Introducción a la Manufactura Avanzada

Unidad 1

Procesos de Manufactura Avanzada

Introducción a la ManufacturaAvanzada

Definición

La palabra manufactura se deriva de las palabraslatinas manus (manos) y factus (hacer); estacombinación de términos significa hacer con lasmanos; como campo de estudio en el contextomoderno, puede definirse de dos maneras:tecnológica y económica.

1.1 Análisis de operación de maquinado

Tecnológicamente es la aplicación de procesos químicos y físicos quealteran la geometría, propiedades, o aspecto de un determinado materialpara elaborar partes o productos terminados. La manufactura se realiza casisiempre como una sucesión de operaciones. Cada una de ellas lleva almaterial cada vez más cerca del estado final deseado.

Económicamente, la manufactura es la transformación de materiales enartículos de mayor valor, a través de una o más operaciones. El punto clavees que la manufactura agrega valor al material original, cambiando suforma o propiedades, o al combinarlo con otros materiales que han sidoalterados en forma similar. El material original se vuelve más valioso mediantelas operaciones de manufactura que se ejecutan sobre él.

La manufactura es una actividad compleja que comprende una ampliavariedad de recursos y actividades, como las siguientes:

• Diseño del producto.• Maquinaria y herramienta.• Planeación del proceso.• Materiales.• Compra.• Manufactura.• Control de la producción.• Servicios de soporte.• Mercadeo.• Ventas.• Embarque.• Servicios al cliente.

Es fundamental que las actividades de la manufactura respondan a lasdiversas demandas y tendencias:

1.- Un producto debe satisfacer totalmentelos requisitos de diseño, especificaciones ynormas.

2.- Un producto debe manufacturarsemediante los métodos más económicos yamigables con el medio ambiente.

3.- La calidad debe integrarse al productoen cada etapa, desde el diseño hasta elensamblado, en vez de confiar sólo en laspruebas de calidad después de haberlomanufacturado.

4.- En el muy competitivo ambiente actual, los métodos de produccióndeben ser lo suficientemente flexibles para responder a las cambiantesdemandas del mercado, a los tipos de productos y a las capacidades deproducción, a fin de asegurar una entrega oportuna al cliente.

5.- Los continuos desarrollos enmateriales, métodos deproducción e integración a lascomputadoras, tanto de lasactividades tecnológicas comode las administrativas en unaorganización manufacturera,deben evaluarse constantementecon miras a su implantaciónapropiada, oportuna yeconómica.

6.- Las actividades de manufactura deben verse como un gran sistema,cuyas partes se relacionan entre sí en grados variables. Estos sistemas sepueden modelar para estudiar el efecto de factores como los cambios enlas demandas del mercado, el diseño del producto, los materiales y losmétodos de producción tanto en la calidad como en el costo de losproductos.

7.- El fabricante debe trabajar con el cliente para obtener unaretroalimentación oportuna y conseguir así una mejora continua delproducto.

8.- Una organización manufacturera debe luchar constantemente porobtener mayores niveles de productividad, que se define como el usoóptimo de todos sus recursos: materiales, máquinas, energía, capital,mano de obra y tecnología. Debe maximizarse la producción porempleado por hora en todas las fases.

Pasos comprendidos en el diseño yla manufactura de un producto

Pasos comprendidos en el diseño yla manufactura de un producto

Ingeniería Concurrente

Todas las disciplinas se involucran en las primeras etapas deldiseño, para que en las iteraciones, que ocurren naturalmente,haya un menor desperdicio de esfuerzos y de tiempo.

Reduce:

(a) Los cambios en el diseño y la ingeniería de un producto.

(b) El tiempo y los costos comprendidos en llevarlo desde sudiseño conceptual hasta su producción e introducción en elmercado.

Un producto bien diseñado es:

• Funcional (diseño).

• Bien manufacturado (producción).

• Bien empacado (para que llegue a salvo al usuario final o al cliente).

• Durable (funciona efectivamente para el propósito destinado).

• Conservable (tiene componentes que se pueden reemplazar oreparar, o a los que se puede dar mantenimiento con facilidad).

• Un recurso eficiente (se puede desensamblar para reciclar loscomponentes).

