TEMA 15: CONFORMACIÓN DE PIEZAS CON ARRANQUE DE

Departamento de Tecnología.
IES Nuestra Señora de la Almudena
Mª Jesús Saiz
TEMA 15: CONFORMACIÓN DE PIEZAS CON ARRANQUE DE VIRUTA
Se dice que las piezas se conforman con arranque de viruta cuando se elimina parte del
material de la pieza que se quiere obtener, en el proceso.
1.- Mecanizado manual
Aserrado: consiste en cortar un material utilizando la sierra.
La sierra es una herramienta dentada
Características de una sierra:
paso: es la distancia que hay entre dos dientes
consecutivos. Se suele medir en hilos/pulgada, que son
el número de pasos o dientes que hay en una pulgada
(25,4 mm)
triscado: es la colocación alternativa de los dientes de
izquierda a derecha para evitar que se agarrote la sierra
Tipos de sierra:
Sierras
Segueta
Sierra de
costilla
Serrucho
Sierra de
arco
Aplicaciones
Se utiliza para espesores
pequeños en marquetería
Para cortes muy rectos
Para piezas grandes
Para corte de piezas
metálicas
Limado: consiste en arrancar finas partículas de material de una pieza con el fin de
conseguir la forma y las dimensiones deseadas o de dar un acabado estético a la
superficie. Para esta operación se emplean las limas y escofinas
Limas
Escofinas
Las
lima
s y
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escofinas son herramientas fabricadas de acero templado y cuya propiedad fundamental es
la dureza, para que puedan desgastar el material que se lima.
Las escofinas se utilizan en materiales blandos (madera) y las limas en materiales duros
(metales)
Características de una lima:
picado: es la forma de los dientes o rugosidad. Puede ser sencillo o doble
(cuando el picado va cruzado)
paso: es la distancia entre dos picados. Según esto las limas se clasifican
en tres valores (basto, medio y fino), y se utilizan para rebajar o desbastar
mayor o menor cantidad de material.
longitud: distancia del cuerpo de la lima que lleva el picado. Se mide en
pulgadas
forma de la lima: es la forma que tiene la sección transversal de la lima.
Puede ser plana, cuadrada, redonda, de media caña, triangular, ,...
longitud
Roscado: es la operación que permite realizar una hélice, hilo o filete, sobre un
cilindro, para obtener un tornillo o tuerca.
TORNILLO
cuello
filete o hilo
cabeza
rosca
TUERCA
Si el roscado es exterior se denomina tornillo o varilla roscada. Si el roscado es interior
se denomina tuerca o agujero roscado.
Características de una rosca:
Tipo de rosca: la rosca puede ser sencilla o múltiple según
se tallen simultáneamente uno, dos o más surcos sobre el
mismo cilindro. La más empleada es la rosca sencilla,
reservando las roscas múltiples para mecanismos que
ofrezcan poca resistencia al movimiento y en los que se
desee obtener un avance rápido con un número de vueltas
mínimo
paso: es la distancia que existe entre dos filetes
consecutivos
avance: es la distancia que avanza la tuerca al girarla
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una vuelta sobre el tornillo. Si el tornillo es de rosca sencilla, el avance se
corresponde con el paso; si es de rosca doble el avance será igual al doble
del paso.
Avance= p. nt. e
p =Paso tornillo =distancia entre dos filetes consecutivos
n= vueltas del tornillo o tuerca
e = entradas de la rosca (la rosca puede ser sencilla,
doble, triple, ...)
perfil: es la forma de la sección transversal del filete. Los más empleados
son:
Las roscas en "V" aguda suelen emplearse para instrumentos de precisión
(tornillo micrométrico, microscopio...); la Witworth y la métrica se emplean
para sujeción (sistema tornillo-tuerca); la redonda para aplicaciones
especiales (las lámparas y portalámparas llevan esta rosca); la cuadrada y
la trapezoidal se emplean para la transmisión de potencia o movimiento
(grifos, presillas, gatos de coches...); la dientes de sierra recibe presión
solamente en un sentido y se usa en aplicaciones especiales (mecanismos
dónde se quiera facilitar el giro en un sentido y dificultarlo en otro, como
tirafondos, sistemas de apriete...).
sentido de la hélice: se llama rosca a derechas cuando al girar la tuerca
sobre el tornillo en el sentido horario avanza. Se llama rosca a izquierdas
si para que avance es necesaria girarla en sentido antihorario.
La más empleada es la rosca a derechas
diámetro nominal: es el diámetro con el que se denomina una
rosca y viene determinado por el diámetro exterior del tornillo.
Se suele dar en mm, aunque también puede darse en pulgadas
(Ej: M8 = rosca métrica de 8 mm de diámetro)
Sistemas de roscas: las medidas y tipos de roscas están normalizadas.
Vamos a estudiar sólo las roscas de perfil triangular métrica y Whitworth, ya
que son las más utilizadas como elementos de sujeción.
Rosca métrica
CARACTERÍSTICAS
- Las medidas se expresan
en mm.
- El ángulo que forman los
lados del triángulo es de
60º.
- El vértice superior del
triángulo del tornillo y la
tuerca está truncado.
