal se puede girar para cinco tipos distintos de cortes:
En los cepillos se usan varios tipos de sujetadores de piezas. En cada tipo se necesita prensar la pieza en forma rígida. Si la pieza se mueve durante una operación, puede dañar seriamente al cepillo, o al operador.
La mayor parte de las piezas por maquinar en el cepillo se pueden sujetar en una prensa. Las barras paralelas se usan para soportar a la pieza sobre las quijadas de la prensa, en sentido paralelo a la mesa y parte inferior de la prensa. También se utilizan las bridas y los tornillos en T para fijar a las piezas o a las prensas sobre la mesa de trabajo.
ajustes del cepillo
Antes y durante las operaciones de cepillado es necesario realizar ciertos ajustes. Éstos ajustes bien realizados nos ayudarán a incrementar la producción.
La mayor parte de las piezas que se maquinan en un cepillo se sujetan con una prensa, por lo tanto, los procedimientos, preparaciones y operaciones que se describen a continuación se aplican cuando la pieza se monta en una prensa.
Ajustes del carro
Se deben hacer los ajustes en el carro, antes de maquinar la pieza. Primero se debe ajustar la longitud de la carrera. Esto se hace haciendo girar el eje de ajuste de carrera o selector de carrera. La mayor parte de los carros tienen una escala con un indicador para señalar la longitud de la carrera. Ésta se ajusta cuando el carro está en su posición extrema de regreso. Por lo general se ajusta a una pulgada más de la longitud de la pieza que se va a maquinar.
El segundo ajuste es para colocar la herramienta. El carro se ajusta de tal modo que la carrera pase por toda la longitud de la pieza. Para ajustar la posición correcta del carro, éste debe encontrarse en la posición extrema de la carrera de regreso.
Ajustes de velocidad y avance
La velocidad de un cepillo es el número de carreras de corte que hace el carro en un minuto. La que se seleccione para el cepillo depende de lo siguiente:
· Tipo del material que se va a cortar. · Tipo de herramienta de corte. · Rigidez de la preparación y de la herramienta de maquinado. · Profundidad de corte. · Uso de fluidos de corte.
Existen tablas para determinar el número de dobles carreras recomendables, más adelante se muestra una de esas tablas.
Avances
El avance en el cepillo es la distancia que recorre la pieza después de cada carrera de corte. Por lo general, el avance necesario depende de las mismas variables que determinan las velocidades de corte. Los avances del cepillo de manivela se regulan mediante una biela de avance.
cálculo de la producción de un cepillo
Para el cálculo de la producción de la máquina cepilladora es necesario conocer el número de dobles carreras que se deben realizar, para ello se utiliza la siguiente fórmula:
n = Vm /(2L)
En donde
n = número de dobles carreras Vm = velocidad media de la máquina en m/min L = longitud a cepillar más las longitudes anterior y posterior en metros
La velocidad media de la máquina se puede obtener de la siguiente fórmula o tabla de datos.
Fórmula para la obtención de la velocidad media
Vm = 2 ((va x vr)/(va + vr))
En donde
va = velocidad de trabajo vr = velocidad de retroceso
Estas se obtienen de dividir la longitud total L (m) entre el tiempo que la máquina tarda en la carrera de trabajo o de retroceso.
va = L/ta
vr = L/tr
No olvidar que:
L = la + lu + l
la se recomienda = 0.1 m y lu se recomienda = 0.05 m
Tabla para determinar la velocidad de corte (m/min)
Resistencia del acero
Herramientas 40 60 80 Fundición gris
Bronce rojo o latón
Acero HS 16 12 8 12 20
Acero rápido SS
22 16 12 14 30
Para ∇ , s = 1 a 2 mm/dc Para ∇ ∇ , s = 0.5
vr = 2 va a =3 s
Elección de dobles carreras
Longitud de carrera en mm
Dobles carreras 100 200 300 400
28 5.3 10.2 14.2 18.2
52 9.8 19 26.2 33.6
80 15.2 29 41 52
Para calcular el tiempo principal haga lo siguiente:
a) Calcule el número de dobles carreras que serán necesarias para el trabajo de la pieza por medio de la fórmula.