Selección del proceso de manufactura adecuado

FACTORES DE COSTO. Cuando se analizan diferentes alternativas parafabricar una pieza, o para efectuar un proceso, aparecen factores de costovariables, que se relacionan entre sí en mayor o menor grado y afectan elcosto total de cada pieza, estos son:

• Materiales: El costo de los materiales es un factor importante cuando losprocesos a evaluar incluyen el empleo de diferentes cantidades o formasde materiales alternativos. Además, el rendimiento y las pérdidas pordesperdicios pueden llegar a tener una gran influencia en el costo de losmateriales.


• Mano de obra directa: En general, los costos de la mano de obra directa se determinan por:

- El proceso de manufactura en sí.- La complejidad del diseño de la pieza o el producto.- La productividad de los empleados.- Requisitos de acabado y tolerancias dimensiónales.- Número de operaciones de manufactura para terminar la pieza o producto.


Es importante anotar que cuando aumenta el número de operaciones:

- Crecen los costos indirectos.- Hay más probabilidades de errores dimensionales acumulativos.- Se requiere más preparación de herramientas.- Aumentan los desperdicios y el “retrabajado”.- La programación del taller se vuelve más compleja.


• Mano de obra indirecta: Cuando se evalúa el costo de métodos ydiseños alternativos para producción, es importante la mano de obra parapreparación, inspección, manejo de materiales, afilado y reparación deherramientas y mantenimiento de máquinas y equipos.

• Herramientas especiales: Dispositivos como las matrices, troqueles,moldes, modelos, calibradores y otros, son un factor de costo importantecuando se inicia la manufactura de piezas nuevas o se introducen grandescambios en los productos existentes. Un gran volumen de producciónjustifica fuertes inversiones en herramientas especiales.


• Consumibles (herramientas y suministros de corta duración):Elementos como brocas, buriles, fresas, ruedas de amolar, limas,cuchillas, machuelos, rimas etc. y los suministros como lija de esmeril,solventes, lubricantes, fluidos para limpieza, sales, polvos, trapos paralimpieza, cinta adhesiva, compuestos para pulir, etc.

• Servicios generales: En general, el costo de la energía eléctrica, gas,vapor, refrigeración, calefacción, agua, aire comprimido y otros, seconsidera como parte de los gastos de manufactura, pero esos costos sedeben calcular en forma específica cuando se emplean ampliamentedurante un proceso de manufactura determinado.


• Capital invertido: Cuando se va a iniciar la producción de una nuevapieza o producto, se debe tener en cuenta la disponibilidad de espacio,máquinas, equipo e instalaciones auxiliares junto con la inversión decapital requerida para métodos alternos.

• Otros factores. Los costos de empaque, embarque, servicio ymantenimiento imprevisto, así como tolerancias para “retrabajar” ydesperdicio, en ocasiones deben incluirse en el momento de hacercomparaciones de procesos.

Clasificación de los procesos de manufactura

Los procesos de manufactura pueden dividirse en operaciones deprocesamiento y operaciones de ensamble.

OPERACIONES DE PROCESAMIENTO. Una operación deprocesamiento transforma un material de trabajo de una etapa a otra másavanzada, que lo sitúa cerca del estado final deseado para el producto.

OPERACIONES DE ENSAMBLE. Las operaciones de ensamblepretenden lograr una pieza nueva, en algunos casos de mayor complejidad,como producto de la unión de piezas sencillas. Hay muchas maneras delograr conjuntos, los procesos más importantes son los de soldadura, lasuniones mecánicas y, la utilización de adhesivos.

Clasificación de los procesos de manufactura

Las operaciones de procesamiento las podemos clasificar de la siguiente manera:

• Procesos de fundición.• Procesos de deformación volumétrica.• Procesos de conformado de lámina.• Procesos convencionales de maquinado.• Procesos de maquinado no tradicional.• Metalurgia de polvos.• Procesos de mejora de propiedades.

