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PROCESOS DE MANUFACTURA POR ARRANQUE DE VIRUTA
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PROCESOS DE MANUFACTURA POR ARRANQUE DE VIRUTA
El objetivo fundamental en los Procesos de Manufactura por
Arranque de Viruta es
obtener piezas de configuracin geomtrica requerida y acabado
deseado. La operacin
consiste en arrancar de la pieza bruta el excedente ( metal
sobrante ) del metal por medio
de herramientas de corte y maquinas adecuadas.
Los conceptos principales que intervienen en el proceso son los
siguientes: metal
sobrante, profundidad de corte, velocidad de avance y velocidad
de corte.
METAL SOBRANTE ( SOBREESPESOR ). Es la cantidad de material que
debe ser
arrancado de la pieza en bruto, para conseguir la configuracin
geomtrica, dimensiones,
precisin y acabados requeridos. La normalizacin de
sobreespesores en la elaboracin de
piezas es importante, pues si se tiene una cantidad excesiva del
material sobrante,
originar un mayor tiempo de maquinado, un mayor desperdicio de
material y como
consecuencia aumentar el costo de fabricacin.
PROFUNDIDAD DE CORTE. Se denomina profundidad de corte a la
profundidad de la
capa arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de la
herramienta; generalmente
se designa con la letra t y se mide en milmetros en sentido
perpendicular entre las
superficies a trabajar y la obtenida.
En las maquinas donde el movimiento de la pieza es giratorio
(Torneado y Rectificado)
o de la herramienta ( Mandrinado ), la profundidad de corte se
determina segn la
frmula:
t = Di Df
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en donde:
Di = Dimetro inicial de la pieza ( mm ).
Df = Dimetro final de la pieza ( mm ).
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En el caso de trabajar superficies planas ( Fresado, Cepillado y
Rectificado de
superficies planas ), la profundidad de corte se obtiene de la
siguiente forma:
t = E - e ( mm )
en donde:
E = espesor inicial de la pieza ( mm ).
e = espesor final de la pieza ( mm ).
VELOCIDAD DE AVANCE. Se entiende por Avance al movimiento de la
herramienta
respecto a la pieza o de esta ltima respecto a la herramienta en
un periodo de tiempo
determinado.
El Avance se designa generalmente por la letra s y se mide en
milmetros por una
revolucin del eje del cabezal porta-pieza o porta-herramienta, y
en algunos casos en
milmetros por minuto.
VELOCIDAD DE CORTE. Es la distancia que recorre el filo de corte
de la
herramienta al pasar en direccin del movimiento principal (
Movimiento de Corte )
respecto a la superficie que se trabaja. El movimiento que
origina la velocidad de corte
puede ser rotativo o alternativo; en el primer caso, la
velocidad de corte o velocidad
lineal relativa entre pieza y herramienta corresponde a la
velocidad tangencial en la zona
en que se esta efectuando el desprendimiento de la viruta, es
decir, donde entran en
contacto herramienta y pieza y debe medirse en el punto ms
desfavorable. En el segundo
caso, la velocidad relativa en un instante dado es la misma en
cualquier punto de la
pieza o la herramienta.
En el caso de maquinas con movimiento giratorio ( Torno,
Taladro, Fresadora, etc. ), la
velocidad de corte esta dada por:
Vc = pi D n ( m/min ) o ( pies/min ).
en donde:
D = dimetro correspondiente al punto ms desfavorable ( m ). n =
nmero de revoluciones
por minuto a que gira la pieza o la herramienta.
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Para mquinas con movimiento alternativo ( Cepillos, Escoplos,
Brochadoras, etc. ), la
velocidad de corte corresponde a la velocidad media y esta dada
por:
Vc = L
T
en donde:
L = distancia recorrida por la herramienta o la pieza ( m ).
T = tiempo necesario para recorrer la distancia L ( min ).
MAQUINA-HERRAMIENTA Y HERRAMIENTA
La optimizacin en el proceso de fabricacin de piezas en la
industria es funcin de la
maquina-herramienta as como de la herramienta misma, por lo que
a continuacin se
presentan las caractersticas ms sobresalientes de cada una de
ellas.
MAQUINAS-HERRAMIENTA. Son aquellas mquinas que desarrollan su
labor mediante
un utensilio o herramienta de corte convenientemente perfilada y
afilada que maquina y
se pone en contacto con el material a trabajar produciendo en
ste un cambio de forma
y dimensiones deseadas mediante el arranque de partculas o bien
por simple
deformacin.
La eleccin de la maquina-herramienta que satisfaga las
exigencias tecnolgicas, debe
hacerse de acuerdo a los siguientes factores:
1. Segn el aspecto de la superficie que se desea obtener. En
relacin a la forma de
las distintas superficies del elemento a maquinar, se deben
deducir los movimientos
de la herramienta y de la pieza, ya que cada maquina-herramienta
posee sus
caractersticas que la distinguen y resulta evidente su
eleccin.
2. Segn las dimensiones de la pieza a maquinar. Se debe observar
si las dimensiones
de los desplazamientos de trabajo de la maquina-herramienta son
suficientes para las
necesidades de la pieza a maquinar. Adems, se debe tomar en
consideracin la
potencia que ser necesaria durante el arranque de la viruta; la
potencia estar en
funcin de la profundidad de corte, la velocidad de avance y la
velocidad de corte.
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3. Segn la cantidad de piezas a producir. Esta sugiere la
eleccin ms adecuada entre
las mquinas de tipo corriente, semiautomtico y automtico ( en
general, se emplean
mquinas corrientes para producciones pequeas y mquinas
automticas para
producciones grandes ).
4. Segn la precisin requerida. Con este factor se est en
condiciones de elegir
definitivamente la maquina-herramienta adecuada.
CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS-HERRAMIENTA
Las maquinas-herramienta se distinguen principalmente por las
funciones que desempean,
as como el tipo de piezas que pueden producir y en general se
pueden dividir tomando
en consideracin los movimientos que efectan durante el maquinado
de las piezas. En el
cuadro No. 1 se presenta un resumen de las principales
maquinas-herramienta y los
movimientos que realizan, movimiento de trabajo ( principal o de
corte ) y de
alimentacin ( secundario o de avance ) asumidos por la
herramienta o la pieza.
HERRAMIENTAS DE CORTE
Por herramienta se entiende a aquel instrumento que por su forma
especial y por su
modo de empleo, modifica paulatinamente el aspecto de un cuerpo
hasta conseguir el
objeto deseado, empleando el mnimo de tiempo y gastando la mnima
energa.
MATERIALES PARA LAS HERRAMIENTAS DE CORTE
La seleccin del material para la construccin de una herramienta
depende de distintos
factores de carcter tcnico y econmico, tales como:
1. Calidad del material a trabajar y su dureza.
2. Tipo de produccin ( pequea, mediana y en serie ).
3. Tipo de maquina a utilizar.
4. Velocidad de Corte.
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MOVIMIENTO DE
TRABAJO
MAQUINA
MOVIMIENTO DE
CORTE
REALIZADO POR:
MOVIMIENTO DE
AVANCE
REALIZADO POR:
ROTATORIO
CONTINUO
TORNO PARALELO
TORNO REVOLVER
TORNO AUTOMATICO
TORNO COPIADOR
TORNO VERTICAL
PIEZA
HERRAMIENTA
ROTATORIO
CONTINUO
TALADRO DE:
COLUMNA
RADIAL
MULTIPLE
HERRAMIENTA
HERRAMIENTA
ROTATORIO
CONTINUO
MANDRINADORA HERRAMIENTA HERRAMIENTA O
PIEZA
RECTILINEO
ALTERNATIVO
LIMADORA
CEPILLADORA
ESCOPLEADORA
HERRAMIENTA
PIEZA
HERRAMIENTA
PIEZA
HERRAMIENTA
PIEZA
RECTILINEO
INTERMITENTE
BROCHADORA HERRAMIENTA INCREMENTO DE
LOS DIENTES
ROTATORIO
CONTINUO
FRESADORA:
HORIZONTAL
VERTICAL
UNIVERSAL
HERRAMIENTA
PIEZA
ROTATORIO
CONTINUO
SIERRA DE DISCO HERRAMIENTA HERRAMIENTA
RECTILINEO
CONTINUO
SIERRA CINTA HERRAMIENTA HERRAMIENTA
ROTATORIO
CONTINUO
RECTIFICADORA:
UNIVERSAL
VERTICAL
SIN CENTROS
FRONTAL
HERRAMIENTA
HERRAMIENTA Y
PIEZA
ROTATORIO
ALTERNADO
ROSCADORA HERRAMIENTA HERRAMIENTA
RECTILINEO
ALTERNADO
GENERADORA DE
ENGRANES CON
SISTEMA PFAUTHER
HERRAMIENTA PIEZA
CUADRO No. 1. RESUMEN DE LAS PRINCIPALES
MAQUINAS-HERRAMIENTAS.
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Los materiales empleados para herramientas generalmente son:
1.ACEROS.
a ) Al carbono.
b ) Rpidos.
c ) Extra.rpidos.
2.ALEACIONES DURAS ( ESTELITAS ).
3. CARBUROS METALICOS.
4.METERIALES CERAMICOS.
1.ACEROS.
a ) Al carbono. Tienen una porcin de carburo que vara entre 0.7
y 1.5 % con una base
de hierro, residuos de manganeso, silicio, fosforo y azufre. Las
herramientas construidas
con este material ofrecen ventajas de ser fcilmente maquinables
y de bajo costo, pero
presentan la desventaja de prdida de filo de corte a temperatura
de 200-250 oC.
El acero al carbono se emplea para construir herramientas cuando
se tienen los siguientes
casos:
1. Producciones en baja escala.
2. Trabajos de acabado a baja velocidad de corte ( entre 10 y 15
m/min ).
En algunos casos a la aleacin hierro-carbono se le mezclan otros
elementos (con la
fialidad de aumentar la resistencia al desgaste ) tales como:
cromo, cobalto, manganeso,
molibdeno, nquel, silicio, tungsteno, vanadio. En estos casos
los aceros asumen la
denominacin de especiales y pueden emplearse para trabajar a una
velocidad de corte de
hasta 25 m/min.
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b ) Rpidos. Se denomina acero rpido a la aleacin hierro-carbono
con un contenido de
carbono de entre 0.7 y 0.9 % a la cual se le agrega un elevado
porcentaje de tungsteno
( 13 a 19 % ), cromo ( 3.5 a 4.5 % ) y de vanadio ( 0.8 a 3.2 %
). Las herramientas
construidas con estos aceros pueden trabajar con velocidades de
corte de 60 m/min. a 100
m/min ( variando esto con respecto a la velocidad de avance y la
profundidad de corte ),
sin perder el filo de corte hasta una temperatura de 600oC y
conservando una dureza
Rockwell de 62 a 64.
c ) Extra-rpidos. Estos aceros estn caracterizados por una
notable resistencia al desgaste
del filo de corte an a temperaturas superiores a los 600oC por
lo que las herramientas
fabricadas con este material pueden emplearse cuando las
velocidades de corte requeridas
son mayores a las empleadas para trabajar con herramientas de
acero rpido.