Z = B/s
En donde: Z es el número de dobles carreras para el trabajo total en la pieza B es el ancho de la superficie a trabajar en mm (B=b+10) S es el avance de la máquina
b) Calcule el tiempo que la máquina utiliza en cada doble carrera.
t = ta + tr
En donde: ta es el tiempo que ocupa la máquina en la carrera de trabajo (min) tr es el tiempo que ocupa la máquina en la carrera de retroceso (min) t es el tiempo total de una doble carrera (min)
c) Calcule el tiempo principal de cepillado por medio de la siguiente fórmula.
tp = Z x t
Z, fue calculada en el paso a t, fue calculado en el paso b
Se recomienda que se elabore un plan de trabajo para fabricar manufacturar una pieza como la que se muestra en el siguiente dibujo y que posteriormente se fabrique en el taller ULSA. Compare el tiempo real con el calculado teróricamente.
Bibliografía
Título/Autor/editorial VIII Páginas Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.
641 a 653
Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E. Backer, Thomas Gregor. Mc Graw Hill
228 a 235
Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et al. Companía Editorial Continental
254 a 262
Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St. Amand. Mc Graw Hill
369 a 380
Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall
696 a 710
Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling, editorial Reverté.
144 a 162
Tema XVI
Esmeril y abrasivos
• Generalidades • Cálculo de la producción en las muelas • Bibliografía
Generalidades
Los trabajos de manufactura realizados por medio de piedras de esmeril pueden ser:
a. Desbaste b. Afilado c. Terminado d. Corte
Los esmeriles son conocidos también como muelas y se componen de granos abrasivos y de un material aglutinante que los mantiene unidos.
Existen varias clases de material abrasivo:
Material abrasivo Nombre de los materiales
Natural Corundum, esmeril y cuarzo
Artificiales Electrocorumdum, corindon artificial, carborundum (carburo de silicio)
Los granos abrasivos en los esmeriles pueden tener diferentes tamaños. Cuando el grano es muy grueso se tiene gran rendimiento pero las superficies resultantes son ásperas. Con grano fino se tienen rendimientos reducidos en cantidad de viruta desprendida pero con superficies con acabados de calidad.
Los aglutinantes pueden ser minerales o vegetales. Los minerales son por lo regular de magnesita que endurecen con el aire, como son sensibles a la humedad las muelas con estos aglutinantes sólo pueden ser operadas en seco. También como aglutinantes minerales se manejan los que tienen como base a los silicatos, los que sí pueden trabajar en húmedo.
Los aglutinantes vegetales se componen de caucho, goma laca, o bakelita, son tenaces y elásticos pueden emplearse en muelas que se vayan a utilizar con altas temperaturas.
La dureza de las muelas se refiere a la dureza de los aglutinantes. Las muelas duras son porque el aglutinante es muy duro y las blandas por que su
aglutinante es blando. Las muelas blandas se utilizan para materiales duros y las duras para materiales blandos.
Las muelas tienen tres designaciones
1. Designación de su granulado la que se indica con números que van desde el 8 hasta el 600.
muy basto 8 a 10 fino 70 a 120
basto 12 a 24 muy fino 150 a 240
medio 30 a 60 pulveruliento 280 a 600
2. Los números se refieren a la malla del material abrasivo 3. Designación de la dureza de las muelas, la que se indica por medio de
letras.
Muy blanda E,F,G Dura P,Q,R,S
Blanda K,I,J,K Muy dura T,U,V,W
Media L,M,N,O Durísima X,Y,Z
4.
5. Designación de la estructura. Se considera como estructura a la porosidad de la muela; compacta, media o porosa, se representa por medio de números romanos.
Compacta I, II, III Media IV, V, VI Porosa VII, VIII, IX
Con las designaciones anteriores se pueden interpretar algunas de las normas para la elección de muelas (ejemplo extracto de las normas DIN 69102).