Fundición de metales

Conjunto de operaciones que permite dar forma a los materiales metálicosmediante su fusión, colado sobre molde apropiado y posteriorsolidificación dentro de él. Los procesos de fundición se pueden clasificarde la siguiente manera:

a) Fundición con arenab) Fundición en molde permanentec) Fundición por centrifugaciónd) Fundición en molde de yesoe) Fundición en molde de cerámicaf) Fundición a presión

Procesos de deformación volumétrica

En los procesos de deformación volumétrica se usa la deformación plásticapara cambiar la forma de las piezas metálicas. La deformación resulta deluso de una herramienta que usualmente es un dado para formar metales, elcual aplica esfuerzos que exceden la resistencia a la fluencia del metal. Portanto, el metal se deforma para tomar la forma que determina la geometríadel dado. Se pueden clasificar de la siguiente manera:

a) Estiradob) Forjadoc) Laminadod) Extrusióne) Doblado de tubos y perfiles

Procesos de conformado de lámina

Los procesos de trabajo con láminas metálicas son operaciones de formadoo preformado de láminas de metal, tiras y rollos. La mayoría de losprocesos de trabajo de láminas metálicas se llevan a cabo en prensas; estosprocesos se conocen como operaciones de troquelado.

Troquelado convencional

Troquelado para bajos volúmenes de producción

Troquelado fino

- Punzonado- Doblado- Embutido- Acuñado- Estampado- Repujado

- Cizallado- Recorte en ángulo- Punzonado de extremos- Cizallado rotatorio- Doblado en máquina dobladora- Doblado en prensa de cortina- Punzonado con torreta

- Achaflanado (interno o externo).- Doblado (laterales, lengüetas, salientes, etc.)

Procesos convencionales de maquinado

Habitualmente denominados procesos de mecanizado, se caracterizan por la obtención de lageometría final de la pieza mediante la eliminación del material sobrante de una preforma departida. La eliminación de material se realiza fundamentalmente por medios mecánicos,utilizando herramientas de corte que son más duras y más fuertes que el metal de trabajo. Losprocesos convencionales de maquinado los podemos clasificar así:

• a) Torneado (cilindrado, refrentado, roscado, cajeado o rasurado, taladrado, moleteado)• b) Fresado• c) Procesos para maquinar agujeros (Taladrado, Rimado, Ensanchado)• d) Esmerilado (de superficies planas, cilíndrico)• e) Brochado• f) Cepillado• g) Aserrado• h) Machuelado y tarrajado

Metalurgia de polvos

La metalurgia de polvos es una tecnología de procesamiento de metales enla que se producen piezas a partir de polvos metálicos. En la secuenciausual de producción, los polvos se comprimen para darles la forma deseaday luego se calientan para ocasionar la unión de partículas en una masa duray rígida. La compresión, llamada prensado, se realiza en una máquina tipoprensa cuyas herramientas se diseñan específicamente para la pieza que seva a producir. Las herramientas, que consisten generalmente en un troquely uno o más punzones, pueden ser costosas y es por esto que la PM es másadecuada para niveles medios o altos de producción. El tratamientotérmico, llamado sinterizado, se realiza a una temperatura por debajo delpunto de fusión del metal.

Procesos de mejora de propiedades

Son conocidos como tratamientos térmicos. El proceso consiste en calentarun material buscando un cambio en sus propiedades físicas. Al calentar yenfriar a temperatura ambiente, el material se ablanda o se endurece. Entrelos más comunes se encuentran:

- Recocido- Normalizado- Templado- Cementado- Revenido

Procesos de soldadura por fusión

La soldadura es un procedimiento por medio del cual se logra la uniónpermanente de piezas de metal u otros materiales. La unión resultante debeser tan resistente como el metal base. Hay varios procesos de soldaduracomo se muestra:

- Soldadura con arco eléctrico- Soldadura por arco con metal y gas inerte (MIG)- Soldadura por arco con tungsteno y gas inerte (TIG)- Soldadura por arco con plasma- Soldadura con haz de electrones- Soldadura con rayo láser- Soldadura por resistencia

Pegado con adhesivos

Los pegamentos o adhesivos son compuestos que pueden unir firmementeobjetos entre sí, mediante atracción superficial. Las ligas con adhesivogeneralmente son menos costosas, más fáciles de producir y más resistentesa la fatiga y a la corrosión que los sujetadores mecánicos o las soldaduras.Las ligas se hacen aplicando una película de adhesivo entre las piezas, lascuales se deben inmovilizar hasta que el adhesivo se solidifica; elpegamento se puede aplicar en estado sólido o fundido como líquido puro oen solución. El curado puede demorar desde unos segundos hasta días,pero, se puede acelerar aumentando la temperatura. La facilidad deensamblaje está en relación directa con la técnica empleada para laaplicación y curado del adhesivo.