Los aceros extra-rpidos tienen la misma composicin que los
aceros rpidos, a los
cuales se les aade del 4 al 12 % de cobalto.
2. ALEACIONES DURAS ( ESTELITAS ). Es una aleacin cuyos
principales
componentes son tungsteno ( 10-20 % ), cromo ( 20-35 % ),
cobalto ( 30-35 % ),
molibdeno ( 10-20 % ), pequeos porcentajes de carbono ( 0.5-2 %
) y de hierro hasta 10
%.
Dichas aleaciones son preparadas en forma de pequeas placas
fundidas, las cuales se
sujetan en la extremidad maquinada de un mango de acero al
carbono. Las
herramientas construidas con estas aleaciones presentan las
siguientes ventajas:
a ) Se pueden trabajar metales duros con altas velocidades de
corte ( de 5 a 10 veces
superiores a las velocidades utilizadas con herramientas de
acero rpido ).
b ) Conserva los filos de corte a temperaturas hasta de
800oC.
c ) El afilado se realiza fcilmente a la muela como todas las
herramientas de acero
rpido y extra-rpido.
3. CARBUROS. Son aleaciones en forma de pequeas placas obtenidas
por sinterizacin
a temperaturas comprendidas entre 1400oC y 1700
oC. Sus principales componentes son:
carburo de tungsteno ( WC ), carburo de titanio (TiC ) o carburo
de cobalto ( CoC ).
En el cuadro No. 2 se dan las composiciones y aplicaciones de
los carburos ms
comnmente empleados:
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4. MATERIALES CERAMICOS. Es el producto obtenido por
sinterizacin del xido de
aluminio combinado con xido de sodio y xido de potasio. Estos
materiales aleados
con xido de silicio forman el compuesto para sinterizar a
temperaturas prximas a
1800oC.
Las placas de cermica no resisten cargas de flexin superiores a
los 40 kg/mm2, pero
en cambio presentan una gran resistencia a la abrasin; por tal
motivo se emplean
especialmente para el maquinado de metales no ferrosos,
grafitos, etc.
TIPO COMPOSICION APLICACIONES
S1
78% TUNGSTENO
16% CARBURO DE TITANIO
6% COBALTO
Trabajo a altas velocidades de
corte ( 200m/min ) y pequeos
avances.
S2
76% TUNGSTENO
16% CARBURO DE TITANIO
8% COBALTO
Trabajo con velocidad de corte
media y avances medios.
S3
89% TUNGSTENO
5% CARBURO DE TITANIO
6% COBALTO
Trabajo con velocidad de corte
de 120m/min, buena resistencia
a la flexin y resistencia media al
desgaste .
G1
94% CARBURO DE
TUNGSTENO
6% COBALTO
( GRANO NORMAL )
Trabajo de las fundiciones
( bronce, cobre, latn, aleaciones
ligeras ).
G2
94% CARBURO DE
TUNGSTENO
6% COBALTO
( GRANO FINO )
Trabajo de las fundiciones duras,
aceros templados, materiales
sintticos.
CUADRO No. 2. COMPOSICIONES Y APLICACIONES DE LOS CARBUROS MAS
COMUNMENTE
UTILIZADOS.
TIPOS DE VIRUTAS
A partir de la apariencia de la viruta se puede obtener mucha
informacin valiosa acerca
del proceso de corte, ya que algunos tipos de viruta indican un
corte ms eficiente que
otros. El tipo de viruta est determinado primordialmente
por:
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a ) Propiedades del material a trabajar.
b ) Geometra de la herramienta de corte.
c ) Condiciones del maquinado ( profundidad de corte, velocidad
de avance y velocidad de
corte ).
En general, es posible diferenciar inicialmente tres tipos de
viruta:
1. Viruta discontinua.
2. Viruta continua.
3. Viruta continua con protuberancias.
Viruta discontinua. Este caso representa el corte de la mayora
de los materiales frgiles
tales como el hierro fundido y el latn fundido; para estos
casos, los esfuerzos que se
producen delante del filo de corte de la herramienta provocan
fractura. Lo anterior se
debe a que la deformacin real por esfuerzo cortante excede el
punto de fractura en la
direccin del plano de corte, de manera que el material se
desprende en segmentos muy
pequeos. Por lo comn se produce un acabado superficial bastante
aceptable en estos
materiales frgiles, puesto que el filo tiende a reducir las
irregularidades.
Las virutas discontinuas tambin se pueden producir en ciertas
condiciones con
materiales ms dctiles, causando superficies rugosas. Tales
condiciones pueden ser bajas
velocidades de corte o pequeos ngulos de ataque en el intervalo
de 0o a 10
o para
avances mayores de 0.2 mm. El incremento en el ngulo de ataque o
en la velocidad de
corte normalmente elimina la produccin de la viruta
discontinua.
Viruta continua. Este tipo de viruta, el cual representa el
corte de la mayora de
materiales dctiles que permiten al corte tener lugar sin
fractura, es producido por
velocidades de corte relativamente altas, grandes ngulos de
ataque ( entre 10o y 30
o ) y
poca friccin entre la viruta y la cara de la herramienta.
Las virutas continuas y largas pueden ser difciles de manejar y
en consecuencia la
herramienta debe contar con un rompevirutas que retuerce la
viruta y la quiebra en
tramos cortos.
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Viruta continua con protuberancias. Este tipo de viruta
representa el corte de materiales
dctiles a bajas velocidades en donde existe una alta friccin
sobre la cara de la
herramienta. Esta alta friccin es causa de que una delgada capa
de viruta quede cortada
de la parte inferior y se adhiera a la cara de la herramienta.
La viruta es similar a la
viruta continua, pero la produce una herramienta que tiene una
saliente de metal
aglutinado soldada a su cara. Peridicamente se separan porciones
de la saliente y quedan
depositadas en la superficie del material, dando como resultado
una superficie rugosa; el
resto de la saliente queda como protuberancia en la parte
trasera de la viruta.
FLUIDOS DE CORTE ( REFRIGERANTES )
Para mejorar las condiciones durante el proceso de maquinado, se
utiliza un fluido que
baa el rea en donde se est efectuando el corte. Los objetivos
principales de este
fluido son:
a ) Ayudar a la disipacin del calor generado.
b ) Lubricar los elementos que intervienen en el corte para
evitar la prdida del filo de
la herramienta.
c ) Reducir la energa necesaria para efectuar el corte.
d ) Proteger a la pieza contra la oxidacin y la corrosin.
e ) Arrastrar las partculas del material ( medio de limpieza
).
f ) Mejorar el acabado superficial.
Las propiedades esenciales que los lquidos de corte deben poseer
son los siguientes:
1. Poder refrigerante. Para sePr bueno el lquido debe poseer una
baja viscosidad, la
capacidad de baar bien el metal ( para obtener el mximo contacto
trmico ), un alto
calor especfico y una elevada conductibilidad trmica.
2. Poder lubrificante. Tiene la funcin de reducir el coeficiente
de rozamiento en una
medida tal que permita el fcil deslizamiento de la viruta sobre
la cara anterior de la
herramienta.
Dentro de los fluidos de corte ms utilizados se citan los
siguientes:
1. Aceites minerales. A esta categora pertenecen el petrleo y
otros productos obtenidos
de su destilacin; en general, estos aceites tienen un buen poder
refrigerante, pero son
poco lubrificantes y poco anti-soldantes. Se emplean para el
maquinado de las
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aleaciones ligeras y algunas veces para las operaciones de
rectificado. Tienen la ventaja
de no oxidarse fcilmente.
2. Aceites vegetales. A stos pertenecen el aceite de colza y
otros obtenidos de plantas o
semillas; tienen buen poder lubrificante y tambin refrigerante,
adems de tener un
escaso poder anti-soldante. Se oxidan con facilidad por ser
inestables.
3. Aceites animales. Pertenecen a stos el aceite de sebo y otros
obtenidos de rganos
animales; como los vegetales, tienen un buen poder lubrificante
y refrigerante, pero se
oxidan.
4. Aceites mixtos. Son las mezclas de aceites vegetales o
animales y minerales; los
primeros entran en la proporcin de 10% a 30%. Tienen un buen
poder lubrificante y
refrigerante. Son ms econmicos que los vegetales.
5. Aceites al bisulfuro de molibdeno. Ofrecen como caracterstica
la lubrificacin a
elevadas presiones y la de facilitar el deslizamiento de la
viruta sobre la cara de la
herramienta; no son adecuados para el maquinado de metales no
ferrosos, ya que
originan corrosiones en la superficie de las piezas trabajadas.
No obstante, existen los
aceites llamados inactivos obtenidos con mezclas de bisulfuro de
molibdeno y
aceites vegetales o animales.
6. Aceites emulsionables. Se obtienen mezclando el aceite
mineral con agua en las
siguientes proporciones:
a ) De 3 a 8% para emulsiones diluidas. Tienen un escaso poder
lubrificante; se emplean
para trabajos ligeros.
b ) De 8 a 15% para emulsiones medias. Poseen un discreto poder
lubrificante; se
emplean para el maquinado de metales de mediana dureza con
velocidades medianamente
elevadas.
c ) De 15 a 30% para emulsiones densas. Presentan un buen poder
lubrificante; son
adecuados para trabajar los metales duros de elevada tenacidad.
Protegen eficazmente
contra las oxidaciones las superficies de las piezas
maquinadas.
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PROCESOS DE MANUFACTURA POR ARRANQUE DE VIRUTA
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ELECCION DEL FLUIDO DE CORTE
Esta eleccin se basa en criterios que dependen de los siguientes
factores:
a ) Del material de la pieza en fabricacin. Para las aleaciones
ligeras se utiliza
petrleo; para la fundicin, en seco. Para el latn, bronce y
cobre, el trabajo se realiza en
seco o con cualquier tipo de aceite que este exento de azufre;
para el nquel y sus
aleaciones se emplean las emulsiones. Para los aceros al carbono
se emplea cualquier
aceite; para los aceros inoxidables austenticos se emplean los
lubrificadores al bisulfuro
de molibdeno.
b ) Del material que constituye la herramienta. Para los aceros
al carbono dado que
interesa esencialmente el enfriamiento, se emplean las
emulsiones; para los aceros rpidos
se orienta la eleccin de acuerdo con el material a trabajar.
Para las aleaciones duras, se
trabaja en seco o se emplean las emulsiones.
c ) Segn el mtodo de trabajo. Para los tornos automticos se usan
los aceites puros
exentos de sustancias nocivas, dado que el operario se impregna
las manos durante la
puesta a punto de la mquina; para las operaciones de rectificado
se emplean las
emulsiones. Para el taladrado se utilizan los aceites puros de
baja viscosidad; para el
fresado se emplean las emulsiones y para el brochado los aceites
para altas presiones de
corte o emulsiones.
