Tema X Corte de metales y características de herramientas

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Tema X Corte de metales y características de herramientas
http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_III.html
Tema X
Corte de metales y características
de herramientas
1 de 3
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•
•
•
Clasificación de las herramientas de corte
Materiales de las herramientas de corte y fluidos para el corte.
Ángulos, filos y fuerzas en las herramientas de corte,
recomendaciones para elaborar un buril
Bibliografía
Clasificación de las herramientas de corte
Las herramientas se pueden clasificar de diferentes maneras, las más comunes
responden a el número de filos, el material del que están fabricadas, al tipo de
movimiento que efectúa la herramienta, al tipo de viruta generada o al tipo de
máquina en la que se utiliza. A continuación se presenta un ejemplo de
algunas herramientas y como pueden ser agrupadas para su clasificación.
Ejemplo de diferentes clasificaciones
a. De un filo, commo los buriles de corte de los tornos o
cepillos. Ver http://www.micromex.com.mx/princip.htm
b. De doble filo en hélice, como las brocas utilizadas para
DE ACUERSO los taladros. Ver
AL NÚMERO
http://www.micromex.com.mx/catacar1.htm
DE FILOS
c. De filos múltiples, como las fresas o las seguetas
indefinidos (esmeril)
DE ACUERDO
WS. Acero de herramientas no aleado. 0.5 a 1.5% de
AL TIPO DE
contenido de carbón. Soportan sin deformación o pérdida
MATERIAL
de filo 250°C. También se les conoce como acero al
CON QUE
ESTÁN
carbono.
FABRICADAS
SS. Aceros de herramienta aleados con wolframio, cromo,
vanadio, molibdeno y otros. Soporta hasta 600°C. También
se les conoce como aceros rápidos.
HS. Metales duros aleados con cobalto, carburo de
carbono, tungsteno, wolframio y molibdeno. Son pequeñas
plaquitas que se unen a metales corrientes para que los
soporten. Soportan hasta 900°C.
Diamante. Material natural que soporta hasta 1800°C. Se
utiliza como punta de algunas barrenas o como polvo
abrasivo.
Materiales cerámicos. Se aplica en herramientas de arcilla
que soportan hasta 1500°C. Por lo regular se utilizan para
terminados. Ver
http://www.micromex.com.mx/catacar3.htm#T000
POR EL TIPO
DE
MOVIMIENTO
DE CORTE
1. Fijo. La herramienta se encuentra fija mientras el
material a trabajar se incrusta debido a su
movimiento. Por ejemplo los tornos, en los que la
pieza gira y la herramienta está relativamente fija
desprendiendo viruta.
2. Contra el material. La herramienta se mueve en
contra del material, mientras este se encuentra
relativamente fijo, como en los cepillos.
3. En contra dirección. La herramienta y el material se
mueven un en contra una del otro, como en el
esmerilado sobre torno.
POR EL TIPO
DE VIRUTA
QUE GENERA
1. Viruta continua, en forma de espiral.
2. En forma de coma.
3. Polvo sin forma definida.
POR EL TIPO
DE MÁQUINA
EN LA QUE SE
UTILIZA
1.
2.
3.
4.
5.
Torno
Taladro
Fresa
Cepillo
Broca
Útiles para el torno
Conocidos como buriles o cuchillas de corte, los que pueden estar ubicados en
torres, puentes de sujeción o fijadores múltiples. También pueden
estarfabricadas de un material barato y tener una pastilla de material de alta
calidad.
Pastillas para buriles de corte en torno
Torno con chuck de tres mordazas y torre
para 4 herramientas
Los buriles se pueden clasificar de acuerdo a su uso, los principale son:
Útiles de desbaste:
•
•
rectos: derechos e izquierdos
curvos: derechos y curvos
Útiles de afinado:
•
•
puntiagudos
cuadrados
Útiles de corte lateral
•
•
derechos
izquierdos
Útiles de forma
•
•
•
•
corte o tronzado
forma curva
roscar
desbaste interior
A continuación se presentan algunos de los buriles más comerciales.
Broca de dos filos y con mango cónico
Diferentes tipos de fresas
Fresadora vertical con centro
de maquinado CNC
En general se recomienda buscar por tipos específicos de herramientas en
www.machinetoolsonline.com
Tema XI
Elementos básicos de las
máquinas herramienta
1 de 3
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•
•
•
•
•
•
Estructura básica
Elementos de sujeción
Movimientos
Dispositivos para el trabajo manual
Cálculo de la velocidad de corte
Mantenimiento
Bibliografía
Estructura básica
Todas las máquinas herramienta tienen un conjunto de partes, actividades y
principios que las distinguen y caracterizan.
Las principales partes y sus funciones
Parte
Base
Función
Sostiene y fija a la máquina sobre el piso, una mesa o
su propia estructura. Existen tres tipos fundamentales
de bases:
a. Anclada al piso o cimentada
b. Soporte sobre mesa o banco
c. Integrada al cuerpo de la máquina
Bancada o
soporte
Soporta las piezas de la máquina, en algunas
máquinas sirve para el deslizamiento de las
herramientas y en otras para la fijación de las piezas
que se van a trabajar, por lo regular sobre la bancada
o soporte se ubica el cabezal fijo de las máquinas.
Tren motriz Dota de movimiento a las diferentes partes de las
máquinas, por lo regular se compone de las
siguientes partes:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
Motor o motores
Bandas
Poleas
Engranes o cajas de velocidades
Tornillos sinfín
Manijas o manivelas de conexión
Cabezal fijo En el cabezal fijo se ubican todas las partes móviles
y husillo
que generan el movimiento del husillo principal.
principal
El husillo principal es el aditamento en el que se
colocan los sistemas de sujeción de las piezas a
trabajar.
Sujeción de
piezas de
trabajo
Fija a las piezas que se van a trabajar, tanto a las
piezas que giran como a las fijas, así se tiene:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
Chucks o mandriles
Fijadores de arrastre
Prensas
Conos de fijación
Ranuras de fijación
Mordazas de uno o varios dientes
Platos volteadores
Sujeción de Fijan a las herramientas que desprenden las virutas y
herramientas dan forma, las principales son:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
Torres
Porta buriles
Fijadores de una o varias uñas
Barras porta fresas
Broqueros
Soportadores manuales
Enfriamiento Dotan de líquidos o fluidos para el enfriamiento de
las herramientas y las piezas de corte. Por lo regular
están dotados de un sistema de bombeo y de
conducción y recolección de líquidos.
Mecanismos Permiten o dotan de movimiento a las herramientas
de avance
para lograr el desprendimiento continuo de virutas,
y/o
los principales son:
penetración
a. Carros porta herrmientas
b. Brazos prota buriles o fresas
c. Husillos de casco o de deslizamientos
(taladro)
Mecanismo Inician o interrumpen una acción de movimiento de
una o varias partes de las máquinas, estas pueden ser:
de control
semi
automáticos
a. Tornillos sinfín conectados a engranes y
o
partes de las máquinas
automáticos
b. Topes de señal para micro interruptores
c. Motores de paso a paso
d. Unidades lectoras de cinta
e. Unidades receptoras de señales digitalizadas
de computadoras CAM
f. Sistemas de alimentación de material
g. Sistemas de alimentación de herramientas
h. Sistemas de inspección automáticos
Elementos de sujeción
Los elementos de sujeción en las máquinas herramienta requieren un análisis
especial, aún cuando en la presentación de cada máquina se hará especial
mención de sus correspondientes sistemas de fijación. En esta parte del curso
se presentan de manera general algunas sus principales características.
Chucks o mandriles
También son conocidos
como mordazas de
sujeción, en el caso
específico del torno
existen dos tipos de
chucks.
Chuk universal e independiente
El chuck universal se caracteriza porque sus tres mordazas se mueven con una
sola llave y en el independiente cada mordaza es ajustada con una entrada de
llave independiente.
Broquero
Dentro de los mandriles para
sujeción se pueden ubicar a los
broqueros con mango cónico
los que tienen la función de
sujetar a la broca y su
funcionamiento es similar a
chuck universal.