Tipo de esmerilado
Material Diámetro hasta 300mm
Diámetro de 350 a 450mm
Diámetro de 450 a 600mm
Exterior Acero templado 60 L 50 L 46 L
Acero sin templar 60 M 50 M 46 M
Fundición gris 60 I 50 J 46 J
Diámetro hasta 16mm Diámetro de 16 a 36mm Diámetro de 36 a 80mm
Interior Acero templado 80 L 60 K 46 J
Acero sin templar 80 M 60 L 46 J
Fundición gris 80K 60 J 46 I
Muela plana hasta
200mm Muela de vaso hasta de
200mm Muela de segmentos
Plano Acero templado 46 J 36 J 30 J
Acero sin templar 46 K 46 K 24 K
Fundición gris 46 I 46 I 30 J
Cálculo de la producción en las muelas
Como en todas las máquinas herramienta las muelas utilizan una velocidad de corte, la cual también es conocida como velocidad periférica de la muela. Su calculo se logra por medio de la siguiente fórmula:
Vs = (p D n)/ (1000 x 60)
En donde
n = número de revoluciones de la muela
D = diámetro de la muela en mm
Vs = velocidad periférica de la muela o velocidad de corte en m/s
Por lo regular las Vs se encuentran en las tablas de los fabricantes de piedras de esmeril, como se muestra a continuación para afilado y desbarbado:
Tipo de esmerilado Material Velocidad de corte m/s
Aglutinante
Afilado de herramientas Acero de herramientas 15 a 25 Cerámico vegetal
Afilado de herramientas Acero rápido 15 a 25 Cerámico vegetal
Afilado de herramientas Metales duros 25 a 45 Cerámico vegetal
Desbarbado o limpieza a mano Metal ligero 15 Cerámico
Desbarbado o limpieza a mano Fundición gris o bronce 25 Cerámico
Desbarbado o limpieza a mano Acero o fundición maleable
30 Cerámico
La penetración o profundidad por pasada es de:
Desbastado: 0.01 a 0.03 mm
Afinado: 0.0025 a 0.005 mm
Tabla de velocidad periférica cuando la pieza se mueve (m/s)
Material Terminado Esmerilado cilíndrico
Esmerilado interior
Acero blando Desbastado 12 a 15 16 a21
Acero blando afinado 9 a12 No
Acero templado Desbastado 14 a 16 No
Acero templado afinado 9 a 12 18 a 23
Fundición gris Desbastado 12 a 15 No
Fundición gris afinado 9 a 12 18 a 23
Latón Desbastado 18 a 20 No
Latón afinado 14 a 16 25 a 30
Aluminio Desbastado 40 a 50 No
Aluminio afinado 28 a 35 32 a 35
Avance lateral por revolución de la pieza en fracciones de la anchura de la pieza
Material Acabado Esmerilado cilíndrico
Esmerilado interior
Acero Desbastado 2/3 a 3/4 1/2 a 3/4
Afinado 1/4 a 1/3 1/5 a 1/4
Fundición gris Desbastado 3/4 a 5/6 2/3 a 3/4
Afinado 1/3 a 1/2 1/4 a 1/3
Cálculo del tiempo principal del esmerilado
Para trabajo en una carrera simple
Tp = (L x i)/(s x Nw)
Para trabajo en dobles carreras
Tp = (2 x L x i)/(s x Nw)
En donde:
L es la longitud de la pieza a esmerilar
i es el número de cortes o pasadas
(i = Exceso para el rectificado/Profundidad de la pasada)
s es el avance en mm por cada revolución de la pieza
Nw número de revoluciones de la pieza por minuto
Máquina de esmerilar automática
Bibliografía
Título/Autor/editorial IX Páginas Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.
681 a 714
Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E. Backer, Thomas Gregor. Mc Graw Hill
241 a 244
Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et al. Companía Editorial Continental
349 a 368
Principios de Ingeniería de Manufactura, de Stewart C. Black, Vic Chiles et al. de la Compañía Editorial Mexicana
373 a 398
Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St. Amand. Mc Graw Hill
381 a 411
Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall
771 a 823
Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling, editorial Reverté.
163 a 183
Tema XVII
Control numérico y sistemas automáticos
• ¿Qué se automatiza en las máquinas herramienta? • Tipos de control en las máquinas automáticas • Bibliografía
El objeto del control numérico es lograr la automatización en la fabricación de piezas. Deberá tenerse en consideración que la automatización no implica producción masiva, la automatización debe observarse como la manufactura de piezas que cumplen con especificaciones rigurosas y en las que para su fabricación intervino poco la mano del hombre.
El objeto de las máquinas automáticas es poder reproducir las piezas diseñadas el número de veces que sea necesario y disminuir al máximo la intervención del hombre en la operación de la máquina.
Con las máquinas automáticas se logra lo siguiente:
• Reproducción de las piezas con gran similitud • Alta calidad en los acabados y en las medidas • Poca participación de los operadores de las máquinas • Control de la producción
En las operaciones de automatización se pueden incluir las siguientes acciones:
• Alimentación del material a procesar • Procesamiento del material de acuerdo a las necesidades • Transferencia de productos de unas máquinas a otras • Inspección de trabajos • Expulsión de trabajos terminados
La automatización implica autocorrección, esto significa que para lograr la automatización de una máquina herramienta no sólo es necesario la coordinación de las partes de la máquina, sino que también deberá incluirse que la máquina debe inspeccionar y con los servomecanísmos adecuados, corregir las deficiencias o variaciones detectadas.