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CORTE CON SIERRAS
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CORTE CON SIERRAS
El corte de los materiales es un factor importante en los
procesos de manufactura, ya que la mayora de las veces es una
operacin preliminar y si la preparacin de los trozos de material,
no se efecta racionalmente, influye en sentido negativo sobre la
produccin. Las herramientas utilizadas en las maquinas de corte se
llaman sierras, las cuales, por su forma constructiva, son
consideradas muy similares a las fresas; pues se caracterizan por
poseer una sucesin ordenada de dientes de corte. Existen tres tipos
de maquinas utilizadas para el corte de materiales, cada una basada
en el movimiento de corte que efectan. Todas funcionan en tal forma
que una sucesin de dientes pasan a travs del corte, pero los
diferentes tipos varan en facilidad, capacidad y aplicacin. La
clasificacin es la siguiente: 1) Sierras alternativas o de arco. 2)
Sierras de disco (circulares) 3) Sierras de cinta o de hoja
continua. 1) SIERRAS ALTERNATIVAS O DE ARCO.- Este tipo de sierras
se caracterizan por el movimiento alternativo de la hoja de sierra
en el corte. El corte se efecta en una direccin solamente y la
sierra no corta durante la carrera de retorno. Todas las sierras
alternativas o de arco siguen la misma configuracin general: una
base y una mesa para soportar las piezas, las cuales permanecen
estacionarias durante el corte, y un arco para el montaje y
movimiento de la hoja de la sierra. Se utilizan tanto mecanismos de
accionamiento mecnico, como hidrulico junto con una gama de
velocidad y se emplean dos tipos diferentes de avances. Avance por
gravedad.- En este avance el peso mismo del arco proporciona la
presin para el avance de la sierra dentro del corte, para un corte
ms rpido se puede forzar el arco durante el corte por medio de la
utilizacin de un contrapeso deslizante. Avance hidrulico.- En este
caso, el avance de la sierra dentro del corte es proporcionado
mediante el uso de un pistn hidrulico cuya parte inferior est
sujeta ala bancada de la mquina y la flecha que aplica la fuerza
est sujeta al arco.
Se dispone de una gran variedad de modelos y tamaos, desde la
mquina sencilla de sujecin manual para un solo corte, hasta la
mquina completamente automtica, con manejo automtico de las barras
de sujecin y ciclo automtico. An la ms sencilla de las mquinas
automticas, est diseada para cortar largas barras en trozos cortos
sin la constante atencin del operador.
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CORTE CON SIERRAS
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Las hojas se hacen de acero al carbn, y en algunas ocasiones con
aceros aleados con tungsteno molibdeno para lograr altas
velocidades en el corte. Se fabrican en largos normalizados 30.48
cm. (12), 35.56 cm. (14), 40.64 cm. (16), 60.96 cm (24), 76.20 cm.
(30). Junto con la longitud de la herramienta, la cual depende de
la capacidad de la mquina, es necesario seleccionar adecuadamente
el nmero de dientes por pulgada de la hoja, a continuacin se
mencionan los de uso ms general. 1) Hoja de 4 dientes/pulg. para
cortar barras slidas pesadas. 2) Hoja de 6 dientes/pulg. para
cortar acero de mquinas, metales blandos, metales de seccin gruesa,
bronce, latn, aluminio, etc. 3) Hoja de 10 dientes/pulg. para
cortar acero de alta velocidad, acero de herramientas, perfiles
pesados, tubos de pared gruesa, hierro fundido, perfiles
estructurales pesados, etc. 4) Hoja de 14 dientes/pulg. para cortar
aceros para herramientas y aceros de alta velocidad. En la figura 1
se ilustra una sierra de tipo alternativo.
FIG. No. 1 SIERRA ALTERNATIVA
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CORTE CON SIERRAS
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RESISTENCIA DEL MATERIAL kg/mm2
HASTA 70 70...100 100 ... 130
V media ............ m/min. V mxima ......... m/min. Nmero de
carreras dobles por minuto con una carrera
de la hoja. 140 mm. 150 160
30 47
106 98 93
20 31.6
73 67 63
14 22
50 47 43
2) SIERRAS CIRCULARES DE DISCO .- Todas las sierras circulares
se distinguen por una hoja de sierra circular montada en un eje
accionado mecnicamente y que gira a travs del centro. Las mquinas
de este tipo se dividen en tres clases: La Sierra para cortar en
fro que tiene una hoja de metal con dientes en la periferia, la
mquina cortadora de disco abrasivo, y la sierra de friccin, que
utiliza una hoja de metal que puede tener o no dientes. Una sierra
tpica para corte en fro es capaz de efectuar cortes muy precisos
dejando un acabado comparable con el fresado. En comparacin, la
sierra para corte en fro es la ms rgida y potente de los tres tipos
de sierras mecnicas, y se utilizan principalmente para operaciones
de corte de produccin. Su mecanismo engranado permite la aplicacin
de gran potencia y velocidad de corte. Este tipo de diseo se presta
a la automatizacin y a la combinacin con otras mquinas en la
maquinaria especial de produccin. En las sierras de disco el
movimiento fundamental (giratorio) y el de alimentacin (avance), lo
tiene la herramienta, la cual gira alrededor de su eje y avanza
transversalmente hacia el material a cortar. La mquina est
constituida esencialmente de la bancada A, sobre la que se desplaza
el cabezal porta-herramientas B en donde se coloca la sierra D, que
es accionada por la palanca C; tambin sobre la bancada se encuentra
la prensa E que sostiene firmemente a la pieza con ayuda del
volante F; en la parte posterior de la maquina, se encuentra la
bomba hidrulica G que suministra el refrigerante a la zona de
trabajo una mquina de este tipo se ilustra en la figura 2.
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CORTE CON SIERRAS
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FIG. 2 SIERRA DE DISCO Los cortadores empleados pueden dividirse
en dos tipos distintos: a) Tipo Integral. b) Tipo de Sectores
Insertados. Los discos integrales se construyen de dimetro de 20 a
315 mm., con espesores de 0.20 a 6 mm. a fin de que los dientes
estn triscados como los de las hojas de sierra, se adelgazan de la
periferia hacia el centro. Para discos corrientes, delgados y de
pequeo dimetro, es suficiente la forma sencilla del diente agudo,
para los de gran rendimiento se prefiere el dentado reforzado y
convenientemente perfilado, para facilitar la salida de la viruta y
consumir la mnima energa. El afilado de los discos debe hacerse
sobre el dorso de cada diente. Para esta operacin se emplean
maquinas especiales, provistas de un divisor automtico que permite
el giro de la
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CORTE CON SIERRAS
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herramienta en fracciones de vuelta, para presentar cada diente
a la muela, la cual a su vez, recibe un movimiento alternativo para
el perfilado. Los discos de sectores insertados, por ser de gran
dimetro, requieren una tcnica constructiva especial, reservada a
casas especializadas. Los dientes de estas sierras deben tener un
perfil racional a fin de cumplir las exigencias de mxima
productividad. Estas sierras en su conjunto, estn constituidas por
un disco de acero especial tratado, en cuya periferia estn
dispuestos una serie de sectores dentados (de acero extra-rpido).
Dichos sectores van remachados y fijos sobre el disco, de modo que
pueden resistir el esfuerzo tangencial que se produce durante el
corte. En la figura No.3 puede observarse la forma especial del
diente delineado con amplias curvas unidas, de modo que facilite la
formacin de la viruta. El dentado se compone de dos series de
dientes alternados entre s: Una serie de desbaste 0.2 mm ms altos,
en forma de cspide con dos chaflanes a 45, y una serie de acabado
de forma plana, dispuestas sobre el dimetro menor.
FIG. 3 SECTOR PARA INSERTAR El objeto de arrancar viruta queda
supeditado a las dos series de dientes del siguiente modo: mientras
las primera serie inicia el corte sobre un espesor reducido y sin
producir rozamiento sobre los flancos, la segunda lo completa,
destacando dos virutas laterales distintas.
-
CORTE CON SIERRAS
18
El nmero de dientes y el paso, varan segn el tipo de material a
arrancar y segn la forma. La eleccin puede hacerse refirindose al
nmero de dientes de un solo sector segn la siguiente clasificacin:
1) DENTADO ENTRADO: 3 dientes por sector. Es apto para grandes
barras, de seccin
cuadrada redonda. 2) DENTADO BASTO NORMAL: 4 5 dientes por
sector. Es adecuado para barras de
tamao medio y perfiles especiales. 3) DENTADO SEMIFINO: 6 8
dientes por sector. Es apto para perfiles laminados llenos, de
pequeo dimetro y perfiles de espesor medio. 4) DENTADO FINO: 10
12 dientes por sector. Es adecuado para placas, tubos y
perfiles
delgados. Las mquinas de corte por abrasin utilizan un disco muy
delgado que es realmente una forma de rueda abrasiva. Las mquinas
funcionan a grandes velocidades, unos 3,000 m/min. de velocidad
perifrica y quitan mucho material, aunque las hojas son muy frgiles
y se desgastan, con mucha rapidez, las mquinas especiales de corte
por abrasin diseadas para utilizar rueda de diamante, son valiosas
para cortar substancias muy duras no metlicas, as como muchas de
las nuevas aleaciones especiales utilizadas en las industria
espacial. Las sierras de corte por friccin funcionan a velocidades
an mayores, a ms de 6,000 m/min. de velocidad perifrica y
rpidamente funden o queman al metal que cortan. Las hojas que se
emplean en el corte por friccin pueden o no tener dientes. Si se
les proporcionan con dientes, estos se utilizan principalmente para
transportar oxgeno dentro del corte para quemar el metal. Las
sierras para corte en caliente, que se emplean en las laminadoras
de acero para cortar los tochos mientras estn calientes, son tambin
de esta categora; debido a que combinan potencia y rigidez.
SIERRA DE DISCO VELOCIDAD DE CORTE ( V en m/min. Y AVANCE S en
mm/min.)