Fijadores de arrastre
Los fijadores más conocidos y utilizados son los de plato, los que pueden ser
cerrados o abiertos. Todos siempre utilizaran a un arrastrador conocido como
perro.
Por lo regular son utilizados para el trabajo en torno de puntas o los sistemas
divisores de las fresas.
Plato de arrastre
Perro de arrastre
Prensas
Son sistemas de sujeción de las piezas de trabajo muy seguros, se fijan a las
mesas de trabajo. Uno de los ejemplos tradicionales son las prensas utilizadas
para la fijación de piezas en el barrenado o en el fresado.
Conos de fijación
Es un elemento muy utilizado en la mayoría de los sistemas en los que la
pieza a sujetar tiene un eje de giro. Consiste en una superficie cónica que se
inserta en otra superficie cónica, entre estas piezas la fuerza de trabajo ajusta a
las superficies impidiendo su separación, la fricción impide el giro y además
da gran sujeción.
Broca con mango cónico
La mayoría de estos elementos
de sujeción son los broqueros o
las brocas con mango cónico.
Ranuras de fijación
Ranuras de fijación
Por lo regular se ubican en las
mesas de trabajo de las
máquinas herramienta, en ellas
se insertan tornillos que con su
cabeza se fijan a la mesa y con
placas o uñas se presiona a las
piezas a fijar.
Platos volteadores o divisores
Aún cuando el fin de estos dispositivos no es la fijación, son considerados
como elementos para evitar que las piezas se muevan de los sitios en las que
se van a trabajar.
Estos dispositivos sujetan por medio de un chuck o un plato de
arrastre a una pieza y con una manivela al liberarlos de las fuerzas
de fijación pueden girar la pieza un número de grados específico.
Tema XII
Torno
1 de 2
•
•
•
•
•
•
Características y tipos
Calidad de producción
Capacidad de producción
Tipos de tornos en el mercado
Tallado de roscas
Bibliografía
Características y tipos
Todos los tornos desprenden viruta de piezas que giran sobre su eje de
rotación, por lo que su trabajo se distinguirá por que la superficie generada
será circular, teniendo como centro su eje de rotación.
En el torno de manera regular se pueden realizar trabajos de desbastado o
acabado de las siguientes superficies:
•
•
•
•
Cilíndricas (exteriores e interiores)
Cónicas (exteriores e interiores)
Curvas o semiesféricas
Irregulares (pero de acuerdo a un centro de rotación)
Se pueden realizar trabajos especiales como:
•
•
Tallado de roscas
Realización de barrenos
•
•
•
•
Realización de escariado
Moletiado de superficies
Corte o tronzado
Careado
Las principales características de los tornos son las siguientes:
Descripción
Característica
Potencia
Representada por la capacidad del motor en HP.
Distancia entre puntos Es la longitud que existe entre el husillo principal y
la máxima distancia al cabezal móvil.
Peso neto
Peso de toda la máquina
Volteo sobre la
bancada
Es el máximo diámetro que una pieza puede tener.
Se considera como el doble de la distancia que existe
entre el centro del husillo principal y la bancada.
(radio máximo de trabajo de una pieza)
Volteo sobre el escote Distancia del centro del husillo a la parte baja de la
bancada, no siempre se especifica porque depende si
la bancada se puede desarmar.
Volteo sobre el carro
Distancia del centro del husillo al carro porta
herramientas.
Paso de la barra
Diámetro máximo de una barra de trabajo que puede
pasar por el husillo principal.
Número de
velocidades
Cantidad de velocidades regulares que se pueden
obtener con la caja de velocidades.
Rango de velocidades El número de revoluciones menor y mayor que se
en RPM
pueden logras con la transmisión del torno.
Los tornos se pueden clasificar de diferentes maneras:
Clasificación
Por su
movimiento
principal
Tornos de taller
Nombre
Características
Vertical
El eje Z del torno es vertical, por lo
regular se utilizan para el trabajo en
piezas de gran peso.
Horizontal
Son los tronos más conocidos y
utilizados, el eje Z del torno es
horizontal y puede haber de varios
tamaños.
Torno de banco
Tornos pequeños que se montan sobre
un banco o una mesa de trabajo robusta,
se usan para piezas ligeras y y
pequeñas.
Torno rápido
Torno que se utiliza para operaciones de
corte ligero y de acabado, se monta
sobre una mesa y es fácil de operar y
mover.
Torno para
cuatro
herramientas o
de taller
mecánico
Está equipado con una serie de
accesorios que permiten realizar una
serie de operaciones de precisión. En su
torre porta herramientas se pueden
colocar cuatro herramientas.
Torno de escote
o bancada
partida
Torno que tiene una sección en su
bancada que se puede desmontar bajo el
plato, con esto se pueden trabajar piezas
de mayor diámetro.
Torno de
semiproducción
o copiadores
Tornos de
semiproducción
Son tornos de taller con un aditamento
copiador o un sistema de lectura digital
que permite copiar piezas que serían
muy difíciles de hacer sin un patrón
(ejemplo los cerrajeros).
Tornos para
producción en
serie
Torno revolver
o de torreta
Son tornos que se utilizan cuando se
deben producir una gran cantidad de
piezas iguales, tienen un solo husillo y
varias herramientas, pueden tener hasta
20 diferentes herramientas las que
pueden actuar una por una o varias al
mismo tiempo.
Torno
automático de
un solo husillo
Produce en serie y de manera
automática, se utilizan para la
producción en masa de piezas que
requieren de refrentado, cilindrado y
barrenado, pueden trabajar dos o más
herramientas al mismo tiempo y se
controlan por medio de sistemas de
lectura digital.
Tornos de
control
numérico
Equipos que se controlan por medio de
cintas magnéticas o consolas de
computadora. Pueden tornear ejes de
casi cualquier tamaño y forma, hacen
trabajos con varias herramientas al
mismo tiempo, existen tornos CN que
pueden tener una torre revolver con 60
herramientas.
Se recomienda la consulta de:
http://www.colum.mindspring.com/
www.sheetsmfg.com/index.htm
http://www.swisslineprecision.com/
www.calstatela.edu/centers/SCCEME/automanf/index.htm
http://www.fsu.edu/
Calidad de producción
Con el torno se logra la producción en serie o individual de piezas de alta
calidad. El terminado de la piezas producto de un torno puede ser de desbaste,
afinado, afinado fino o superafinado.
A continuación se observa una tabla de la clasificación de terminados:
Actividad
Herramienta Acabado
Descripción
Desbaste
Buríl de
desbaste
^^
Las marcas que daja la
herramienta son de más de 125
micras
Afinado
Buril de
afinado
^^
Las marcas que daja la
herramienta son de más de 124 a
60 micras
Afinado
fino
Lija piedra
especial de
acabado
^^^
Las marcas que daja la
herramienta son de menos de 35
micras
Super
afinado
Lapeador,
material
fibroso
^^^^
Las marcas que daja la
herramienta son de menos de 5
micras.
Capacidad de producción
Para definir cual es la capacidad de producción de un torno es necesario
contar con:
1. Plan de trabajo
2. Planos de taller
3. Análisis de tiempos de operación del torno
Planes de trabajo
Son los documentos en los que se registra la información necesarios para que
en el taller se pueda producir una pieza u objeto
Un plan de trabajo puede contener la siguiente información:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Número de operación
Nombre de la operación
Herramienta utilizada
Velocidad de corte (consulte tablas en velocidades de corte y
transmisión)
Número de revoluciones
Longitud de trabajo (incluyendo la la, lu)
Tiempo principal
Número de vueltas
Tiempo total
Observaciones
Plano de taller
Es el dibujo y las características de la pieza necesarias para la fabricación de
la misma. Estos siempre deben tener un pie en el que se incluya lo siguiente:
•
•
•
•
•
•
•
Nombre de lo que se va a fabricar
Número de catálogo (cuando existe)
Número de piezas que se van a fabricar
Material en el que se debe construir la pieza
Medidas en bruto del material a procesar
Escala y acotaciones
Responsables de diseño y de fabricación
Tiempos de operación
En el torno existen cuatro tiempos de operación:
•
•
Tiempo principal. Este es el que utiliza la máquina para desprender la
viruta y con ello se adquiera la forma requerida.