Ensamble mecánico

Este proceso consiste en unir una o más piezas dentro de otras o sobre otrascon el fin de formar una pieza más compleja o un producto terminado.Generalmente los pasos para ensamble son acarreo, composición,verificación, y ajuste. Los elementos más usados en ensamble mecánicoson sujetadores roscados, remaches y grapas.

Actividad 1

Por equipo, elaborar una presentación y un resumen que describa las operaciones de procesamiento:

• Procesos de fundición.• Procesos de deformación volumétrica.• Procesos de conformado de lámina.• Procesos convencionales de maquinado.• Procesos de maquinado no tradicional.• Metalurgia de polvos.• Procesos de mejora de propiedades.

Preparar exposición. Fecha de entrega de reporte para el día Viernes 8 de febrero.

El proceso de dar forma a un producto mediante la eliminación de material escomún a todo producto manufacturado, donde sólo varían las técnicas paraeliminar dicho material. Las operaciones de maquinado se pueden dividir en doscategorías:

- Donde la pieza de trabajo se mueve mientras que la herramienta está fija(típicamente el torneado donde el material gira sobre un eje fijo).

- Donde se tiene un material de trabajo fijo mientras que la herramienta decorte es la que se desplaza (típicamente el fresado donde la herramienta girasobre su eje y se desplaza sobre un material fijo).

1.2 Metodología para la fabricación de una pieza determinada.


Figura 5. a) Proceso de torneado, b) proceso de fresadoa) b)

Una de las metodologías utilizadas por la ingeniería concurrente es eldiseño para manufactura, DFM. El diseño y desarrollo de productosrequiere no solamente el manejo de conceptos básicos de diseño mecánicoconvencional, sino la selección adecuada de materiales y procesos defabricación.

Es fundamental además de trabajar en equipos multidisciplinarios queinvolucren en el proceso de diseño tanto los atributos del cliente como lasvariables de ingeniería.


• Reducir el número total de partes• Desarrollar un diseño modular• Usar materiales y componentes

estandarizados • Diseñar partes multifuncionales • Diseñar para fácil fabricación • Evitar partes separadas• Minimizar las operaciones de

manipulación

Principios del diseño para manufactura

• Utilizar tolerancias amplias • Minimizar el número de

operaciones • Evitar operaciones secundarias. • Rediseñar componentes para

eliminar pasos de proceso. • Minimizar las operaciones que no

añadan valor. Diseñar para el proceso.

Materiales para maquinarAceros al Carbono. BAJO CARBONO %C<0,25

Propiedades:• resistencia baja a media, • alta ductilidad y tenacidad. • Alta soldabilidad. • Maquinabilidad: regular a excelente.

Ejemplos: • Aceros estructurales, • Chapas para embutido y estampado,• Aceros para carburación, • Chapas de uso eléctrico, • Hojalata.

Materiales para maquinarMEDIO CARBONO 0,25 < %C <0,55

Propiedades: • resistencia media a muy alta, • ductilidad media a baja,• tenacidad muy variable según la estructura. • En este rango de C se obtiene la mejor combinación de

resistencia y tenacidad, la templabilidad comanda este balance.

Ejemplos: • Aceros para piezas de maquinas (ejes, árboles, bulones,

engranajes, herramientas manuales, resortes, etc.). • Son los llamados aceros de construcción mecánica.

Materiales para maquinarALTO CARBONO %C>0,55

Propiedades: • resistencia alta, • baja tenacidad y ductilidad. • Resistencia al desgaste. • Soldabilidad y maquinabilidad malas.

Ejemplos: • Aceros para rieles. • Aceros para resortes. • Aceros para rodamientos.

Materiales para maquinar

SAE 1040: Debido a que tiene una gran resistencia mecánica distribuida homogéneamenteen toda su sección, se utiliza, entre otras cosas, para la fabricación de árboles de transmisióny ejes.