MATERIAL SIERRAS DE
MESA SIERRAS DE PATN Y DE PALANCA
SIERRAS EN CALIENTE
ACEROS SEGN SU DUREZA
V 9 ... 30 S10 ... 400
V ... 6000 S.50.250
ZINC Y BRONCES V ... 300 S ... 400
V 200 ... 800 S 300 ... 600
METALES LIGEROS V ... 500 S ... 1000
V ......... 500 S ......... 608
-
CORTE CON SIERRAS
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3) SIERRAS DE CINTA.- Las sierras de cinta estn constituidas por
una delgada y flexible hoja sinfn que pasa a travs del corte. Esta
hoja o cinta pasa sobre dos ruedas, unas de las cuales proporciona
el movimiento y la otra es conducida. Las piezas a cortar se montan
en la mesa que se encuentra entre las dos ruedas. Con las mquinas
de corte por cinta se pueden cortar barras metlicas hasta de 800 mm
. Las ventajas que presentan estas maquinas con respecto a las de
movimiento alternativo, son las siguientes: 1a. Eliminacin del
tiempo pasivo de retorno de la hoja. 2a. Eliminacin del desgaste
debido al calentamiento, ya que la cinta al ser de una longitud de
casi 13 veces el dimetro mximo de corte, las 12/13 partes de la
cinta recorren una zona de reposo y se enfran. Esta mquina est
provista con un pequeo aditamento para unir la hoja, de manera que
se pueda hacer el aserrado de contornos interiores. Esto se hace
taladrando la pieza con una broca del dimetro suficiente para
recibir la hoja y entonces cortando sta y volvindola a unir segn se
requiera. Las sierras de cinta de trabajo pesado para operacin de
gran velocidad de corte que utilizan cintas de sierra de acero
rpido, tienen muchas aplicaciones para el corte de formas
estructurales slidas y para tubos. Este tipo de mquina conserva
muchas de las caractersticas universales asociadas con las sierras
de cintas, y adems puede hacer operaciones de corte de tipo pesado
y usar avance automtico de las barras, debido a las grandes
presiones requeridas para el corte de gran velocidad, la ms leve
imprecisin de los dientes o el desgaste de la cinta puede ocasionar
la desviacin de corte, limitando la exactitud del mismo, para
reducir este defecto debe emplearse algn tipo descompensado o
dispositivo para dirigir la cinta. Algunas de las caractersticas de
este tipo de mquinas herramienta son : 1) Corta cualquier clase de
material, desde el asbesto al zinc, cualquiera que sea su espesor,
tenacidad, dureza, resistencia y su carcter ms o menos abrasivo. En
esta mquina, se pude cortar acero, goma, piedra y plsticos. 2)
Corta todo el tiempo, porque emplea una cinta sinfn, con millares
de dientes agudos que se mueven en una direccin, no hay carrera de
retorno, lo que significa que no hay tiempo perdido en carreras
durante las cuales no hay accin de corte. 3) Corte directamente,
siguiendo las lneas de trazo, debido a que no existe vibracin por
parte de la cinta de corte, es fcil seguir la pieza contra la
sierra de cinta siguiendo unas lneas de trazo, ya sea haciendo
piezas tridimensionales o confirmando piezas iguales en una sola
operacin. 4) Esta mquina, usando la herramienta de cinta adecuada,
puede aserrar, limar, y pulir la pieza para su acabado. 5) Esta
mquina-herramienta ofrece visibilidad completa y permite al
operario vigilar el progreso de la operacin, mientras sigue las
lneas de trazo. La sierra de cinta para el corte de metales se
fabrica en varios tamaos, que permiten trabajar piezas cuyas
dimensiones varan entre 200 x 400 mm. y 600 x 1500 mm.
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CORTE CON SIERRAS
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La mayor parte de las mquinas disponen de velocidades variables,
pero algunas estn equipadas con velocidades fijas. Las mquinas de
velocidad variable tienen un rango de 10 a 300 m/min. Lo que
permite un corte eficaz de toda clase de materiales. Algunas
mquinas estn accionadas hidralicamente, otras manualmente. Los
trminos corrientes, tales como: sierras de cinta, cintas para limar
y pulir indican tipos especficos de herramientas utilizadas en la
sierra de cinta. Hay 4 funciones en una herramienta de cinta que la
diferencian de todas las dems herramientas de corte. 1)
Proporcionan una accin de corte continua. 2) Corta directamente
segn lneas de trazo interiores o exteriores. 3) No hay limitacin en
la longitud de corte. 4) Separa material en secciones. TIPOS DE
HOJAS De los diversos tipos de hojas que se fabrican para fines
industriales, se hace mencin a continuacin de algunos de ellos
:
TIPO DE HOJA USOS GENERALES De precisin Metales ferrosos, no
ferrosos, y sus aleaciones
en algunos casos madera y plsticos. De friccin Metales de gran
dureza, acero inoxidable,
aleaciones de cromo, vanadio. De dientes de estribo Madera,
plstico, metales no ferrosos. De dientes de ua Metales y aleaciones
ligeros, madera. De dientes de zig zag Materiales blandos. De filo
de cuchillo Materiales blandos y fibrosos. Con temple de resorte
Metales ligeros, aluminio y magnesio. De filo de hlice Metales y
aleaciones ligeras, corta en cualquier
direccin sin necesidad de dar giros a la pieza. De dientes de
diamante Materiales duros y frgiles. TRMINOS DE LAS HERRAMIENTAS DE
CINTA. DIENTE.- Es la parte de la herramienta de cinta que ejecuta
la operacin de corte. La operacin de hacer estos dientes se llama
dentado.
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CORTE CON SIERRAS
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CARA DEL DIENTE.- Es la superficie del diente sobre la cual
choca la viruta al separarse de la pieza.
DORSO DEL DIENTE.- Se le llama as a la superficie opuesta de la
cara.
GARGANTA DEL DIENTE.- Es la cavidad formada en la base curvada
del diente entre la cara y el dorso del diente siguiente. Trabaja
separando las virutas del corte. SESGO DEL DIENTE.- Es la mayor o
menor inclinacin dada al diente para crear un desahogo lateral en
el cuerpo de la cinta mientras corta a travs del material. TIPOS DE
SESGADO. TIPO RASPADOR.- Es aquel que tiene un diente sin sesgo,
seguido de dos con sesgo opuesto. TIPO ONDULADO.- Es aquel que
tiene un diente sin sesgo, seguido de tres dientes con sesgo a la
derecha y los siguientes tres con sesgo a la izquierda. SESGADO
RECTO.- Todos los dientes estn dispuestos simtricamente, con un
diente a la derecha seguido de un diente a la izquierda.
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TORNEADO
22
T O R N E A D O El torneado es una operacin con arranque de
viruta que permite la elaboracin de piezas de revolucin
(cilndricas, cnicas y esfricas), mediante el movimiento uniforme de
rotacin alrededor del eje fijo de la pieza. Mediante el torneado se
pueden generar diferentes tipos de superficies, tales como:
cilndricas externas e internas, cnicas externas e internas. Durante
el torneado se llevan a cabo tres movimientos relativos entre pieza
y herramienta, que permiten se realice la operacin, estos son:
Movimiento principal o de corte.- Este movimiento es giratorio
constante y lo posee la pieza a trabajar. Movimiento de avance.-
Este movimiento es rectilneo que obliga a la herramienta a
desplazarse a lo largo de la superficie del material, para
encontrar siempre nuevo material a cortar. Movimiento de
penetracin.- Es el movimiento que determina la profundidad de corte
al empujar la herramienta hacia el interior de la pieza, y regular
as la profundidad de cada pasada y la seccin de la viruta.
FIG. No. 1 MOVIMIENTOS EN EL TORNEADO.
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TORNEADO
23
En el torno se pueden efectuar las operaciones siguientes:
Torneado Cilndrico exterior o cilindrado. Este se puede efectuar
con o sin contrapunto, dependiendo de la longitud de la pieza, esta
operacin se realiza con pasadas de desbaste y de afinado.
FIG. No. 2 CILINDRADO EXTERIOR Torneado cilndrico interior o
mandrinado.- Este se efecta con herramienta acordada o usando una
barra para interiores, con pasadas de desbaste y afinado.
FIG. No. 3 CILINDRADO INTERIOR
Refrentado o careado.- Mediante esta operacin se logra que las
caras frontales queden planas y normales al eje de la pieza, se
realiza con pasadas de desbaste y afinado.
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TORNEADO
24
FIG. No. 4 REFRENTADO FIG. No 5 TORNEADO CNICO
Torneado cnico.- Esta operacin se puede realizar con el
desplazamiento del contrapunto con la rotacin del carro
porta-herrmienta, se efecta con pasadas de desbaste y de afinado.
Roscado o fileteado.- Consiste en generar una rosca con un paso
determinado, ya sea exterior o interior, esto se hace utilizando el
husillo de roscar con la caja de engranes de roscar, y en algunas
ocasiones se utilizan herramientas como el machuelo y la tarraja en
dimetros pequeos. Tronzado.- Es la operacin final que se realiza en
el torneado, cuya finalidad es la de separar la pieza ya maquinada
del resto del material.
FIG. No. 6 TRONZADO
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TORNEADO
25
En el torno se pueden efectuar algunas otras operaciones como:
moletear, taladrar, rimar, rectificar, fresar. HERRAMIENTAS PARA
TORNEAR. Las herramientas usadas en el torneado son de tipo
monocortantes, y normalmente constituidas por una barra de seccin
cuadrada rectangular, generalmente llamadas buriles o cuchillas y
en algunos trabajos se usan barras de seccin circular. La eleccin
de la herramienta est en funcin del tipo de material a trabajar ya
que la parte cortante de la herramienta debe tener una dureza
superior a ste. La construccin de la punta cortante de la
herramienta para torneado se muestra en la figura No. 7, y
generalmente consta de: 1) Superficie frontal o de ataque 4) Vrtice
2) Superficie principal o de incidencia 5) Arista de corte auxiliar
3) Superficie auxiliar 6) Arista de corte principal
FIG. No. 7 PUNTA CORTANTE DE LA HERRAMIENTA PARA TORNO.
Durante el torneado se generan dos superficies en la pieza que
se maquina: Superficie de corte (Sc); es la superficie que se forma
debajo del filo. Superficie de trabajo (St); es la superficie que
se obtiene en la pieza mediante el proceso de corte.
-
TORNEADO
26
En la figura No. 8 se muestran ambas superficies as como los
ngulos principales. Los ngulos principales que se forman entre las
superficies de la pieza y las superficies de la herramienta son:
ngulo de incidencia (), es el formado por la superficie de corte y
la incidencia. ngulo de filo (), se encuentra entre las superficies
de incidencia y de ataque. ngulo de ataque (), es el ngulo formado
entre la normal a la superficie de corte y la superficie de ataque.
ngulo de corte (), est formado entre la superficie de ataque y la
superficie de corte. Estos ngulos se ilustran en la figura No. 8
tanto para una herramienta de filo frontal (A) como para una
herramienta de filo lateral (B).
FIG. No. 8 NGULOS PRINCIPALES, Sc y St
Otros ngulos importantes en el afilado de la herramienta son:
ngulo de posicin (), es el formado por la arista de corte principal
con la superficie de trabajo. Cuando el ngulo de posicin es grande,
el ancho de la viruta es pequeo y la fuerza de corte se reparte
sobre un pequeo trozo de la herramienta, la cual sufre un trabajo
muy fuerte y dura poco. Un ngulo de posicin pequeo da lugar para la
misma profundidad de corte, a que la viruta sea ancha, dando lugar
a un esfuerzo de flexin grande, sobre todo cuando la pieza es larga
y delgada. El caso ms general es cuando el ngulo de posicin es de
45. ngulo de punta (), es el formado por la arista principal y la
arista auxiliar, el cual suele valer 90, cuando una herramienta
tiene un ngulo de punta pequeo se desafila rpidamente. Los ngulos
de posicin y de punta se ilustran en la figura No. 9.