Tiempo a prorratear. Tiempo que el operario requiere para hacer que la
máquina funcione incluyendo armado de la máquina, marcado de la
•
•
pieza, lectura de planos, volteo de las piezas, cambio de herramientas,
etc..
Tiempo accesorio o secundario. Utilizado para llevar y traer o preparar
la herramienta o materiales necesarios para desarrollar el proceso. Por
ejemplo el traer el equipo y material para que opere la máquina.
Tiempo imprevisto. El tiempo que se pierde sin ningún beneficio para
la producción, como el utilizado para afilar una herramienta que se
rompió o el tiempo que los operadores toman para su distracción,
descanso o necesidades.
El tiempo total de operación es la suma de los cuatro tiempos. De manera
empírica se ha definido lo siguiente:
Tp =
Tpr =
Ta =
T inp =
60%
20%
10%
10%
El tiempo principal se calcula con la siguiente fórmula:
Tp = L / (S x N)
En donde:
L es la longitud total incluyendo la longitud anterior y ulterior,
en mm
S es el avance de la herramienta en mm/rev
N es el número de revoluciones
Muestra de un plan de trabajo
n° Opereración Herramienta Vc n
s
a
la lu
l
L Nv
tp
1
Desbaste
"a"
Buril de
desbaste
20 74 1
1
5 1 150 156 3 6.33
2
Careo "c"
Buril
derecho
20 74 1
1
5 1 42.5 47.5 1 0.64
3
Desbaste
"d"
Buril de
debaste
20 74 1 1/0.5 5 0 89
4
Careo "d"
Buril
derecho
20 74 1
Útil de
afino
24 105 0.5 0.1
5 0 90
95
1
1.8
--
-- --
--
--
--
5 Afinado "b"
--
--
1
--
94 15 19.05
5 0 14.5 19.5 1 0.26
6
Volteo
------
7
Desbaste
"e"
Buril de
desbaste
20 74 1 1/0.5 5 0 29
8
Desbaste
"f"
Buril de
desbaste
20 74 1
1
--
34 15 6.89
5 0 14.5 19.5 1 0.26
9 Afinado "e"
Útil de
afino
24 105 0.5 0.1
5 0 30
10 Careo "g"
Buril
derecho
20 74 1
5 0 27.5 32.5 10 4.39
1
observaciones
35
1 0.66
El tiempo principal de la máquina es de
40.28 minutos.
Pero como este tiempo es sólo el 60% del tiempo total, se tiene que el
tiempo total , para hacer esta pieza es de 67.13 minutos.
A continuación se presenta un plano de taller con las
características de un eje de acero. Elabore un plan de trabajo y
calcule el tiempo que tardará, con un torno horizontal, en la
fabricación de los ejes solicitados.
Para mayor información sobre este tema consulte los
siguientes libros:
Título/Autor/editorial
Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H.
Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía
Editorial Continental.
Procesos básicos de manufactura, de H. C.
Kazanas, genn E. Backer, Thomas Gregor. Mc
Páginas
545 a 575
223 a 228
Graw Hill
Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A.
Rico, J. Cruz, et al. Companía Editorial Continental
Principios de Ingeniería de Manufactura, de Stewart
C. Black, Vic Chiles et al. de la Compañía Editorial
Mexicana
Operación de máquinas herramientas, de Krar,
Oswald, St. Amand. Mc Graw Hill
Materiales y procesos de manufactura para
ingenieros, de lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall
Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de
Heinrich Gerling, editorial Reverté.
262 a 282
315 a 370
201 a 299
571 a 614
13 a 37
Tema XIII
Taladro
•
•
•
•
•
Su uso y clasificación
La producción de los taladros
Características de las máquinas para taladrar
Tipos de taladros en el mercado
Bibliografía
Su uso y clasificación
Máquina herramienta que se utiliza para hacer perforaciones o dar terminado a
barrenos o agujeros. Las diferentes actividades que se pueden realizar por
medio de una máquina de taladrar se presentan en la siguiente tabla:
Actividad
Herramienta Acabado
Perforaciones Broca
o taladros
Escariado
Penetrador o
escariador
Descripción
®
Orificios que tienen terminado de
desbastado, pueden ser rectos o
cónicos. Las brocas son herramientas
de dos filos y punta. (ver fotografía al
final)
®®
Orificios con gran precisión en sus
dimensiones, únicamente se fabrican
de manera recta. Los penetradores
son herramientas de varios filos para
terminado de gran precisión, los que
pueden ser manuales o para máquinas
herramienta.
Barrenado
Barrena
Avellanado
Avellanador
Ajuste
Cuchillas de
ajuste
®®®
Perforaciones pasantes con terminado
de gran calidad, se consideran como
operaciones de ajuste, mas que de
perforación. La barrena es una
herramienta sin punta y de varios
filos. (ver foto al final)
®
Herramienta con punta de 75° o 90°
que se utiliza para eliminar las orillas
de los bordes de un agujero
previamente realizado.
® ® ® ® Herramienta que se coloca en el
taladro para dar propiamente un
terminado a un barreno previamente
realizado. Las herramientas pueden
ser de cuchillas ajustables o de fieltro.
Las perforaciones o taladros pueden ser pasantes o ciegos y estos a su vez
pueden ser rectos o cónicos.
Los diferentes tipos de taladro van desde el berbiquí o taladro de pecho, hasta
los grandes taladros industriales como el radial.
Clasificación de las máquinas para taladrar
Nombre
Taladro de
mano o
pecho
Características
El diámetro máximo de las
brocas permisibles es de 5 mm.
Sólo para materiales de poca
dureza.
Descripción
Son las máquinas más antiguas para taladrar, se
operan con las manos y algunas tienen un
dispositivo llamado matraca para permitir el ir y
venir de la herramienta. También existen con
algunos engranes.
Taladro
manual
eléctrico
Diámetro máximo de broca 10
mm, la máquina también se
utiliza para pulir, o cortar con
los discos adecuados. Tienen
problemas en la precisión de los
taladros ejecutados.
Son máquinas a las que a un motor eléctrico de les
coloca un dispositivo de sujeción, en el cual se
ponen las brocas o los dispositivos.
Taladro de
mesa
Equipo que puede utilizar
brocas de 12 mm y que produce
barrenos de precisión (en cuanto
al lugar en que se quieren
hacer). No tienen avance
automático.
Son equipos pequeños que cuentan con una base la
que a su vez funciona como mesa de trabajo,
columna no mayor a 60 cm y cabezal principal en
el que se ubican dos poleas y los dispositivos para
que funcione el husillo principal. Se puede colocar
en un banco de trabajo y mover de lugar con
facilidad relativa.
Taladro de
Equipo que puede utilizar
Equipo pesado de precisión que está integrado por
Se pueden utilizar en varios lugares pues son
portátiles.
columna
brocas, barrenas, penetradores y base, mesa de trabajo, columna, cabezal fijo, caja
avellanadores. Tiene avance
de velocidades, manivela de actuación, poleas de
automático y más de 6
velocidades, motor y husillo principal.
velocidades en el husillo
principal.
Puede ejecutar barrenos hasta de
30 mm.
Taladro en
serie
Son varias cabezas de taladrar
colocadas una después de la
otra, con ellas se pueden hacer
trabajos relacionados con los
taladros en serie.
Taladro
múltiple
Una máquina con un cabezal fijo pero con varios
Un solo cabezal con varios
husillos.
husillos principales, los que
pueden actuar al mismo tiempo
haciendo varios barrenos o
perforaciones en una sola
pasada.
Taladro
radial
Máquina de gran tamaño que
mueve su cabezal, su mesa de
trabajo y el husillo principal con
motores independientes.
También puede girar por lo
menos 90° su cabezal, con lo
que se pueden ejecutar barrenos
de manera horizontal o
inclinados.
Máquina con una base muy robusta sobre la cual
se colocan la mesa de trabajo y sus aditamentos.
También en la base se sustenta la columna, la que
es de gran tamaño. En la columna se ubica un
brazo que sostiene al cabezal principal con sus
aditamentos y motor.