SAE 1010: Debido a que tiene una gran resistencia al desgaste y un gran endurecimientosuperficial dado por un tratamiento superficial, se utilizanpara la fabricación de perfiles, chapas, y toda pieza que necesite gran resistencia al desgaste.Aceros estructurales. Estos aceros tienen buena maquinabilidad, buena ductilidad ytenacidad

SAE 12L14: Contiene 0,14% de C máximo, posee contenidos de P y S y plomo Pb de 0,15 a0,35%. Tiene alta velocidad de mecanizado y 100% de maquinabilidad. No sirven en caso deutilización bajo condiciones muy severas. Se los utiliza para la fabricación de hojalata,chapas para embutido y estampado.


Clasificación por porcentaje de elementos aleantes (EA):

• BAJA ALEACION %EA<5De Bajo C: Aceros estructurales.De Medio C: Aceros de construcción mecánica, aceros para piezas mecánicas.De Alto C: Aceros para herramientas, para rodamientos, para resortes, para rieles.

• MEDIA ALEACION 5< %EA <10Aceros para uso Criogénico (T < –30 ºC): bajo C; 2,5 a 9 %NiAceros para alta temperatura (T > 350 ºC):aceros al Cr–Ni o Cr–Mo–V

• ALTA ALEACION %EA>10o Aceros inoxidables: al Cr (min. 12%), al Cr–Ni (18–8), al Cr–Mn–N.o Aceros para herramientas: aceros de medio y alto C que poseen alguno o varios de los aleantes Cr, Mo, V, W y Co.o Aceros marageing: aceros de alta resistencia y alta tenacidad al Ni–Co–Mo.o Aceros Hadfleld: aceros resistentes al desgaste aleados con Mn.


• ALTA ALEACION %EA>10Aceros inoxidables: al Cr (min. 12%), al Cr–Ni (18–8), al Cr–Mn–N.Aceros para herramientas: aceros de medio y alto C que poseen alguno o varios de los aleantes Cr, Mo, V, W y Co.Aceros marageing: aceros de alta resistencia y alta tenacidad al Ni–Co–Mo.Aceros Hadfleld: aceros resistentes al desgaste aleados con Mn.


Aluminio (Al): Tiene acción desoxidante. Limita el crecimiento del grano por formación deóxidos y nitruros. Es el elemento de aleación fundamental de ciertos aceros de nitruración.

Cromo (Cr): Aumenta la resistencia a la corrosión y oxidación. Aumenta la templabilidad.Aumenta algo la resistencia a altas temperaturas. Mejora la resistencia a la abrasión y aldesgaste (con contenidos altos de carbono)

Cobalto (Co): Mejora la dureza en calienta al aumentar la dureza de la ferrita.

Manganeso (Mn): Contrarresta la fragilidad debida al azufre. Aumenta la templabilidadsiendo su empleo muy económico.


Molibdeno (Mo): Eleva la temperatura de crecimiento de grano de la austerita. Aumenta latemplabilidad. Contrarresta la fragilidad de revenido. Mejora la resistencia en caliente,aumenta la dureza en caliente. Aumenta la resistencia a la corrosión en los acerosinoxidables. Forma partículas resistentes a la abrasión.

Níquel (Ni): Aumenta la resistencia de los aceros recocidos. Aumenta la tenacidad de losaceros perlíticos – ferríticos (especialmente a baja temperatura). Hace austeníticos los acerosaltos en cromo.

Fósforo (P): Aumenta la resistencia en los aceros bajos en carbono. Mejora la resistencia ala corrosión. Mejora la maquinabilidad en los aceros bajos en C. Silicio (Si): Se usa comoelemento desoxidante. Es el elemento de aleación fundamental de la chapa magnética y de lautilizada en aplicaciones eléctricas. Mejora la resistencia a la oxidación. Aumenta latemplabilidad en los aceros con elementos no grafitizantes. Aumenta la resistencia de losaceros de baja aleación.


Titanio (Ti): Fija el carbono en forma de partículas inertes. Reduce la dureza martensítica yla templabilidad en los aceros con contenido medio de cromo. Dificulta la formación deausterita en los aceros altos en cromo. Evita la perdida de cromo en ciertas zonas de losaceros inoxidables durante calentamientos muy prolongados.