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TORNEADO
27
FIG. No. 9 NGULO DE POSICIN Y DE PUNTA DE LA HERRAMIENTA a) ANG.
DE POSICIN GRANDE, b) ANG. DE POSICIN PEQUEO c) ANG. DE POSICIN
NORMAL (45). Direccin de corte.- La pieza a trabajar puede ser
torneada haciendo avanzar la herramienta hacia la derecha o hacia
la izquierda. En el primer caso, la herramienta vista desde la
parte cortante y con la arista auxiliar hacia arriba, presenta la
arista principal (o filo principal) a la izquierda, se le llama por
tanto herramienta a la izquierda (A). En el segundo caso la
herramienta presenta la arista principal a la derecha y por esto se
llama herramienta derecha (B). Ambos casos se ilustran en la figura
No. 10.
FIG. No 10 DIRECCIONES DE CORTE.
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TORNEADO
28
La forma de las herramientas para torneado varia sensiblemente
segn la forma de la pieza a trabajar y el tipo de operacin a
efectuar, para distinguirlas entre s, toman diversas denominaciones
dependiendo de: 1.- De la forma de la punta: la cual puede ser de
ua, de corte, de pasada, etc. 2.- De la forma del cuerpo; el cual
puede ser recto, de cuello de cisne, curvado, de costado o acodado.
3.- De la posicin del filo de corte respecto al eje del cuerpo; a
la derecha, a la izquierda. 4.- Del tipo de trabajo que la
herramienta debe realizar; de desbaste, de acabado, de tronzar,
etc. A continuacin se muestra esquemticamente algunas de estas
herramientas.
HERRAMIENTAS PARA DESBASTE
A.- Recta, derecha para cilindrar, B.- Acodada, derecha para
cilindrar, C.- De bisel, derecha para cilindrar, D.- Acodada,
derecha para refrentar.
HERRAMIENTAS PARA ACABADO.
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TORNEADO
29
A.- De ua, simtrica para cilindrar, B.- De una, acodada derecha
para cilindrar, C.- De cuchillo, derecha para refrentar, D.- De
cuchillo, acodada para refrentar, E.- De refrentar.
HERRAMIENTAS DE FORMA
A.- De tronzar, B.- Para entallar derecha, C.- Para entallar
central D.- Para filetear, E.- Para radios convexos, F.- Para
radios cncavos.
HERRAMIENTAS PARA TORNEADO INTERIOR
A.- Acodada derecha, para agujeros pesados, B.- Recta derecha
para agujeros ciegos, C.- Acodada para ranuras interiores, D.- De
garfio, para fileteado interior.
-
TORNEADO
30
MAQUINAS PARA TORNEAR. Las mquinas que permiten la transformacin
de un slido indefinido, hacindolo girar alrededor de su eje y
arrancndole perifricamente material, a fin de transformarlo en una
pieza, bien definida, se denominan tornos. Los tipos de tornos
empleados en la Industria son muy numerosos y se distinguen entre
si por la forma, tamao, precisin, potencia, etc. A continuacin se
da la clasificacin ms general de los tornos y se describirn
brevemente los tipos principales. Paralelo Vertical * De una
torreta * De doble torreta
T O R N O S Revolver * Con cabezal cilndrico * Con cabezal
prismtico vertical Automtico TORNO PARALELO Esta mquina se
caracteriza por tener el eje de giro del plato porta pieza en
posicin horizontal; debido a lo anterior tambin se le llama Torno
Horizontal, es la mquina herramienta ms utilizada en los procesos
de manufactura aunque no presenta grandes posibilidades para
trabajos en serie por la dificultad que presenta para el cambio de
las herramientas. En la figura No.11 se ilustra esta mquina
sealando sus partes principales que son: 1.- Bancada. 2.- Cabezal
fijo. 3.- Carro principal. 4.- Contrapunto o cabezal mvil. 5.-
Carro porta-herramienta. 1.- Bancada.- Es una pieza compacta de
fundicin que lleva en su parte superior y en toda su longitud libre
las guas que alinean a la izquierda el cabezal fijo, al centro, el
carro principal, y a la derecha, el contrapunto. Las guas
constituyen la parte mas delicada de la bancada y pueden ser: a) De
cola de milano b) Planas c) Trapezoidales o prismticas Las guas
prismticas, son las ms empleadas, pues presentan la ventaja de
impedir deslizamientos laterales del carro y garantizan la perfecta
alineacin de los puntos.
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TORNEADO
31
2.- Cabezal fijo.- Se encuentra montado sobre la bancada, y
comprende el rbol principal, cuya finalidad es la de sostener el
plato que sirve para sujetar la pieza a trabajar. Existen cabezales
que contienen directamente distintos pares de engranajes
convenientemente programados, que permiten un cambio fcil del nmero
de revoluciones mediante palancas exteriores; y en ocasiones el
cabezal puede recibir el movimiento de un cambio de velocidades
separado dispuesto debajo. 3.- Carro principal.- Puede desplazarse
longitudinalmente sobre las guas de la bancada para Proporcionar el
movimiento de avance de la herramienta.Un carro secundario puede
deslizarse transversalmente, por lo que la herramienta puede
moverse segn una lnea oblicua, o sea como resultante de los
movimientos mencionados, longitudinal y transversal.
4.- Contrapunto o cabezal mvil.- Est montado sobre las guas de
la bancada y tiene como funcin sujetar a las piezas que giran, se
utiliza preferentemente en piezas largas o cuando se desea evitar
las variaciones del extremo de la pieza durante el movimiento
giratorio. Puede desplazarse a lo largo de la bancada y fijarse en
la posicin ms conveniente en relacin a la pieza a maquinar.
FIG. No. 11 TORNO PARALELO O TAMBIN LLAMADO TORNO HORIZONTAL
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TORNEADO
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5.- Carro Porta-Herramienta.- Est montado sobre el carro
principal y como su nombre lo indica lleva sujeta a la herramienta
de corte, dicha sujecin se hace de diversas formas dependiendo del
fabricante y en ocasiones sujeta a ms de una herramienta. Otro
componente importante del torno es la caja de avances, que se
encuentra situada en el lado izquierdo del torno debajo del cabezal
fijo y tiene por objeto comunicar el movimientodel rbol principal
del cabezal y husillo de roscar y a la barra de cilindrar,
imprimindoles un nmero de revoluciones que dependen de los
distintos juegos de engranes predispuestos en serie en la caja, lo
que se traduce en la velocidad de avance de la herramienta. En el
torno paralelo se pueden utilizar los siguientes accesorios
dependiendo del tipo de pieza que se trabaje: Plato Universal de
dos o tres mordazas. Plato Independiente de cuatro mordazas. Luneta
fija y Luneta mvil o viajera. Plato de arrastre, Brida de arrastre
( perro de arrastre). Las dimensiones con las cuales se define
bsicamente la capacidad (en cuanto a dimensiones) de un torno
paralelo son : 1.- Dimetro mximo de la pieza a trabajar (volteo).
2.- Longitud mxima de la pieza a trabajar (distancia entre
centros). TORNO REVOLVER. Este tipo de torno se emplea para
produccin en serie, existen de muy diversos tipos y tamaos, algunos
de ellos estn diseados para fabricar piezas procedentes de barra,
en este caso tienen el rbol principal hueco, estn provistos de
dispositivos de sujecin mediante boquillas cnicas de expansin y de
otro dispositivo para avance de la barra cuando la boquilla se
abre. Tambin hay tornos revolver que permiten el maquinado d piezas
previamente estampadas o fundidas, para lo cual se tienen los
platos especiales que permiten la rpida sujecin de la pieza. El
torno revolver se caracteriza por estar previsto del carro
longitudinal normal con su torreta porta-herramienta y adems posee
un segundo carro longitudinal que lleva una torreta
porta-herramienta hexagonal giratoria. En ambas torretas se colocan
las herramientas en forma ordenada segn el tipo de pieza a
maquinar.
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TORNEADO
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FIGURA No.12 TORNO REVOLVER
A) BANCADA B) CABEZAL MOTOR C) PLATO PORTA PIEZA D)
PORTA-HERRAMIENTAS GIRATORIO PARA FIJAR CUATRO HERRAMIENTAS E)
CARRO TRANSVERSAL F) PUENTE DEL CARRO LONGITUDINAL G) VOLANTE DE
MANDO DEL CARRO TRANSVERSAL H) VOLANTE DEL MANDO DEL CARRO
LONGITUDINAL I) CREMALLERA PARA EL AVANCE DE CARRO LONGITUDINAL L)
PALANCA DEL EMBRAGUE DE LA BARRA DE CILINDRAR M) CAJA DE CAMBIOS
PARA LOS AVANCES AUTOMTICOS N) BARRA DE CILINDRAR (PARA AVANCES
AUTOMATICOS) O) PROTECCIN DE LA CORREA DE TRANSMISIN P) TORRETA
REVOLVER Q) CARRO DEL REVOLVER R) PALANCA DE MANDO DEL AVANCE DEL
CARRO REVOLVER S) PATN FIJO SOBRE CUYAS GUAS SUPERIORES SE MUEVE EL
CARRO DEL REVOLVER Q.
T) GUAS DE LA BANCADA SOBRE LAS QUE DESLIZAN EL PUENTE DEL CARRO
LATERAL F Y EL PATIN FIJO S. U) TORNILLOS DE AJUSTE DE LA CARRERA
DELCARRO DEL REVOLVER, UNO PARA CADA UNA DE LAS HERRAMIENTAS
FIJADAS EN LATORRETA REVOLVER
-
TORNEADO
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En un torno, revolver pueden realizarse casi todas las
operaciones de torneado, ya que en el maquinado de las piezas es
necesario utilizar sucesivamente diversas herramientas de corte.
Existen tornos revolver de rbol horizontal como el que se ilustra
en figura No. 12 y tornos revolver de rbol vertical. TORNO VERTICAL
Esta mquina se caracteriza por tener el eje de giro del plato porta
pieza en posicin vertical, este tipo de torno es empleado para el
maquinado de piezas pesadas de gran dimetro y longitud
relativamente pequea, se pueden generar superficies exteriores e
interiores, cilndricas y cnicas. Las dimensiones principales de los
tornos verticales son el dimetro y la altura mxima de la pieza,
existen tornos que pueden maquinar piezas de 6 m de dimetro y an
mayores. Para un mejor aprovechamiento de este tipo de torno, se
fabrican con un cabezal revolver y dos porta-herramientas, uno con
movimiento horizontal y otro con movimiento vertical, como el que
se ilustran en la figura No. 13. Los tornos verticales pueden ser
de uno o dos montantes. TORNO AUTOMTICO Son aquellas
mquinas-herramienta en las que despus de ponerse en marcha, todos
los movimientos del ciclo de maquinado de las piezas, as como la
alimentacin del material a maquinar y la extraccin de la pieza
terminada se efecta sin la intervencin del operario. Los
movimientos principales de este tipo de tornos estn controlados
automticamente y son: 1.- Avance del material (generalmente
barras), originado por un contra peso. 2.- Movimiento de rotacin
del rbol principal. 3.- Movimiento de rotacin del rbol de levas,
sincronizado con el movimiento de rotacin del rbol principal. 4.-
Movimiento de avance longitudinal del cabezal mvil. Dentro de este
grupo de tornos se encuentra una gran variedad de ellos, pero una
clasificacin general es en cuanto al nmero de husillos, los hay de
un husillo y de varios husillos. Adems de los cuatro tipos de
tornos mencionados, se hace notar que existe una gran variedad de
tornos especiales llamados de esta manera ya que han sido diseados
para el maquinado de cierto tipo de piezas, por ejemplo: Tornos
copiadores, Tornos al aire, Tornos roscadores, Tornos
destalonadores, etc.