Taladro
horizontal
Es una máquina que se utiliza
para dar terminado a barrenos
previamente ejecutados o para
hacerlos más grandes. Opera de
manera independiente su mesa
de trabajo y la barra portadora
de la herramienta.
Máquina de gran precisión y costo, en la que una
pieza con un taladro previamente realizado puede
ser aumentado el diámetro y mejorando su
terminado.
La máquina se podría describir como varias
cabezas de taladro de columna con todos sus
aditamentos compartiendo una sola mesa de
trabajo.
la producción de los taladros
Los taladros son máquinas para la producción de pieza por pieza, no se
utilizan para la fabricación de piezas en masa. Cuando es necesaria la
fabricación de taladros, escariados o barrenos en grandes cantidades se
utilizan las máquinas de control numérico. Estas máquinas con herramientas
especiales muy parecidas a las brocas, barrenas o penetradores se realizan
trabajos de producción masiva.
Consulte los siguientes sitios para mayor información:
www.torreda.com
www.imocom.com.co
http://www2.mm.co.jp/choko
www.kor-it.com/prodfrom.htm
www.wayance.com.tw
http://powermatic.com/md11140.htm
http://manufacture.com.tw
www.pritam.com/thakoor.htm
www.cuttermaster.com
www.marenaind.com/Marena/machines/index.html
Características de las máquinas para taladrar
•
•
•
•
•
•
•
•
Potencia
Diámetro máximo de husillo principal
Número de velocidades
Distancia de carrera del husillo principal
Distancia del husillo la mesa de trabajo
Tamaño de la mesa de trabajo
Tipo de ranuras para sujeción de la mesa de trabajo
Sistema de avance automático
Programación
Para la programación del trabajo en las máquinas de taladrar es necesario
aplicar la velocidad de corte y el avance recomendados.
Todas las máquinas herramienta como se especificó antes están sujetas a la
buena utilización la velocidad de corte, la cual es igual a:
Vc = (Pi DN)/1000
En donde:
Vc = velocidad de corte
D = diámetro de la herramienta
N = número de revoluciones de la herramienta
Para programar el tiempo que se utilizará la máquina para un trabajo de
barrenado determinado es necesario utilizar la fórmula de tiempo principal y
aplicarla como se especificó en clase.
Tp = L/(S x N)
En donde:
Tp = tiempo principal utilizado en min
L = longitud total de trabajo incluyendo la longitud anterior y ulterior
S = avance recomendado en mm/rev
N = número de revoluciones por minuto de la herramienta
A continuación se presentan algunas velocidades de corte y los avances
recomendados para brocas y barrenas.
Velocidades de corte y avance para brocas de acero rápido (SS)
Diámetro de la broca en mm
Material
5
ACERO
S 0.07
ST 60 a 80
kg/mm2
V
Fundición gris
18 kg/mm2
Fundición gris
12
S 0.15
V
24
S 0.15
10
15
20
25
30
0.13
0.16
0.19
0.21
0.23
14
16
18
21
23
0.24
0.3
0.32
0.35
0.38
28
32
34
37
39
0.24
0.3
0.33
0.35
0.38
22 kg/mm2
V
16
18
21
24
26
27
Latón
S
0.1
0.15
0.22
0.27
0.3
0.32
Refrig
ToC
S
S
T
40 kg/mm2
V
65
65
65
65
65
65
Bronce
S
0.1
0.15
0.22
0.27
0.3
0.32
30 kg/mm2
V
35
35
35
35
35
35
Aluminio
S 0.05
0.12
0.2
0.3
0.35
0.4
puro
V 100
100
100
100
100
100
Refrigerantes:
T = taladrina
ToS
ToC
C = aceite de corte o de refrigeración
S = seco
Velocidades de corte y avance recomendados para barrenas con dientes en
espiral
Acero de herramientas
(HS)
Acero rápido (SS)
Vc
m/min
S mm/rev
Vc m/min
S mm/rev
Fundición gris 12 18
8 -12
0.1 - 0.4
20 - 30
0.15 - 0.7
Fundición gris 18 30
3-6
0.1 - 0.4
15 - 20
0.1 - 0.4
12 - 14
0.1 - 0.3
20 - 35
0.1 - 0.65
8-9
0.1 - 0.3
20 - 30
0.1 - 0.55
Acero < 50
Acero 50 -70
tipos de taladros en el mercado
Broca y sus hélices
Barrena
Taladro Radial
Taladro Múltiple
Taladro en serie
Taladro horizontal
Bibliografía
Título/Autor/editorial VI
Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P
Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.
Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E.
Backer, Thomas Gregor. Mc Graw Hill
Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et
al. Companía Editorial Continental
Principios de Ingeniería de Manufactura, de Stewart C. Black,
Vic Chiles et al. de la Compañía Editorial Mexicana
Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St.
Amand. Mc Graw Hill
Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de
lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall
Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling,
editorial Reverté.
Páginas
581 a 608
237 a 239
318 a 349
123 a 126
149 a 200
662 a 691
77 a 107
Tema XIV
Fresadora
•
•
•
•
Clasificación de las máquinas fresadoras
Producción de las máquinas fresadoras
Algunos tipos de fresadoras en el mercado
Bibliografía
Es una de las máquinas herramienta más versátiles y útiles en los sistemas de
manufactura. Las fresas son máquinas de gran precisión, se utilizan para la
realización de desbastes, afinados y super acabados.
De entre sus características se destaca que su movimiento principal lo tiene la
herramienta y que la mesa de trabajo proporciona el avance y algunas veces la
profundidad de los cortes.
Los trabajos que se pueden realizar por una fresadora son diversos; por
ejemplo se pueden fabricar los dientes de un engrane, un cordón en una placa,
un cuñero o formas determinadas sobre una superficie.
Clasificación de las máquinas fresadoras
Máquina
Característica
Fresadora horizontal
La fresa se coloca sobre un eje
horizontal, que se ubica en el husillo
principal. Realiza trabajos de
desbaste o acabado en línea recta,
generando listones o escalones. La
herramienta trabaja con su periferia
como se muestra en los dibujos.
La limitación de esta máquina
es la profundidad a la que puede
trabajar la máquina, ya que ésta
dependerá de la distancia de la
periferia de la herramienta, al
eje de la máquina.
Fresadora vertical
La fresa se coloca en un husillo
vertical, éste al girar produce el
movimiento principal. La
herramienta trabaja con su periferia y
con la parte frontal como se muestra
en los dibujos.
La limitación de esta máquina
es la fuerza perpendicular a la
que se puede someter la fresa
por la mesa de trabajo, para
lograr el avance.
Fresadora Universal
Es la combinación de una fresa
Su limitación es el costo y el
horizontal y una vertical. Tiene un
tamaño de las piezas que se
brazo que puede utilizarse para ubicar pueden trabajar.
fresas en un eje horizontales y un
cabezal que permite las fresas
verticales.
Como se menciona en el cuadro anterior y se observa en las ilustraciones
correspondientes, los cortadores de las fresas pueden trabajar con su superficie
periférica o con su superficie frontal. En el primer caso el trabajo puede ser en
paralelo o en contra dirección, lo anterior se muestra en las ilustraciones. Con
el trabajo en contra dirección la pieza tiende a levantarse, por lo que hay que
fijar fuertemente a la misma con una prensa. Cuando el trabajo es en paralelo
la fresa golpea cada vez que los dientes de la herramienta se entierran en la
pieza.
Durante cada revolución los dientes de la las fresas sólo trabajan una parte de
la revolución, el resto del tiempo giran en vacío, lo que baja la temperatura de
la herramienta.
Fresado cilíndrico
Fresado frontal
Fresado en paralelo
Fresado en contra dirección
producción de las máquinas fresadoras
Como en todas las máquinas herramienta, en las fresas es necesario calcular el
número de revoluciones a las que deben operar.
n = (v x 1000) / (p x d)
La velocidad "v" se obtiene de la tabla siguiente:
Material de
trabajo
Fresa
cilíndrica
b=100 mm
Fresa
frontal
b=70 mm
Fresa de
disco b=
20 mm
Fresa de
vástago
b=25 mm
Platos de Sierra
cuchillas
s b=
b=180 mm 2.5
mm
Acabado
Profundidad
desb afin desb afin desb afin desb afin desb afin desba
aste ado aste ado aste ado aste ado aste ado
ste
a=5
a=0.