Cuando una máquina puede recibir sus instrucciones por medio de un código numérico se dice que la máquina es de control numérico. Por lo regular estos códigos son aceptados por las máquinas herramientas por medio de tarjetas, cintas o programas de computadora.
Es importante no confundir a una máquina automática con un centro de maquinado.
Una máquina automática con o sin control numérico es una máquina que permite la fabricación, de manera repetida, de piezas con muy poca participación del hombre en la operación de la máquina. Su objeto no es fabricar muchas piezas sino fabricarlas sin que el hombre se preocupe por su operación.
Los centros de maquinado CNC son máquinas totalmente automáticas en las que su objetivo es la producción a gran velocidad de muchas piezas u objetos. En la operación de estas máquinas tampoco participa el hombre.
Las máquinas herramienta automáticas logran su objetivo de operación por medio de motores especiales que manejan a las piezas o a las herramientas de corte de acuerdo a las necesidades de la manufactura. Los motores ejecutan los movimientos que los operadores harían para producir las piezas. Las operaciones de inspección y auto corrección se llevan a cabo por medio de sensores, los que pueden ser mecánicos, eléctricos, electrónicos, sonoros, magnéticos, térmicos o de detección de luz.
¿Qúe se automatiza en las máquinas herramienta
Como todas las máquinas herramienta deben operar con tres movimientos: principal, avance y penetración, estos deben ser automatizados y controlados para arrancar y parar cuando sea necesario. Los movimientos se logran por medio de motores de paso a paso y el arranque y paro, se logra por medio de sistemas de control de bucle abierto o cerrado, los que previamente programados establecen cuando arrancar y cuando parar de acuerdo a la posición o velocidad que tiene la pieza o la herramienta.
Por lo regular las máquinas herramienta operan en tres ejes (Z, X, Y, ver tema de elementos básicos de las máquinas), en esos tres ejes es donde se controla el movimiento y además se colocan los sensores. Hay máquinas que pueden controlar varios ejes más, diferentes a los básicos.
Los motores y sensores reciben las instrucciones de operación de las unidades de control o lectoras, estas pueden ser desde una simple lectora de cinta magnética o perforada, hasta una computadora, en la que con un software especial (CAD/CAM) reciben la información y la transmiten a los motores y sensores de las máquinas.
Las instrucciones en cintas magnéticas o perforadas fueron utilizadas al inicio de las máquinas con controles numéricos. En estas máquinas la información la recibían de las instrucciones especificadas en las cintas. Las cintas utilizaban ocho pistas en las que en lenguaje binario se introducían los códigos de ejecución de las máquinas.
Muestra de una cinta perforada
tipos de control en las máquinas automáticas
Los sistemas de control de las máquinas automáticas pueden ser de bucle (circuito) abierto o cerrado. Los primeros reciben las instrucciones y las ejecutan al pie de la letra, deteniendo su acción cuando los sensores reciben la información de que se ha cumplido con lo programado.
Los sistemas de bucle cerrado son aquellos que tienen retroalimentación, esto quiere decir que cuando los sensores reciben información diferente a la que deben estar recibiendo tratan de corregir la operación del motor.
Las máquinas de control numérico tienen una parte mecánica que es operada por motores, engranes, poleas, pistones y palancas. Estos aditamentos son alimentados energía que es enviada por sensores, o dispositivos electrónicos
que controlan en tiempo y en características la energía que va a generar la operación mecánica de mas máquinas. Los sensores o dispositivos electrónicos son activados por señales que provienen de un controlador, el que puede ser programado directamente o por medio de una computadora con el sofware adecuado.
En el mercado existen una gran cantidad de máquinas automáticas, semiautomáticas, de control numérico o de alta producción. Se sugiere visitar los siguientes sitios y tomar los cursos de manufactura avanzada del laboratorio de la Universidad La Salle.
• http://www.troy-jenn.com/ • http://www.flashcutcnc.com/ • http://www.bpt.com/ • http://www.chironamerica.com/ • http://www.cncengineering.com/ • http://www.clausing-industrial.com/ • http://www.cnc-machinery.com/ • http://www.daniluk.com/ • http://www.denford.com/ • http://www.giddings.com/fadal/overview/default.htm
Bibliografía
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