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TORNEADO
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FIG. No. 13 TORNO VERTICAL A) Bastidor o Montante E y F) Carros
porta-herramienta B) Base G) Torreta porta-herramienta giratoria C)
Plataforma Giratoria de cinco posiciones D) Travesao H) Carro
porta-herramienta transversal I) Soporte
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TORNEADO
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CALCULO DE PARMETROS
Potencia efectiva utilizada durante la operacin expresada en C.
V.
Ne = Nu
Donde : Nu = Potencia til de la mquina C.V. = Rendimiento
mecnico de la mquina.
Nu = FcVc
4500 C. V.
Donde : Fc = Fuerza de corte Kg. Vc = Velocidad de corte m/min.
Fc = qs q = Seccin de viruta mm2 s = Esfuerzo unitario de corte Kg
/ mm2
Nu = q
C V sVc
4500. .
Por lo tanto Ne = q sVc
4500 C.V.
q = ts t = Profundidad de corte para una pasada mm. s = Avance
de la herramienta mm / rev. Tiempo de maquinado. La expresin
general para determinar el tiempo de maquinado se presenta a
continuacin :
Tp = L
ns (min)
L = Longitud a maquinar en mm n = Nmero de revoluciones de la
pieza RPM. s = Avance de la herramienta mm / rev. Esta expresin se
vera afectada por el nmero de pasadas m
m = Pr .
Pr .
of decorte total dedesbasteodeafinado
of decorte parcial dedesbasteodeafinado
El valor de m siempre deber ser un nmero entero, ya que no hay
fracciones de pasada.
-
TORNEADO
37
Por lo tanto : T = L
nsm min
Esta expresin tambin se puede representar de la siguiente manera
:
T = n
nm' min
Donde: n = Nmero de revoluciones necesarias para realizar una
carrera completa y es igual a :
n = L
S
Como el torneado se realiza en dos etapas como es el desbaste y
el afinado, habr que determinar dos tiempos; tiempo de desbaste y
el tiempo de afinado, utilizando para cada uno de sus parmetros
correspondientes, finalmente se sumarn estos tiempos para obtener
el tiempo de maquinado para la operacin de torneado. Ejemplo:
Calcular la potencia efectiva y el tiempo de maquinado empleado en
tornear una flecha de 101.6 mm de dimetro exterior y se pretende
reducir a un dimetro final de 76 mm. en un material que tiene un
esfuerzo unitario al corte de 150 Kg/mm2 y una longitud de 150 mm,
se considerar un rendimiento mecnico del 85%. Los valores de la
velocidad de corte y del avance son los siguientes.
Pt
Df Di
L
-
TORNEADO
38
Para desbaste Vc = 110 m
min S = 0.3
mm
rev
Para afinado Vc = 225 m
min S = 0.1
mm
rev
Antes de hacer cualquier clculo se procede a establecer la forma
en que se har el torneado, lo cual se hace de la siguiente
forma.
Pt = Di Df
2
Que se le llamar profundidad de corte total o sea todo lo que
hay que quitarle a la pieza.
Pt = Di Df
2 =1016 76
2
. = 256
2
.= 12.8 mm
Estos 12.8 mm se retirarn de la siguiente manera En el Desbaste
12 mm En el Afinado 0.8mm En el Desbaste se harn tantas pasadas
como sean necesarias segn los siguientes factores: El volumen de
material a remover, la potencia de la mquina a utilizar y por
supuesto el tiempo, por lo que se debern hacer las mnimas posibles.
El valor de la profundidad de corte para una pasada se recomienda
que tenga el siguiente valor; de 0.3 mm a 5 mm.
De donde m = Pr .
Pr .
of corte total dedesbaste
of corte parcial dedesbaste = 12
3
mm
mm= 4 Pasadas
El valor de 3 mm cae dentro del rango establecido. En el Afinado
se harn de 2 a 3 pasadas, dependiendo de el acabado superficial que
se desea obtener, y cuando ste no es de muy buena calidad o bien la
pieza ser sometida a un maquinado posterior se podra dar una solo
pasada. El valor de la profundidad de corte para una pasada se
recomienda que tenga un valor mximo de 0.3 mm.
De donde m = Pr .
Pr .
of corte total deafinado
of corte parcial deafinado =
08
0 266
.
.
mm
mm= 3 Pasadas
Clculo de la potencia efectiva de desbaste la cual ser la mxima
por lo que no es necesario determinar la potencia efectiva para el
afinado.
-
TORNEADO
39
Ne = q sVc
4500=
( )( )( )( )( )
0 9 150 100
4500 085
2 2. / /
.
mm kg mm m min= 3.88 C.V.
q = t s = (3 mm)(0.3mm/rev) = 0.9 mm2 Clculo del tiempo durante
las operaciones de desbaste: Se calcula el nmero de revoluciones
por minuto a las cuales gira la pieza, para lo cual se parte de la
expresin general de la velocidad de corte.
Vc = piDn n = Vc
Dipi= ( )( )
110
31416 01016
m min
m
/
. .= 344.63 RPM
T = L
nsm = ( )( ) ( )
150
344 63 0 34
mm
RPM mm rev. . / = 5.80 min.
Clculo del tiempo durante las operaciones de afinado: El nmero
de revoluciones por minuto a las que girar la pieza deber ser mayor
que en el desbaste. El dimetro que tendr la pieza ser muy cercano
al dimetro final, y ser igual al dimetro inicial menos lo que se le
haya retirado durante las operaciones de desbaste.
Dx = Di - 24 = 101.6 - 24 = 77.6 mm
n = Vc
Dxpi= ( )( )
225
31416 0 0776
m min
m
/
. .= 922.96 RPM
T = L
nsm = ( )( ) ( )
150
922 96 013
mm
RPM mm rev. . /= 4.87 min
Tiempo Total = Tdesbaste + Tafinado = 5.80 + 4.87 = 10.66 min.
Ejemplo: A una barra hueca que tiene un dimetro interior de 38.1 mm
se le agrandar este dimetro hasta 55.5 mm en una longitud de 120
mm, el material tiene un esfuerzo unitario al corte de 120 kg/mm2,
el rendimiento mecnico de la mquina se considera de 85% y se dan
los siguientes valores de la velocidad de corte y del avance.
Calcular la potencia efectiva y el tiempo de maquinado.
-
TORNEADO
40
L
Pt
Di Df
Para desbaste Vc = 90 m
min S = 0.3
mm
rev
Para afinado Vc = 220 m
min S = 0.1
mm
rev
En la solucin de este ejemplo se seguirn los mismos pasos del
ejemplo anterior.
Pt = Di Df
2 = como Df > Di
Pt = Di Df
2 =555 381
2
. . = 17 4
2
.= 8.7 mm
Estos 8.7 mm se retirarn de la siguiente manera En el Desbaste
8.2 mm En el Afinado 0.5 mm Desbaste: Rango de profundidad de corte
para una pasada (0.3 - 5 mm)
m= 8 2
2 05
.
.
mm
mm= 4 pasadas
Afinado: Valor mximo de la profundidad de corte para una pasda
0.3 mm
-
TORNEADO
41
m= 05
0 25
.
.
mm
mm= 2 pasadas
Clculo de la potencia efectiva desbaste, siendo esta la
mxima.
Ne=q sVc
4500=
( )( )( )( )( )
0 615 120 90
4500 085
2 2. / /
.
mm kg mm m min=1.73 C.V.
q = t s = (2.05mm)(0.3mm/rev) = 0.615 mm2 Clculo del tiempo
durante las operaciones de desbaste
Vc = pi Dn n = Vc
Dipi = ( )( )
90
31416 0 381
m min
m
/
. .= 751.94 RPM
T = L
n sm = ( )( )
120
75194 0 3
mm
RPM mm rev. . /(4) = 2.12 min
Clculo del tiempo durante las operaciones de afinado. El dimetro
que tiene la pieza en el momento en que se iniciar el afinado ser:
Dx = Di + 16.4 = 54.5 mm
n = Vc
Dxpi= ( )( )
220
31416 0 0545
m min
m
/
. .= 1284.97 RPM
T = L
n sm = ( )( )
120
1284 97 01
mm
RPM mm rev. . /(2) = 1.86 min
Tiempo total = T Desb + T Afinado = 2.12 + 1.86 = 3.98 min.
REFRENTADO: Para calcular el tiempo invertido en esta operacin se
sigue el procedimiento anterior con algunas variantes como son:
-
TORNEADO
42
- La profundidad de corte total se obtendr de la diferencia de
la longitud inicial menos la longitud.inicial menos la longitud
final ( tener presente si se va a carear de uno o ambos
extremos).
- Del valor anterior se debern obtener el nmero de pasadas. (Las
cuales debern ser las menores posibles en el desbaste y se har una
sola para el afinado.
- La longitud (L) que interviene para el clculo del tiempo ser
igual al radio de la pieza a maquinar.
D
L
-
FRESADO
43
F R E S A D O
El fresado es un proceso de fabricacin con arranque de viruta,
mediante el cual se maquinan superficies en piezas de diversas
formas y dimensiones, lo cual se efecta con una herramienta llamada
fresa. La fresa es una herramienta multicortante, es decir, est
constituida por varios filos de corte dispuestos radialmente sobre
una circunferencia. Al girar, la herramienta arranca de la pieza
que avanza con movimiento rectilneo, virutas de dimensiones
relativamente pequeas. Cada filo penetra en la pieza como si fuese
un cincel y arranca una viruta en forma de coma. Esto se ilustra en
la Fig. 1.
FIG. 1 ILUSTRACION DE UN FRESADO
-
FRESADO
44
Movimientos relativos entre pieza y herramienta. Los movimientos
relativos entre pieza y herramienta que hacen posible se realice el
fresado son: Movimiento de avance (s). Que es un movimiento
rectilneo que posee la pieza, con el objeto que la herramienta
encuentre nuevo material que arrancar. Movimiento de penetracin
(t). Que es un movimiento rectilneo el cual regula la profundidad
de corte sobre el material, normalmente este movimiento lo posee la
pieza, y en algunas ocasiones lo puede presentar la herramienta (en
algunas fresadoras verticales). Forma de trabajar de las fresas. El
fresado puede efectuarse de dos formas diferentes, segn la
herramienta utilizada. Fresado Cilndrico.- La rotacin de la
herramienta en este fresado se efecta alrededor de un eje paralelo
a la superficie de la mesa, Fig. 2.