5
a=5
a=0.
5
a=5
a=0.
5
a=5
a=0.
5
a=5
a=0.
5
a=10
Acero sin
alear hasta
65
kg/mm2
v
c
S
'
17
100
22
60
17
100
22
70
18
100
22
40
17
50
22
120
20
20
30
50
45
50
Acero
aleado
hasta 75
kg/mm2
v
c
S
'
14
80
18
50
14
90
18
55
14
80
18
30
15
40
19
100
16
65
23
40
35
40
Acero
aleado
hasta 100
kg/mm2
v
c
S
'
10
50
14
36
10
55
14
42
12
50
14
25
13
20
17
65
14
36
18
30
25
30
Fundición
gris
v
c
S
'
12
120
18
60
12
140
18
70
14
120
18
40
15
60
19
120
16
100
24
90
35
50
Latón
v
c
S
'
35
70
35
50
36
190
55
150
36
150
55
75
35
80
55
120
50
200
60
120
350
200
Materiales v
ligeros
c
S
'
200
200
250
100
200
250
250
110
200
200
250
100
160
90
180
120
250
250
300
90
320
180
a= 5 mm equivale a desbastado
a = 0.5 mm equivale a afinado
b = ancho de la fresa en mm
vc = Velocidad de corte en m/min
S'= Velocidad de avance en mm/min
b = ancho de la fresa
Para calcular la capacidad de producción de una máquina fresadora, es
necesario conocer la cantidad máxima de viruta que esta puede desprender.
Esto se puede obtener al multiplicar una constante de desprendimiento de
viruta de las máquinas fresadoras que se denomina "cantidad de viruta
admisible" o V', por la potencia de la máquina, la que se simboliza como "N".
A continuación se presenta la fórmula para calcular la cantidad máxima de
viruta que puede desprender una fresa.
Cantidad máxima de viruta posible que una máquina fresadora puede
desprender
V=V' x N
En donde:
V= cantidad máxima de viruta posible en cm3/min.
V'= cantidad admisible en cm3/kwmin (constante que se da en tabla de viruta
admisible)
N= potencia de la máquina en kw. (1 hp = 0.746 kw)
Tabla de viruta admisible en una fresadora (cm3/kw min)
Tipo de fresa
Acero 35-60 Acero 60-80
kg/mm2
kg/mm2
Acero >80
kg/mm2
Fundición
gris
Latón y
bronce rojo
Metales
ligeros
Fresa cilíndrica
12
10
8
22
30
60
Fresa frontal
15
12
10
28
40
75
El conocer la cantidad máxima de viruta que en una fresa se puede
desprender, nos permitirá calcular la velocidad de avance que es más
adecuada para la operación de la fresa, lo que se logra despejando s' de la
siguiente fórmula.
V = (a x b x s')/1000
En donde:
a = profundidad del fresado
b = ancho del fresado
s' = velocidad de avance de la fresa
V = cantidad máxima posible de viruta
Despejando la velocidad de avance s', tenemos:
s' = (V x 1000) / a x b
Aunque como se puede observar en la tabla de velocidades ya se dan algunas
velocidades de avance recomendadas, el utilizar las fórmulas no puede dar
mayor certeza en la programación de la máquina y con ello evitar paros
imprevistos.
Con la velocidad de avance ( calculada o estimada de la tabla) se puede
calcular el tiempo principal que se requerirá para realizar un trabajo con una
fresa, esto se puede observar a continuación.
Tp = L /s'
En donde L es la longitud total, la que se compone de la suma de la longitud
anterior, la longitud ulterior y la longitud efectiva
L = l + la + lu
Se debe recordar que el tiempo principal es el 60% del tiempo total de la
fabricación.
Se recomienda la visita de los siguientes sitios:
www.bordonsoliver.com
www.dixi.ch/machines/dpc.html
www.denford.co.uk/index.html
www.cutting-tool.com.tw
www.hanita.com/html
www.midwestohio.com/midwest.htm
www.endmill.com
www.dijetusa.com
www.semcotool.com
Algunos de tipos de fresadoras en el mercado
Fresa vertical
Fresa de control numérico
Algunas fresas y piezas obtenidas por el proceso de fresado
Elaboración de un plan de trabajo para la fabricación de
una fresa y cálculo del tiempo de ejecución
Se pretende elaborar el plan de trabajo y calcular el tiempo principal para
fabricar la pieza que se indica en el siguiente plano de taller. Este trabajo se
realizará con una fresa de 2.5 hp. y con un cortador de vástago de b=25 mm.
Para calcular la cantidad máxima de viruta que se puede desprender con esta
máquina se convierten los 2.5HP a kw-min
N = 2.5 hp x 0.746 kw/hp = 1.865 kw
Para este material (STt6012) se selecciona de la tabla la cantidad admisible
de viruta que una fresa puede desprender.
V'= 12cm3/kw-min
Con esta cantidad se calcula la cantidad máxima de viruta que se puede
desprender con esta fresa.
V=V'xN
V=(12cm3/kw-min)(1.865kw)=22.38cm3/min
Con la cantidad máxima de viruta que se puede desprender se puede calcular
la velocidad del avance de la máquina que es recomendable utilizar.
S'=(V1000)/(a b)
S'=(22.38cm3 x 1000mm3/cm3)/(5 mm x 25 mm) = 179.04 mm/min
Con los datos anteriores se puede construir un plan de trabajo en el que se
obtengan los tiempos principales que serán necesarios para fabricar la guía del
plano.
#
1
2
3
4
Actividad
Desbaste "a"
Desbaste "b"
Desbaste "c"
desbaste "d"
Total
a
0.8
1.6
5
5
b
25
25
25
25
V
22.4
22.4
22.4
22.4
S'
179
179
179
179
l
110
110
110
110
la
15
15
15
15
lu
15
15
15
15
L
140
140
140
140
tp
0.8
0.8
0.8
0.8
Pas #vuel Tp
1
4 3.2
1
2 1.6
4
2 6.4
4
2 6.4
17.6
Notas sobre la tabla y sus cálculos:
1.
No obstante que en las operaciones 1 y 2 se podría haber seleccionado una
velocidad de avance mayor debido a que la penetración es sólo para emparejar
se decidió tomar la velocidad de avance S' máxima, como si se tuvieran 5 mm de
profundidad.
2. Las longitudes anterior (la) y ulterior (lu) se toman de 15 mm debido a que como
el cortador de la fresa es circular por lo menos debe haber salido del corte la
mitad del mismo para que termine su trabajo. Así que se toma en ambos casos
un poco más de la mitad del cortador.
3. Las pasadas (Pas) es el número de veces que se debe pasar la herramienta con la
profundidad (a) indicada, para llegar hasta la dimensión de profundidad
necesaria.
4. Número de vueltas (#Vuel) se refiere al número de veces que debe recorrer la
longitud total (L) la fresa con la profundidad indicada, para cubrir la superficie a
desbastar.
Como Tp es el 60% del tiempo total se debe obtener el 100% del tiempo necesario para
la fabricación de la guía de la siguiente manera:
17.6 es a 60
X es a 100
X=(17.6 x 100)/60 = 29.33 min
Como son 750 piezas con una sola máquina requeriríamos 29.33 min x 750 piezas =
21,997.5 min. En días laborables de ocho horas son 45.83 días.
Se recomienda fabricar en el taller esta guía. Para evitar la ruptura de los cortadores use
en lugar del acero recomendado un pedazo de alumnio o nylamine.
Bibliografía
Título/Autor/editorial VII
Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P
Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.
Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E.
Backer, Thomas Gregor. Mc Graw Hill
Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et
al. Companía Editorial Continental
Principios de Ingeniería de Manufactura, de Stewart C. Black,
Vic Chiles et al. de la Compañía Editorial Mexicana
Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St.
Amand. Mc Graw Hill
Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de
lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall
Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling,
editorial Reverté.