Tungsteno (W): Forma partículas duras y resistentes a la abrasión en los aceros deherramientas. Mejora la dureza y resistencia de los aceros a altas temperaturas.

Vanadio (V): Eleva la temperatura de crecimiento de grano de la austerita (favorece lasestructuras de grano fino). Aumenta la templabilidad cuando se encuentra disuelto. Dificultael ablandamiento en el revenido y da lugar de una manera muy acusada al fenómeno dedureza secundaria.

En forma general, los elementos de aleación otorgan al acero propiedades relevantes paraotras exigencias.

Mejoras en las propiedades mecánicas: incremento de la resistencia, incremento de latenacidad, incremento de dureza a altas temperaturas, incremento en el endurecimiento portrabajado en frío, incremento en la resistencia a la abrasión o capacidad de corte, disminuciónde la fisuración y la distorsión y mejora en las propiedades en alta y baja temperatura.

Mejoras en las propiedades magnéticas: incremento de la inducción máxima, descenso oascenso en la fuerza coercitiva y descenso en el lazo de histéresis, y anulación de todarespuesta magnética.

Mejoras en la resistencia al ataque químico: disminución de la oxidación en vía húmeda,disminución de la corrosión atmosférica, disminución al ataque en medio oxidante a elevadatemperatura, y disminución al ataque de medios reactivos (líquidos o gaseosos).

SAE 8620: Contiene 0,20% C, 0,5% Ni, 0,5% Cr y 0,20% Mo. Se utiliza para la fabricaciónde engranajes de cajas de cambio de los automóviles dado que tiene una gran resistencia aldesgaste, una alta dureza y una alta tenacidad. Su gran resistencia al desgaste, alta dureza ytenacidad vienen dadas por el tratamiento termoquímico superficial que se le aplica:Cementación. Debido al mismo, la pieza queda con una alta resistencia y alta dureza.

SAE 52100: Contiene 1% C y alto cromo 1,5 % Cr. Se utiliza para la fabricación derodamientos, dado que tiene alta resistencia a la corrosión y al desgaste, y tiene bajatenacidad. También se utiliza para la fabricación de herramientas agrícolas.


SAE 51100 – SAE 52100: son aceros de alta aleación y 1% C. Los aleantes principales son:Cr, Mo, W, V. Dado que tienen alta resistencia al desgaste, alta resistencia a la deformación ya la rotura, resistencia al impacto y dureza a altas temperaturas, se utilizan para fabricarherramientas de corte (tornos, brocas, fresas, brochas), herramientas de conformado (forja,extrusión, trefilado, recalcado, embutido), moldes para fundición a presión, moldes parainyección de plásticos, y en ciertos casos, para fabricar piezas estructurales o piezas demaquinas.

SAE 4340: Contiene 0,40% C y como aleantes Ni, Cr y Mo. Es probablemente el mejoracero para aplicaciones generales. Dado que tiene buena resistencia al desgaste, buenaductilidad y tenacidad se utiliza, generalmente, para fabricar cigüeñales, ejes, engranajes,piezas de tren de aterrizaje, etc. Todas sus propiedades se consiguen gracias a los elementosaleantes que lleva en su composición, las cuales son mejoradas con el tratamiento térmico detemple y revenido que se le aplica.


Posee una alta conductividad eléctrica y térmica, buena resistencia a la corrosión, buenamaquinabilidad, resistencia y facilidad de fabricación. Es no magnético, tiene un coloratractivo (rojizo), se puede soldar y dar terminaciones superficiales con revestimientosmetálicos (galvanizado) o barnizado. Se pueden mejorar sus propiedades por aleación.

Por sus propiedades, el cobre se aproxima a los metales preciosos especialmente por suexcelente resistencia a los agentes corrosivos naturales.

Desde el descubrimiento de la corriente eléctrica y el desarrollo industrial resultante delmismo, el cobre encuentra su verdadera y primordial aplicación: la de conductor.Indirectamente, sus propiedades conductoras de calor le abren otro importante campo deutilización: el de los materiales intercambiadores de calor.

Cobre

Son aleaciones a base de cobre y zinc, contienen de 5 a 46% de este último metal yeventualmente, varios otros elementos en pequeñas proporciones.