FIG. 2 FRESADO CILINDRICO
-
FRESADO
45
Fresado Frontal.- La rotacin de la herramienta se efecta
alrededor de un eje perpendicular a la superficie de la mesa Fig.
3. Los filos cortantes (c) estn dispuestos sobre la superficie
exterior de la herramienta y adems tambin sobre la base del
cilindro que constituye la herramienta.
FIG. 3 FRESADO FRONTAL MOVIMIENTO DE AVANCE EN EL FRESADO.
Durante el fresado cilndrico, por lo general el movimiento de
avance se dirige contra el sentido de rotacin de la fresa, pero
tambin puede efectuarse en el sentido de rotacin. AVANCE EN CONTRA
DE LA FRESA. Durante el fresado cilndrico, por lo general el
movimiento de avance se dirige contra el sentido de rotacin de la
fresa, pero tambin puede efectuarse en el sentido de rotacin.
-
FRESADO
46
AVANCE EN CONTRA DE LA FRESA. En este fresado el avance que
presenta la pieza es en direccin contraria al movimiento de rotacin
de la herramienta. Al avanzar el diente penetra progresivamente en
el material, de tal manera que el espesor de la capa cortada varia
desde cero, en el momento de penetracin del diente, hasta un valor
mximo al salir el diente del contacto con la pieza, esto origina
que el proceso de corte sea uniforme y las cargas sobre la mquina
aumenten en forma gradual. El espesor mximo de la viruta es igual a
lo que se conoce como avance por diente. Este se ilustra en la Fig.
4.
FIG. 4 FRESADO EN CONTRA DEL AVANCE AVANCE A FAVOR DE LA FRESA.
Durante este fresado tanto el movimiento de avance de la pieza como
el movimiento de giro de la herramienta son en el mismo sentido. En
el momento de la entrada del diente en contacto con la pieza, se
produce un choque, pues justo en ese momento tendr lugar el espesor
mximo de corte, esta forma de fresado debe efectuarse en mquinas de
gran rigidez y resistentes a las vibraciones. Fig. 5
-
FRESADO
47
FIG. 5 FRESADO A FAVOR DEL AVANCE
Dentro del fresado frontal se pueden presentar dos casos, los
cuales se mencionan enseguida. FRESADO FRONTAL CENTRAL. Este
fresado se caracteriza por que el eje de la herramienta se hace
coincidir con el eje de la pieza, este tambin se considera cuando
el dimetro de la herramienta es igual al ancho de la pieza. Fig.
6
FIG. 6 FRESADO CENTRAL
Durante este fresado el espesor de la viruta presenta
variaciones, desde un valor cero hasta un valor mximo descendiendo
paulatinamente hasta el valor cero nuevamente. Esto sucede ya que
durante la primera parte. (1) el diente trabaja en contra del
avance y durante la segunda parte (2) trabaja a favor del
avance.
-
FRESADO
48
FRESADO FRONTAL INTERMEDIO En este fresado el eje de la
herramienta no coincide con el eje de la pieza, siendo este ms
recomendable cuando se presenta la condicin de: Dimetro de la
herramienta es aproximadamente 7/5 del ancho de la pieza Fig.
7.
FIG. 7 FRESADO INTERMEDIO En la prctica el dimetro de la fresa
se mantiene ms grande a los 7/5, con ello se obtiene un corte ms
ventajoso. Es conveniente ajustar la fresa de tal modo que la mayor
parte corte en contra del avance (1), es decir de modo que la fresa
sobresalga por el lado de la salida de los dientes algo ms que por
la entrada. Estructuras de las fresas. La fresa es una herramienta
multi-cortante, esto es, est formada por varios filos cortantes
dispuestos radialmente sobre una circunferencia. La forma geomtrica
de los filos de la fresa queda definida, al igual que en todas las
herramientas que trabajan con arranque de viruta, por los tres
ngulos fundamentales formados por las caras A y B que delimitan el
filo: Angulo de Incidencia Angulo de Filo Angulo de desprendimiento
o ataque
-
FRESADO
49
Para las fresas con dentado helicoidal se considera tambin el
ngulo , que mide la inclinacin del filo respecto al eje de fresa.
Fig. 8
FIG. 8 ANGULOS DE LA FRESA
Es importante seleccionar adecuadamente los valores de los
ngulos , , y ; tomando en consideracin el tipo de material a
maquinar, en la tabla 1 se muestra algunos valores para diversos
tipos de fresas segn el avance sea en contra o a favor de la
fresa.
TABLA 1. VALORES DE ANGULOS DE LA FRESA.
-
FRESADO
50
CLASIFICACION DE LAS FRESAS.
Las fresas se pueden clasificar en las dos formas siguientes,
dependiendo de: I. Su estructura. II. El tipo de trabajos a
efectuar. I.- De acuerdo a su estructura puede ser:
1. Por la direccin de los dientes 1. Rectas. 2. Inclinadas. 3.
Helicoidales.
2. Por la construccin de los dientes a) Agudas. b)
Destalonadas.
3. Por el mtodo de sujecin. a) Con orificio. b) Con mango
cilndrico c) Con mango cnico. d) Con mango cnico y agujero
roscado.
II. De acuerdo al tipo de trabajo a efectuar.
1. FRESAS CILINDRICAS PARA PLANEAR. Como su nombre lo indica se
utilizan para el maquinado de superficies planas, existe una gran
variedad de ellas, estas herramientas solo tienen filos perifricos,
las hay de dientes rectos o dientes helicoidales, de alto
rendimiento, para maquinar materiales duros y tenaces, para
maquinar aleaciones ligeras, en la figura 9 se ilustra una
herramienta de este tipo.
FIG. 9 FRESA CILINDRICA DE DIENTES HELICOIDALES
-
FRESADO
51
2. FRESAS CILINDRICO-FRONTAL (Con cuero longitudinal).
Sirven para generar superficies planas y superficies
perpendiculares entre si, tanto en fresadoras horizontales como
verticales, esta fresa est provista de dientes en la periferia y en
la base, en la figura 10 se ilustra esta fresa.
FIG. 10 FRESA CILINDRICO-FRONTAL (CON CUERO LONGITUDINAL)
3. FRESAS CILINDRICO-FRONTAL (CON CUERO TRANSVERSAL).
Es adecuada para el maquinado de aceros blandos y de dureza
media, son de alto rendimiento.
FIG. 11 FRESA CILINDRICO-FRONTAL (CON CUERO TRANSVERSAL)
-
FRESADO
52
4. FRESAS CILINDRICO-FRONTAL (CON DIENTES CORTANTES
POSTIZOS).
Estas fresas se utilizan para planear, pueden tener los dientes
cortantes superpuestos principalmente de los tres tipos siguientes:
a) Utilizando dientes postizos de acero rpido. b) Utilizando
buriles con insertos de carburos metlicos. c) El uso de plaquitas
(pastillas) de carburos metlicos. d) En cualquiera de los casos
anteriores, la forma de sujecin del inserto se realiza de
diversas formas.
FIG. 12 FRESA CILINDRICO-FRONTAL (CON DIENTES SUPERPUESOS)
5. FRESAS CILINDRICAS DE TRES CORTES.
Sirven para elaborar ranuras, estas fresas tienen filos
cortantes en la periferia y en ambas caras de la herramienta,
dentro de este grupo de fresas se pueden mencionar dos tipos: a)
Fresa de tres cortes con dentado helicoidal alterno. (Los dientes
se inclinan
alternativamente a la derecha y a la izquierda). b) Fresas de
tres cortes, de tipo normal, de dientes rectos.
Para ambos casos, las hay en el mercado de acero rpido y de
insertos (pastillas) de carburos metlicos.
-
FRESADO
53
FIG. 13 FRESAS CILINDRICAS DE TRES CORTES.
a) DIENTES ALTERNOS b) DIENTES RECTOS
6. FRESAS PARA MAQUINAR FORMAS DIVERSAS.
En este grupo se encuentra una gran variedad de herramientas,
tanto fresas cilndricas como fresas frontales. Dentro de las fresas
cilndricas se pueden mencionar: De dos cortes con dientes rectos,
inclinados o de zig-zag. Fresas cilndricas para ranurados profundos
y de tronzar. Fresas angulares simples, angulares dobles simtricas
y asimtricas. Fresas de medio crculo cncavo, medio crculo convexo,
de cuarto de crculo convexo. Fresas para roscar. Fresas para
generar dientes de engrane, fresa madre. Juego de fresas, etc.
Dentro de las fresas frontales se mencionan las siguientes: Para
ranuras cuadradas. Para ranuras en T y de alto rendimiento. Para
ranurar chaveteros de media luna. Fresas para ranuras inclinadas
con conicidad convergente o conicidad divergente. Fresas de forma
diversa para utilizar en fresadoras copiadoras, etc. La sujecin de
las fresas frontales es muy variada, las formas de sujecin ms
importantes son: Mango cnico y agujerado roscado. Mango cnico y
lengeta de arrastre. Mango cilndrico y agujero roscado. Con
boquilla de apriete y porta-boquilla.
-
FRESADO
54
FIJACION DE LAS PIEZAS A MAQUINAR. En la preparacin de la
fresadora para una buena sujecin durante el maquinado, adems del
perfecto montaje de la fresa es necesario asegurar una correcta
sujecin de la pieza sobre la mesa de trabajo. Si la pieza no se ha
fijado con fuerza y rigidez, bajo el empuje de la fresa sufre
desplazamientos que comprometen el maquinado y que pueden provocar
la rotura de la propia fresa. FIJACION CON PRENSA GIRATORIA
(TORNILLO DE MORDAZAS) Cuando las piezas a maquinar son de
dimensiones limitadas y su forma es regular, se fijan mediante
prensas de mordazas paralelas. Se llama de mordazas paralelas
cuando la mordaza fija G y la mvil M se mantienen constantemente
paralelas entre s. La prensa se fija a la mesa mediante tornillos
que entran en las ranuras en T de la propia mesa. La mayora de las
prensas usadas en la freidora pueden girar alrededor de un eje
vertical; como la que se muestra en la figura 14, los
desplazamientos angulares se leen sobre una escala graduada
dispuesta en la base del accesorio.
FIG. 14 PRENSA GIRATORIA
-
FRESADO
55
PRENSA GIRATORIA UNIVERSAL (TORNILLO DE MORDAZAS ORIENTABLE).
Para fresas superficies inclinadas respecto a la mesa porta-piezas,
se emplean prensas giratorias universales que giran sobre su base
en un eje vertical y adems son inclinables en torno a un eje
horizontal. FIJACION POR MEDIO DE BRIDAS Las piezas que por su
forma o tamao no pueden fijarse con un tornillo de mordazas, se
sujetan directamente sobre la mesa de la mquina mediante bridas. La
presin de la brida sobre las piezas se obtiene al atornillar una
tuerca sobre un tirante de cabeza cuadrada, cuya cabeza est
introducida en la ranura en T de la mesa. La forma de las bridas es
muy diversa, segn las necesidades particulares de fijacin. Las
bridas pueden tener el extremo posterior plano, extremo que se
apoya sobre gradillas sobre soportes de altura regulable; la parte
anterior puede ser plana S1 o quebrada S2, como se ilustra en la
figura 15.