Páginas
613 a 638
235 a 237
283 a 305
315 370
301 a 367
713 a 737
119 a 141
Tema XV
Cepillo de codo
•
•
•
•
•
•
Especificaciones de los cepillos de codo
Descripción
Transmisión de cepillo
Tipo de trabajo y movimientos
Herramientas de corte
Ajustes del cepillo
•
•
Cálculo de la producción de un cepillo
Bibliografía
especificaciones de los cepillos de codo
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Carrera de carro
Ancho máximo de cepillado
Largo de la mesa de trabajo
Ancho de la mesa de trabajo
Penetración máxima de la herramienta
Sección de herramienta
Altura de la pieza a cepillar
Ancho de la prensa giratoria
Dobles carreras por minuto (max - min)
Potencia de la máquina
Peso neto
descripción
Los cepillos de codo son también conocidos como máquinas mortajadoras
horizontales, pueden trabajar piezas de hasta 800mm de longitud y generan
acabados de desbaste (Ñ ) o de afinado (Ñ Ñ ).
La cepilladora para metales se creó con la finalidad de remover metal para
producir superficies planas horizontales, verticales o inclinadas, dónde la
pieza de trabajo se sujeta a una prensa de tornillo o directamente en la mesa.
Las cepilladoras tienen un sólo tipo de movimiento de su brazo o carro éste es
de vaivén, mientras que los movimientos para dar la profundidad del corte y
avance se dan por medio de la mesa de trabajo.
Los cepillos emplean una herramienta de corte de punta, semejante a la del
torno. Ésta herramienta se fija a un portaútilies o poste, fijado a su vez a una
corredera o carro, como ya se mencionó, esta tiene movimiento de vaivén,
empujando la herramienta de corte de un lado a otro de la pieza. La carrera de
la corredera hacia adelante es la carrera de corte. Con la carrera de regreso, la
herramienta regresa a la posición inicial. Cuando regresa, la mesa y la pieza
avanzan la cantidad deseada para el siguiente corte, es decir, un arete (carro)
impulsa la herramienta de corte en ambas direcciones en un plano horizontal,
con un movimiento alterno. Éste movimiento rectilíneo alternativo comprende
una carrera activa de ida, durante la cual tiene lugar el arranque de viruta, la
carrera de retorno pasiva en vacío.
mecanismos de transmisión del cepillo
Para el vaivén del carro se usa una corredera oscilante con un mecanismo de
retorno rápido.
El balancín pivotado que está conectado al carro, oscila alrededor de su
pivote por un perno de cigüenal, que describe un movimiento rotatorio unido
al engranaje principal. La conexión entre el perno de cigüeñal y el balancín se
hace a través de un dado que se desliza en una ranura en el balancín y está
movido por el perno del cigüeñal. De ésta manera, la rotación del engranaje
principal de giro mueve el perno con un movimiento circular y hace oscilar al
balancín. El perno está montado sobre un tornillo acoplado al engranaje
principal de giro, lo que permite cambiar su radio de rotación y de ésta forma
variar la longitud del recorrido del carro portaherramienta. El recorrido hacia
adelante o recorrido cortante, requiere una rotación de unos 220º del engranaje
principal de giro, mientras que el recorrido de vuelta requiere solamente 140º
de rotación. En consecuencia la relación de tiempos de recorrido cortante a
recorrido de retorno es del orden de 1.6 a 1. Para poder usar varias
velocidades de corte, existen engranajes apropiados de transmisión y una caja
de cambios, similar a la transmisión de un automóvil.
Como una pieza de trabajo, grande y pesada y la mesa deben ser movidos a
baja velocidad por su peso, las cepilladoras tienen varios cabezales para poder
efectuar varios cortes simultáneamente por recorrido y aumentar así la
productividad de la máquina. Muchas cepilladoras modernas de gran tamaño
llevan dos o más herramientas por cabezal puestas de tal forma que se colocan
automáticamente en posición, de tal forma que el corte se realiza en ambas
direcciones del movimiento de la mesa. Éste tipo de disposición aumenta
obviamente la productividad de la cepilladora.
A pesar de que las cepilladoras se usan comúnmente para maquinar piezas de
gran tamaño, también se utilizan para maquinar simultáneamente un número
de partes idénticas y menores, que se pueden poner en línea sobre la mesa.
El tamaño de un cepillo está determinado por la longitud máxima de la
carrera, viaje o movimiento del carro. Por ejemplo, un cepillo de 17” puede
maquinar un cubo de 17”.
tipo de trabajo y movimientos
Los cepillos pueden generar escalones, chaflanes, ranuras o canales de formas
especiales.
El movimiento principal lo tiene la herramienta, la cual va sujeta a una torre
del brazo o ariete del cepillo.
El movimiento de avance lo proporciona la mesa de trabajo por medio de un
dispositivo llamado trinquete, el cual durante la carrera de trabajo de la
herramienta no se mueve, pero al retroceso sí lo hace.
El movimiento de penetración en el cepillo se logra por medio del ajuste de la
mesa de trabajo.
mp = movimiento principal
S = avance
Ret. = retroceso
a = penetración
herramientas de corte para cepillos de codo
Las herramientas de corte que se usan en los cepillos son semejantes a las que
se usan en los tornos. La figura muestra herramientas de corte para diversas
operaciones de maquinado que se llevan a cabo con el cepillo. La mayor parte
de las herramientas de corte para cepillos sólo necesitan una pequeña cantidad
de desahogo; por lo general de 3 a 5º para desahogo frontal y lateral. Los
ángulos de inclinación laterales varían según el material que se esté
maquinando. Para el acero se usa por lo general de 10 a 15º. El fierro colado
necesita de 5 a 10º y el aluminio de 20 a 30º de inclinación lateral.
Los portaherramientas que usan los cepillos de codo también se asemejan a
los de los tornos. Sin embargo, el agujero cuadrado por el que pasa la
herramienta es paralelo a la base en los portaherramientas para cepillo. Con
frecuencia se usa el portaherramientas universal o de base giratoria. Como se
ve en la figura el portaherramientas universal se puede girar para cinco tipos
distintos de cortes:
En los cepillos se usan varios tipos de sujetadores de piezas. En cada tipo se
necesita prensar la pieza en forma rígida. Si la pieza se mueve durante una
operación, puede dañar seriamente al cepillo, o al operador.
La mayor parte de las piezas por maquinar en el cepillo se pueden sujetar en
una prensa. Las barras paralelas se usan para soportar a la pieza sobre las
quijadas de la prensa, en sentido paralelo a la mesa y parte inferior de la
prensa. También se utilizan las bridas y los tornillos en T para fijar a las
piezas o a las prensas sobre la mesa de trabajo.
ajustes del cepillo
Antes y durante las operaciones de cepillado es necesario realizar ciertos
ajustes. Éstos ajustes bien realizados nos ayudarán a incrementar la
producción.
La mayor parte de las piezas que se maquinan en un cepillo se sujetan con una
prensa, por lo tanto, los procedimientos, preparaciones y operaciones que se
describen a continuación se aplican cuando la pieza se monta en una prensa.
Ajustes del carro
Se deben hacer los ajustes en el carro, antes de maquinar la pieza. Primero se
debe ajustar la longitud de la carrera. Esto se hace haciendo girar el eje de
ajuste de carrera o selector de carrera. La mayor parte de los carros tienen una
escala con un indicador para señalar la longitud de la carrera. Ésta se ajusta
cuando el carro está en su posición extrema de regreso. Por lo general se
ajusta a una pulgada más de la longitud de la pieza que se va a maquinar.
El segundo ajuste es para colocar la herramienta. El carro se ajusta de tal
modo que la carrera pase por toda la longitud de la pieza. Para ajustar la
posición correcta del carro, éste debe encontrarse en la posición extrema de la
carrera de regreso.
Ajustes de velocidad y avance
La velocidad de un cepillo es el número de carreras de corte que hace el carro
en un minuto. La que se seleccione para el cepillo depende de lo siguiente:
·
·
·
·
·
Tipo del material que se va a cortar.
Tipo de herramienta de corte.
Rigidez de la preparación y de la herramienta de maquinado.
Profundidad de corte.
Uso de fluidos de corte.
Existen tablas para determinar el número de dobles carreras recomendables,
más adelante se muestra una de esas tablas.