El color agradable de los latones, que varía del rosa al amarillo para contenidos crecientes dezinc, su buena resistencia a la corrosión y su aptitud para tratamientos superficiales (barnicestransparentes, pátinas, recubrimientos diversos), permiten realizar económicamente objetosde bello aspecto, de larga duración y de mantenimiento fácil. Pueden ser colados, trabajadosen frío o en caliente según su composición. Son fácilmente estampados, embutidos omecanizados.

Latón

Los auténticos bronces son aleaciones de cobre y de estaño, con contenidos que varían del 2 al 20% de estaño, ya que por encima de esta proporción el material se vuelve frágil. Se caracterizan por una buena resistencia, tenacidad, y resistencia al desgaste y a la corrosión. Por todo ello se utilizan en engranajes, rodamientos y elementos sometidos a grandes cargas de compresión.

Bronce

Se obtiene a partir de la bauxita es de color blanco brillante y es muy abundante en la tierra.Posee alta conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la corrosión, maleabilidad,facilidad de reciclaje y temperatura de fusión baja. No es tóxico, ni magnético y no producechispa.

Debido a su bajo peso, el aluminio alcanza grandes valores de resistencia específica, lo quelo hace muy útil en aplicaciones donde el peso es un factor imperativo y se necesitareducirlo, como en la industria aeroespacial.

Por su característica de ser no magnético se lo utiliza en protecciones eléctricas, como elcaso de las cajas para barras conductoras.

Aluminio

Materiales comerciales

Acero Inoxidable (AISI 303, 304, 310, 316, 430) Acetal

Materiales comerciales

Aluminio


Realice mejoras a las piezas que se muestran de acuerdo al diseño para manufactura. ¿Qué procesos de manufactura se usa para su fabricación?


Realice mejoras a las piezas que se muestran de acuerdo al diseño para manufactura.


¿Qué procesos de manufactura se utiliza para su fabricación?

CNC significa Control Numérico Computarizado

El control numérico CNC es una forma de automatización programable enbase a una serie de instrucciones codificadas (Programa).

El CNC es apropiado para volúmenes de producción bajos o medios, dadoque es más fácil escribir nuevos programas que realizar cambios en losequipos de procesado.

1.3 Control numérico y su aplicación en los procesos de manufactura

En una máquina CNC, a diferencia de una máquina convencional o manual,una computadora controla la posición y velocidad de los motores queaccionan los ejes de la máquina.

Las máquinas CNC son capaces de mover la herramienta al mismo tiempoen los tres ejes para ejecutar trayectorias tridimensionales, las que serequieren para el mecanizado complejo de moldes y troqueles.

En una máquina CNC una computadora controla el movimiento de la mesa,el carro y el husillo. Una vez programada la máquina, ésta ejecuta todas lasoperaciones por sí sola, sin necesidad de que el operador esté manejándola.Esto permite aprovechar mejor el tiempo del personal para que sea másproductivo.

• Mayor exigencia en la precisión de los mecanizados• Diseños cada vez mas evolucionados y complejos• Necesidad de reducir errores en la producción para no encarecer el

producto.• Plazos de entrega cada vez más exigentes, lo cual requiere mantener altos

niveles de producción (tiempo de entrega).• El abaratamiento de los sistemas CNC en el mercado, favorece la

adquisición de los mismos.

Factores que favorecen la incorporación del CNC en la Industria

• Mejora de la precisión, así como el aumento de la calidad de los productos.

• Una mejor uniformidad en la producción.• Posibilidad de utilización de varias máquinas simultáneamente por un

solo operario.• Capacidad para realizar piezas con contornos de geometría compleja.• Fácil intercambio de la producción en intervalos cortos.• Reducción de la fatiga del operario.• Aumento de los niveles de seguridad en el puesto de trabajo.• Simular los procesos de mecanización o de corte antes de fabricar la

pieza.

Ventajas de la utilización de Sistemas Control Numérico CNC

• Elevado costo de accesorios y maquinaria (3 a 5 veces mas caro que unamaquina convencional).

• Necesidad de cálculo, programación y preparación de la maquinaria paraun funcionamiento eficiente.