FIG. 15 PRINCIPALES TIPOS DE BRIDAS
Las bridas pueden estar sujetas a un bloque hexagonal (A)
mediante un pasador segn un eje excntrico, de manera que al girar
el bloque se obtienen seis posiciones diferentes en altura.
-
FRESADO
56
Las bridas curvas (B) presentan la ventaja de no flexionarse y
de tener una mayor facilidad de aplicacin, ya que pueden sujetar
piezas de diferente altura sin que vare la altura del apoyo del
otro extremo. Si se debe fijar con bridas una pieza por una
superficie ya maquinada se interpone una plaquita P, de metal
blando, entre la brida y la pieza.
FIG. 16 BRIDA HEXAGONAL A, BRIDA CURVA B. SUJECION SOBRE MESA
GIRATORIA (CON BRIDAS). Esta fijacin depende directamente de las
exigencias del maquinado de piezas especiales. Por ejemplo, piezas
que requieren fresados circulares o contorneados de sectores
cilndricos, que por esta razn necesitan un movimiento de avance
circular. Las mesas giratorias son accesorios constituidos por una
placa base, fijada mediante pernos de cabeza cuadrada a la mesa de
la mquina, y por una plataforma que gira alrededor del eje vertical
de la placa base. En la figura 17 se ilustra una mesa giratoria que
se ha fijado sobre la mesa porta-piezas de una fresadora vertical.
La rotacin de la mesa puede conseguirse por accionamiento manual o
bien automticamente al motorizar la propia mesa o mediante conexin
a los rganos de transmisin del movimiento de la fresadora. Los
desplazamientos angulares de la plataforma pueden leerse en una
escala circular integrada a ella.
-
FRESADO
57
FIG. 17 MESA GIRATORIA CON ACCIONAMIENTO MANUAL APARATOS
DIVISORES En muchas ocasiones es necesario fresar piezas,
generalmente de forma circular, siguiendo subdivisiones circulares
exactas. El principio en que se basa una aparato divisor es el de
imprimir a la pieza que s esta maquinando rotaciones de amplitud
cualquiera pero rigurosamente iguales entre s. Segn el mecanismo
que regula la rotacin de la pieza se tienen aparatos de divisin
directa, indirecta y diferencial. APARATOS DE DIVISION DIRECTA Esta
constituida por un disco D, en cuya periferia se han elaborado una
serie de entallas equidistantes. El disco est unido al plato
autocentrante M y sobre este plato se monta la pieza, que gira
junto con l. Un dispositivo de enclavamiento 0, formado por una
clavija empujada por un muelle, que penetra en las entallas del
disco divisor y fija al plato en la posicin deseada. Mediante el
tornillo de presin B se fija el plato y, por o tanto, la pieza a
maquinar, pudindose proceder al fregado.
-
FRESADO
58
Para permitir un mayor nmero de subdivisiones, cada aparato
lleva en dotacin un cierto nmero de discos divisores con diferente
nmero de entallas. En la figura 18 se muestra un aparato divisor de
este tipo.
FIG. 18 APARATO DE DIVISION INDIRECTA.
La divisin indirecta se efecta con un aparato llamado de varias
formas diferentes: cabezal divisor universal, cabezal divisor,
divisor universal, aparato divisor o simplemente divisor. Su
principio de funcionamiento es el de aprovechar la relacin de
reduccin entre rotacin de la manivela y rotacin de la pieza, de
forma que permite un nmero de subdivisiones mucho ms elevado que el
que se puede obtener con la divisin directa. El mecanismo que
permite esta reduccin de la relacin se muestra, en esquema, en la
figura 19. El tornillo sin fin tiene una sola entrada, en tanto que
la rueda helicoidal tiene 40 dientes, por lo que a una vuelta
completa del tornillo corresponde 1/40 de giro de la rueda
helicoidal y de la pieza.
-
FRESADO
59
FIG. 19 MECANISMO DEL DIVISOR UNIVERSAL APARATO DIVISOR
DIFERENCIAL La divisin indirecta no permite obtener todas las
subdivisiones que posiblemente se necesiten en los maquinados. El
divisor diferencial es, en esencia, un divisor indirecto al que se
aplica un grupo de engranes que asegura una determinada relacin de
transmisin entre el husillo del divisor y el disco de agujeros que,
en este caso, puede girar libremente alrededor de su propio eje.
Los engranes pueden sustituirse para obtener diferentes relaciones,
y se montan en un soporte diseado para tal fin. LA FRESADORA Las
mquinas-heramienta utilizadas para fresar se llaman fresadoras. El
movimiento principal o de corte lo tiene la herramienta, mientras
el de alimentacin o avance es asumido por la pieza.
Las fresadoras se distinguen principalmente por la posicin del
rbol porta-herramienta, por lo que se pueden mencionar dos grandes
grupos:
Fresadoras horizontales y Fresadoras verticales, habiendo de
cada una de estas una gran variedad.
-
FRESADO
60
FRESADORA HORIZONTAL Este tipo de fresadora se caracteriza por
la posicin horizontal del rbol porta-herramienta, y la mesa de
trabajo presenta tres movimientos perpendiculares entre s;
longitudinal, transversal y vertical. En la figura 20 se muestra
esquemticamente una fresadora horizontal ordinaria, sus partes
fundamentales son: Base (1), Bastidor (2), Brazo porta-herramienta
(3), Consola (4), Carro (5), Mesa de Trabajo (6), Caja de
velocidades provista del husillo y Caja de avances. El bastidor
sirve para la sujecin de todas las partes y mecanismos, dentro del
bastidor en la parte superior se encuentra colocada la caja de
velocidades del husillo. El brazo porta-herramienta se desplaza por
las guas superiores del bastidor lo que permite se pueda fijar para
diferentes alcances.
FIG. 20 FRESADORA HORIZONTAL
-
FRESADO
61
La consola es una pieza fundida en forma de caja, provista de
guas verticales para su desplazamiento transversal del carro.
Dentro de la consola se encuentra la caja de avances. La mesa va
montada sobre las guas del carro y se desplaza por ellas en sentido
longitudinal. El husillo sirve para transmitir la velocidad de
rotacin a la fresa. De la precisin del giro del husillo, de su
rigidez y capacidad antivibratoria depende en gran porcentaje la
precisin del fresado. Dentro del grupo de las fresadoras
horizontales se pueden mencionar las siguientes: a) Fresadora
horizontal de un montante para el fresado frontal con un cabezal.
b) Fresadora horizontal de dos montantes para el fresado
tangencial. c) Fresadora horizontal de dos montantes para el
fresado frontal con dos cabezales.
FRESADORA VERTICAL
Estas mquinas se caracterizan por la posicin vertical del
husillo porta-herramienta.
Las fresadoras verticales, especialmente las de gran potencia,
tienen una forma caracterstica constituida por una pesada columna
curvada hacia delante, en cuyo extremo contiene el cabezal
porta-herramienta. El cabezal puede girar en ambos sentidos hasta
disponer el eje del husillo en posicin horizontal. La consola, el
carro y la mesa de trabajo, proporcionan mediante sus mecanismos
los movimientos vertical, transversal y longitudinal
respectivamente, de forma anloga que en la fresadora horizontal.
Los trabajos que se efectan en una fresadora vertical son muy
diversos, dependiendo de la fresa colocada en la mquina, pero
siempre caern den la clasificacin del fresado frontal. En la figura
21 se ilustra una mquina de este tipo.
-
FRESADO
62
FIG. 21 FRESADORA VERTICAL
Dentro del grupo de las fresadoras verticales se pueden
mencionar las siguientes: a) Fresadora Vertical con mesa giratoria.
b) Fresadora de torreta y mesa inclinable. c) Fresadora vertical de
dos montantes con un cabezal. d) Fresadora vertical de dos
montantes con dos cabezales. e) Fresadora copiadora, etc.
FRESADORA UNIVERSAL. La Fresadora universal es una mquina que se
caracteriza por que adems de efectuar los trabajos que permite una
fresadora horizontal, puede realizar los trabajos que se hacen en
una fresadora vertical.
-
FRESADO
63
Una fresadora universal es muy similar a la fresadora horizontal
en su aspecto general, disponiendo de un giro de la mesa sobre el
plano horizontal hasta de 45 a ambos lados. Adems, la fresadora
universal ofrece la posibilidad de sustituir el rbol
porta-herramienta vertical, de tal forma que en esta mquina se
pueden realizar tanto el fresado cilndrico como el fresado frontal.
En la figura 22 se ilustra dos tipos de cabezales con eje vertical:
a) Cabezal con giro en el plano perpendicular al eje del husillo,
con lo que la herramienta
puede colocarse en posicin oblicua, adems de vertical. b)
Cabezal con giro alrededor de dos ejes perpendicualres entre s.
FIG. 22 CABEZALES PORTA-HERRAMIENTA CON EJE VERTICAL
-
FRESADO
64
CALCULO DE PARAMETROS
Potencia efectiva utilizada durante la operacin expresada en C.
V.
4500VcFc
Ne=
Donde: Fc = Fuerza de Corte ( en Kg ) Vc = Velocidad de corte (
en m/min ) = Rendimiento mecnico de la mquina.
VcZ
tDtbsFc
1000
)(2 =
pi
Donde: s = Avance por minuto ( en mm/min ) b = Ancho del fresado
( en mm ) = Resistencia al corte del material ( en kg/mm2 ) t =
Profundidad de corte para una pasada ( en mm ) D = Dimetro del
cortador ( en mm ) Z = Nmero de dientes del cortador. Tiempo de
maquinado: La expresin utilizada para determinar el tiempo de
maquinado se
presenta a continuacin.
minms
LTp=
Donde: L= Longitud total de desplazamiento de la pieza (en este
caso). se debe considerar la entrada y salida de la herramienta (
en mm ) m= Nmero de pasadas. Para determinar la longitud total de
desplazamiento de la pieza, se utiliza la siguiente expresin .
L = le + l + ls
Donde: l = Longitud de la pieza a fresar ( en mm ) ls = longitud
de salida de la herramienta, este valor vara entre los lmites de 2
a 5 mm. le = Longitud de entrada de la herramienta, la cual se
determina en
funcin del tipo fresado que se est realizando, para lo cual se
presentan las siguientes expresiones ( en mm )
-
FRESADO
65
Para el fresado cilndrico, as como el fresado con herramientas
de forma o con juego de fresas y tambin para fresas frontales
durante el fresado lateral.
le = )( tDt
Para el fresado de ranuras durante el fresado cilndrico.
Para el desbaste le = 2tDt ls = 2...5 mm
Para el afinado le = 2tDt ls = le + 2 mm
En el fresado frontal, la longitu