Avances
El avance en el cepillo es la distancia que recorre la pieza después de cada
carrera de corte. Por lo general, el avance necesario depende de las mismas
variables que determinan las velocidades de corte. Los avances del cepillo de
manivela se regulan mediante una biela de avance.
cálculo de la producción de un cepillo
Para el cálculo de la producción de la máquina cepilladora es necesario
conocer el número de dobles carreras que se deben realizar, para ello se utiliza
la siguiente fórmula:
n = Vm /(2L)
En donde
n = número de dobles carreras
Vm = velocidad media de la máquina en m/min
L = longitud a cepillar más las longitudes anterior y posterior en metros
La velocidad media de la máquina se puede obtener de la siguiente fórmula o
tabla de datos.
Fórmula para la obtención de la velocidad media
Vm = 2 ((va x vr)/(va + vr))
En donde
va = velocidad de trabajo
vr = velocidad de retroceso
Estas se obtienen de dividir la longitud total L (m) entre el tiempo que la
máquina tarda en la carrera de trabajo o de retroceso.
va = L/ta
vr = L/tr
No olvidar que:
L = la + lu + l
la se recomienda = 0.1 m y lu se recomienda = 0.05 m
Tabla para determinar la velocidad de corte (m/min)
Resistencia del acero
Herramientas
40
60
80
Fundición
gris
Bronce rojo o latón
Acero HS
16
12
8
12
20
Acero rápido
SS
22
16
12
14
30
Para ∇ , s = 1 a 2 mm/dc
Para ∇ ∇ , s = 0.5
vr = 2 va
a =3 s
Elección de dobles carreras
Longitud de carrera en mm
Dobles carreras
100
200
300
400
28
5.3
10.2
14.2
18.2
52
9.8
19
26.2
33.6
80
15.2
29
41
52
Para calcular el tiempo principal haga lo siguiente:
a) Calcule el número de dobles carreras que serán necesarias para el trabajo de
la pieza por medio de la fórmula.
Z = B/s
En donde:
Z es el número de dobles carreras para el trabajo total en la pieza
B es el ancho de la superficie a trabajar en mm (B=b+10)
S es el avance de la máquina
b) Calcule el tiempo que la máquina utiliza en cada doble carrera.
t = ta + tr
En donde:
ta es el tiempo que ocupa la máquina en la carrera de trabajo (min)
tr es el tiempo que ocupa la máquina en la carrera de retroceso (min)
t es el tiempo total de una doble carrera (min)
c) Calcule el tiempo principal de cepillado por medio de la siguiente fórmula.
tp = Z x t
Z, fue calculada en el paso a
t, fue calculado en el paso b
Se recomienda que se elabore un plan de trabajo para fabricar manufacturar
una pieza como la que se muestra en el siguiente dibujo y que posteriormente
se fabrique en el taller ULSA. Compare el tiempo real con el calculado
teróricamente.
Bibliografía
Título/Autor/editorial VIII
Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P
Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.
Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E.
Backer, Thomas Gregor. Mc Graw Hill
Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et
al. Companía Editorial Continental
Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St.
Amand. Mc Graw Hill
Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de
lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall
Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling,
editorial Reverté.
Páginas
641 a 653
228 a 235
254 a 262
369 a 380
696 a 710
144 a 162
Tema XVI
Esmeril y abrasivos
•
•
•
Generalidades
Cálculo de la producción en las muelas
Bibliografía
Generalidades
Los trabajos de manufactura realizados por medio de piedras de esmeril
pueden ser:
a. Desbaste
b. Afilado
c. Terminado
d. Corte
Los esmeriles son conocidos también como muelas y se componen de granos
abrasivos y de un material aglutinante que los mantiene unidos.
Existen varias clases de material abrasivo:
Material abrasivo
Nombre de los materiales
Natural
Corundum, esmeril y cuarzo
Artificiales
Electrocorumdum, corindon artificial, carborundum (carburo de
silicio)
Los granos abrasivos en los esmeriles pueden tener diferentes tamaños.
Cuando el grano es muy grueso se tiene gran rendimiento pero las superficies
resultantes son ásperas. Con grano fino se tienen rendimientos reducidos en
cantidad de viruta desprendida pero con superficies con acabados de calidad.
Los aglutinantes pueden ser minerales o vegetales. Los minerales son por lo
regular de magnesita que endurecen con el aire, como son sensibles a la
humedad las muelas con estos aglutinantes sólo pueden ser operadas en seco.
También como aglutinantes minerales se manejan los que tienen como base a
los silicatos, los que sí pueden trabajar en húmedo.
Los aglutinantes vegetales se componen de caucho, goma laca, o bakelita, son
tenaces y elásticos pueden emplearse en muelas que se vayan a utilizar con
altas temperaturas.
La dureza de las muelas se refiere a la dureza de los aglutinantes. Las muelas
duras son porque el aglutinante es muy duro y las blandas por que su
aglutinante es blando. Las muelas blandas se utilizan para materiales duros y
las duras para materiales blandos.
Las muelas tienen tres designaciones
1. Designación de su granulado la que se indica con números que van
desde el 8 hasta el 600.
muy basto
8 a 10
fino
70 a 120
basto
12 a 24
muy fino
150 a 240
medio
30 a 60
pulveruliento
280 a 600
2. Los números se refieren a la malla del material abrasivo
3. Designación de la dureza de las muelas, la que se indica por medio de
letras.
Muy blanda
E,F,G
Dura
P,Q,R,S
Blanda
K,I,J,K
Muy dura
T,U,V,W
Media
L,M,N,O
Durísima
X,Y,Z
4.
5. Designación de la estructura. Se considera como estructura a la
porosidad de la muela; compacta, media o porosa, se representa por
medio de números romanos.
Compacta I, II, III
Media IV, V, VI
Porosa VII, VIII, IX
Con las designaciones anteriores se pueden interpretar algunas de las normas
para la elección de muelas (ejemplo extracto de las normas DIN 69102).
Tipo de
esmerilado
Exterior
Material
Diámetro hasta
300mm
Diámetro de 350 a
450mm
Diámetro de 450 a
600mm
Acero templado
60 L
50 L
46 L
Acero sin templar
60 M
50 M
46 M
Fundición gris
60 I
50 J
46 J
Diámetro hasta 16mm Diámetro de 16 a 36mm
Diámetro de 36 a 80mm
Interior
Plano
Acero templado
80 L
60 K
46 J
Acero sin templar
80 M
60 L
46 J
Fundición gris
80K
60 J
46 I
Muela plana hasta
200mm
Muela de vaso hasta de
200mm
Muela de segmentos
Acero templado
46 J
36 J
30 J
Acero sin templar
46 K
46 K
24 K
Fundición gris
46 I
46 I
30 J
Cálculo de la producción en las muelas
Como en todas las máquinas herramienta las muelas utilizan una velocidad de
corte, la cual también es conocida como velocidad periférica de la muela. Su
calculo se logra por medio de la siguiente fórmula:
Vs = (p D n)/ (1000 x 60)
En donde
n = número de revoluciones de la muela
D = diámetro de la muela en mm
Vs = velocidad periférica de la muela o velocidad de corte en m/s
Por lo regular las Vs se encuentran en las tablas de los fabricantes de piedras
de esmeril, como se muestra a continuación para afilado y desbarbado:
Tipo de esmerilado
Material
Velocidad de corte
m/s
Aglutinante
Afilado de herramientas
Acero de herramientas
15 a 25
Cerámico vegetal
Afilado de herramientas
Acero rápido
15 a 25
Cerámico vegetal
Afilado de herramientas
Metales duros
25 a 45
Cerámico vegetal
Desbarbado o limpieza a mano
Metal ligero
15
Cerámico
Desbarbado o limpieza a mano
Fundición gris o bronce
25
Cerámico
Desbarbado o limpieza a mano
Acero o fundición
maleable
30
Cerámico
La penetración o profundidad por pasada es de:
Desbastado: 0.01 a 0.03 mm
Afinado: 0.0025 a 0.005 mm
Tabla de velocidad periférica cuando la pieza se mueve (m/s)
Material
Terminado
Esmerilado
cilíndrico
Esmerilado interior
Acero blando
Desbastado
12 a 15
16 a21
Acero blando
afinado
9 a12
No
Acero templado
Desbastado
14 a 16
No
Acero templado
afinado
9 a 12
18 a 23
Fundición gris
Desbastado
12 a 15
No
Fundición gris
afinado
9 a 12
18 a 23
Latón
Desbastado
18 a 20
No
Latón
afinado
14 a 16
25 a 30
Aluminio
Desbastado
40 a 50
No
Aluminio
afinado
28 a 35
32 a 35
Avance lateral por revolución de la pieza en fracciones de la anchura de la
pieza
Material
Acero
Fundición gris
Acabado
Esmerilado
cilíndrico
Esmerilado interior
Desbastado
2/3 a 3/4
1/2 a 3/4
Afinado
1/4 a 1/3
1/5 a 1/4
Desbastado
3/4 a 5/6
2/3 a 3/4
Afinado
1/3 a 1/2
1/4 a 1/3
Cálculo del tiempo principal del esmerilado
Para trabajo en una carrera simple
Tp = (L x i)/(s x Nw)
Para trabajo en dobles carreras
Tp = (2 x L x i)/(s x Nw)
En donde:
L es la longitud de la pieza a esmerilar
i es el número de cortes o pasadas
(i = Exceso para el rectificado/Profundidad de la pasada)
s es el avance en mm por cada revolución de la pieza
Nw número de revoluciones de la pieza por minuto
Máquina de esmerilar automática
Bibliografía
Título/Autor/editorial IX
Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P
Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.
Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E.
Backer, Thomas Gregor. Mc Graw Hill
Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et
al. Companía Editorial Continental
Principios de Ingeniería de Manufactura, de Stewart C. Black,
Vic Chiles et al. de la Compañía Editorial Mexicana
Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St.
Amand. Mc Graw Hill
Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de
lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall
Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling,
editorial Reverté.
Páginas
681 a 714
241 a 244
349 a 368
373 a 398
381 a 411
771 a 823
163 a 183
Tema XVII
Control numérico y sistemas
automáticos
•
•
•
¿Qué se automatiza en las máquinas herramienta?
Tipos de control en las máquinas automáticas
Bibliografía
El objeto del control numérico es lograr la automatización en la fabricación de
piezas. Deberá tenerse en consideración que la automatización no implica
producción masiva, la automatización debe observarse como la manufactura
de piezas que cumplen con especificaciones rigurosas y en las que para su
fabricación intervino poco la mano del hombre.
El objeto de las máquinas automáticas es poder reproducir las piezas
diseñadas el número de veces que sea necesario y disminuir al máximo la
intervención del hombre en la operación de la máquina.
Con las máquinas automáticas se logra lo siguiente:
•
•
•
•
Reproducción de las piezas con gran similitud
Alta calidad en los acabados y en las medidas
Poca participación de los operadores de las máquinas
Control de la producción
En las operaciones de automatización se pueden incluir las siguientes
acciones:
•
•
•
•
•
Alimentación del material a procesar
Procesamiento del material de acuerdo a las necesidades
Transferencia de productos de unas máquinas a otras
Inspección de trabajos
Expulsión de trabajos terminados
La automatización implica autocorrección, esto significa que para lograr la
automatización de una máquina herramienta no sólo es necesario la
coordinación de las partes de la máquina, sino que también deberá incluirse
que la máquina debe inspeccionar y con los servomecanísmos adecuados,
corregir las deficiencias o variaciones detectadas.
Cuando una máquina puede recibir sus instrucciones por medio de un código
numérico se dice que la máquina es de control numérico. Por lo regular estos
códigos son aceptados por las máquinas herramientas por medio de tarjetas,
cintas o programas de computadora.
Es importante no confundir a una máquina automática con un centro de
maquinado.
Una máquina automática con o sin control numérico es una máquina que
permite la fabricación, de manera repetida, de piezas con muy poca
participación del hombre en la operación de la máquina. Su objeto no es
fabricar muchas piezas sino fabricarlas sin que el hombre se preocupe por su
operación.
Los centros de maquinado CNC son máquinas totalmente automáticas en las
que su objetivo es la producción a gran velocidad de muchas piezas u objetos.
En la operación de estas máquinas tampoco participa el hombre.
Las máquinas herramienta automáticas logran su objetivo de operación por
medio de motores especiales que manejan a las piezas o a las herramientas de
corte de acuerdo a las necesidades de la manufactura. Los motores ejecutan
los movimientos que los operadores harían para producir las piezas. Las
operaciones de inspección y auto corrección se llevan a cabo por medio de
sensores, los que pueden ser mecánicos, eléctricos, electrónicos, sonoros,
magnéticos, térmicos o de detección de luz.
¿Qúe se automatiza en las máquinas herramienta
Como todas las máquinas herramienta deben operar con tres movimientos:
principal, avance y penetración, estos deben ser automatizados y controlados
para arrancar y parar cuando sea necesario. Los movimientos se logran por
medio de motores de paso a paso y el arranque y paro, se logra por medio de
sistemas de control de bucle abierto o cerrado, los que previamente
programados establecen cuando arrancar y cuando parar de acuerdo a la
posición o velocidad que tiene la pieza o la herramienta.
Por lo regular las máquinas herramienta operan en tres ejes (Z, X, Y, ver tema
de elementos básicos de las máquinas), en esos tres ejes es donde se controla
el movimiento y además se colocan los sensores. Hay máquinas que pueden
controlar varios ejes más, diferentes a los básicos.
Los motores y sensores reciben las instrucciones de operación de las unidades
de control o lectoras, estas pueden ser desde una simple lectora de cinta
magnética o perforada, hasta una computadora, en la que con un software
especial (CAD/CAM) reciben la información y la transmiten a los motores y
sensores de las máquinas.
Las instrucciones en cintas magnéticas o perforadas fueron utilizadas al inicio
de las máquinas con controles numéricos. En estas máquinas la información la
recibían de las instrucciones especificadas en las cintas. Las cintas utilizaban
ocho pistas en las que en lenguaje binario se introducían los códigos de
ejecución de las máquinas.
Muestra de una cinta perforada
tipos de control en las máquinas automáticas
Los sistemas de control de las máquinas automáticas pueden ser de bucle
(circuito) abierto o cerrado. Los primeros reciben las instrucciones y las
ejecutan al pie de la letra, deteniendo su acción cuando los sensores reciben la
información de que se ha cumplido con lo programado.
Los sistemas de bucle cerrado son aquellos que tienen retroalimentación, esto
quiere decir que cuando los sensores reciben información diferente a la que
deben estar recibiendo tratan de corregir la operación del motor.
Las máquinas de control numérico tienen una parte mecánica que es operada
por motores, engranes, poleas, pistones y palancas. Estos aditamentos son
alimentados energía que es enviada por sensores, o dispositivos electrónicos
que controlan en tiempo y en características la energía que va a generar la
operación mecánica de mas máquinas. Los sensores o dispositivos
electrónicos son activados por señales que provienen de un controlador, el que
puede ser programado directamente o por medio de una computadora con el
sofware adecuado.
En el mercado existen una gran cantidad de máquinas automáticas,
semiautomáticas, de control numérico o de alta producción. Se sugiere visitar
los siguientes sitios y tomar los cursos de manufactura avanzada del
laboratorio de la Universidad La Salle.
•
•
•
•
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•
•
•
•
•
http://www.troy-jenn.com/
http://www.flashcutcnc.com/
http://www.bpt.com/
http://www.chironamerica.com/
http://www.cncengineering.com/
http://www.clausing-industrial.com/
http://www.cnc-machinery.com/
http://www.daniluk.com/
http://www.denford.com/
http://www.giddings.com/fadal/overview/default.htm
Bibliografía
Título/Autor/editorial X
Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P
Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.
Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E.
Backer, Thomas Gregor. Mc Graw Hill
Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et
al. Companía Editorial Continental
Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St.
Amand. Mc Graw Hill
Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de
Páginas
499 a 515
377 a 385
368 a 375
446 a 454
972 a 1015
lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall
Principios de Ingeniería de Manufactura, de Stewart C. Black,
Vic Chiles et al. de la Compañía Editorial Mexicana
184 a 225

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