• Elevado costo de mantenimiento, ya que el sistema de control ymantenimiento de los mismos es mas complicado, generando la necesidadde contar con técnicos altamente capacitados.

• Necesidad de mantener grandes volúmenes de pedidos para una mejoramortización del sistema (recuperar la inversión).

Desventajas de la utilización de Sistemas Control Numérico CNC

• Conocimientos en geometría, algebra y trigonometría.

• Conocimiento para la elección y diseño de las diferentes herramientas decorte.

• Conocimiento de los diferentes sistemas de sujeción de las herramientasde corte.

• Uso de instrumentos de medida y conocimientos de metrología.

• Interpretación de planos.

Conocimientos para operar los Sistemas CNC

• Conocimientos de la estructura de la máquina CNC.

• Conocimiento de los diferentes procesos de mecanización, velocidades de corte, velocidades de avance, revoluciones por minuto.

• Conocimientos de la programación CNC.

• Conocimientos del mantenimiento y operación CNC.

• Conocimientos generales de Computadores.

Conocimientos para operar los Sistemas CNC

Máquina Herramienta Convencional

Máquina Herramienta CNC

Un operario, puede manejar una solamáquina

Un operario, puede manejar variasmaquinas

Es necesario consultar constantementeel plano

No es necesario consultar el plano(solamente se consulta cuando serealiza la programación).

Se necesita una amplia experiencia No es necesario una ampliaexperiencia

El operario tiene el controlprofundidad, avance, etc.

El programa tiene todo el control delos parámetros de corte.

Mecanizados imposibles de realizar Posibilidad de realizar prácticamentecualquier mecanizado

FAGOR SIEMENS

FANUC HEINDENHAIN

Tipos de Controladores

• Mecanismos de Posicionamiento.• Accionadores: Motores, Válvulas etc.• Sistemas de Control.

• Sistemas de Medidas. • Sensores : Inducción, Fotoeléctricos, Ópticos.

• Diseño de Máquinas.• Precisión y repetitividad.• Refrigeración (Aire o Aceite) y eliminación de virutas.

Sistemas de cambio de herramientas (Optativo, Automático o Manual).• Torreta giratoria.• Almacén de herramientas.

Máquina CNC.

Movimiento de una Máquina CNC• Motores paso a paso (muy utilizados, bajo costo, poco torque para trabajo

pesado, mas precisión.• Servomotores o motores encode o con sensor (alto costo, mas torque para

procesos de trabajo.• Motores lineales (desplazamientos lineales de ejes).

Periféricos de Entrada• Teclado y Panel de Mandos.• Conexión con el Computador

(Ethernet).• Reglas ópticas o posicionadores.• Ratón o Mouse en equipos mas

modernos.

Unidades de Almacenamiento de datos

• La información se guarda en el computador y se transfiere a la máquina mediante la conexión RS232 o Ethernet.

• En el disco duro del propio control en maquinas CNC mas modernos (hay que considerar que la memoria que dispone el Control no tiene tanta capacidad).

• Servidor de Red que este conectado a una serie de maquinas CNC.• Dispositivo portátil USB (Pendrive).

Periféricos de Salida

• Monitor o Pantalla. • Comunicaciones RS232. • Conexión con Intranet.• Control de Movimiento de los ejes y demás elementos móviles de la máquina.

Función del Monitor

• Visualizar la información que se suministra desde el teclado.• Controlar las comunicaciones entre otros sistemas informáticos.• Informarnos de todos los sistemas que la máquina tenga activados (falta

de aire, aceite refrigerante).• Informarnos de las diferentes condiciones tecnológicas que se estén

usando, RPM, velocidad de corte, velocidad de avance, tipo deherramienta.

• Realizar la simulación de mecanizado por pantalla (computador omaquina).

• Indicar los posibles errores que se detecten en el sistema.• Etc.

Control de ejes y accesorios de máquina (PLC)

Sistemas de Torretas Portaherramientas

Carrusel de herramientas16 herramientas aprox.

Cadena de herramientas 50 herramientas aprox.

Tambor de herramientas 10 herramientas aprox.

Creación de Programas

• Programación Manual a Pie de Máquina.

• Programación en Computador.

• Programación mediante sistema CAM

Software CAD/CAM

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