- El fondo del triángulo del
tornillo y la tuerca está
redondeado.
DIBUJO
TUERCA
TORNILLO
paso
MEDIDAS
NORMALIZADAS
Diámetro
nominal
D (mm)
3
4
5
6
8
10
12
16
18
Diámetro
agujero de
la tuerca
d (mm)
2,45
3,20
4,1
4,9
6,6
8,2
9,9
13,5
15
Paso
P (mm)
0,5
0,7
0,8
1
1,25
1,5
1,75
2
2,5
3
Rosca Withworth
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- Las medidas se expresan
en pulgadas (1" = 25,4mm)
- El ángulo que forman los
lados del triángulo es de
55º.
- El vértice y el fondo del
triángulo del tornillo y la
tuerca está redondeado.
- El paso se indica en hilos
/pulgada, es decir, el nº de
pasos comprendidos en
una pulgada.
TUERCA
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Diámetro
nominal
D (")
paso
TORNILLO
1/4
5/16
3/8
1/2
5/8
3/4
7/8
1
Diámetro
agujero de
la tuerca
d (mm)
53,20
6,2
7,7
10,25
13,25
16,25
19
22
Paso
P (")
20
18
16
12
11
10
9
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Fabricación de elementos roscados: tuercas y tornillos
El roscado puede ser realizado con herramientas manuales o máquinas
herramientas como taladradora, fresadoras y tornos.
Para el roscado manual se utilizan machos y terrajas o cojinetes, que
son herramientas
de
corte usadas
para
crear
las
roscas
de tornillos y tuercas en metales, madera y plástico. El macho de roscar se
utiliza para roscar las roscas interiores o tuercas mientras que la terraja se
utiliza para roscar las roscas exteriores o tornillos.
macho de roscar
terraja de roscar
2.- Mecanizado mediante máquinas-herramientas:
Taladradora:
Es una máquina que permite la realización de agujeros mediante una herramienta
llamada broca.
Tiene dos movimientos: El de rotación de la broca y el de avance de penetración de la
misma.
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Los parámetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de
taladrado son los siguientes:
Elección del tipo de broca más adecuado
Existen tres tipos básicos de materiales:
- Acero al carbono, para taladrar materiales muy blandos (madera, plástico,
etc.)
-
Acero rápido (HSS), para taladrar aceros de poca dureza
Metal duro (Widia), para taladrar fundiciones y aceros en trabajos de gran
rendimiento.
Revoluciones por minuto (rpm) del husillo portabrocas "n"
La velocidad de rotación del husillo portabrocas se expresa habitualmente
en revoluciones por minuto (rpm). En las taladradoras convencionales hay una
gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor
principal y del número de velocidades de la caja de cambios de la máquina. Se
eligen velocidades bajas para materiales duros y velocidades más altas para
materiales blandos.
Velocidad de corte (Vc) de la broca expresada de mm/minuto
El avance o velocidad de corte en el taladrado es la velocidad relativa entre la
pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. Se
puede calcular con la siguiente fórmula:
Vc (mm/min) =π. D. n
D = diámetro de la broca (mm).
n= nº de revoluciones por minuto de la broca
(rpm)
Torno :
Se denomina torno a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar
piezas de revolución. Estas máquinas operan haciendo girar la pieza a mecanizar
mientras una o varias herramientas de corte (cuchillas) son empujadas en un movimiento
longitudinal y transversal.
La pieza a mecanizar va sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje. La
herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o
rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea. Cuando el carro principal
desplaza la herramienta a lo largo del eje de rotación, produce el cilindrado de la pieza,
y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la
pieza se realiza la operación denominada refrentado.
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Diversidad de formas que se pueden obtener
TORNEADOS
EXTERIORES
cilindrado
refrentado
torneado
cónico
torneado
roscado
TORNEADOS
INTERIORES
cilindrado
refrentado
torneado
cónico
ranurado
roscado
Velocidad de corte (Vc) del torno expresada de mm/minuto
El avance o velocidad de corte de la herramienta en el torneado es la velocidad
con la que progresa el corte. Se puede calcular con la siguiente fórmula:
Vc (mm/min) =π. D. n
D = diámetro de la pieza a tornear (mm).
n= nº de revoluciones por minuto de giro de la pieza (rpm)
Si la velocidad de corte es demasiado elevada, la cuchilla se desgasta
rápidamente.
Cepilladora y lijadora.
Son herramientas empleadas para la obtención de superficies lisas y planas,
generalmente en madera.
La cepilladora está formada de un bastidor
compuesto de dos mesas horizontales entre las
cuales está situado una rueda portacuchillas, que al
girar arrancan pequeñas virutas.
La lijadora consiste en frotar la
pieza con una lija de papel de
material más duro y abrasivo que la
pieza a lijar, hasta desgastar la
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superficie de la pieza .
Fresadora
Se la conoce también como máquina herramienta universal, ya que con ella se ueden
hacer casi todas las operaciones de mecanizado.
Una fresadora es una máquina eléctrica rotativa en la que se coloca la herramienta de
corte (llamada fresa) y debido al movimiento giratorio que ésta adquiere y al movimiento
longitudinal que le damos a la pieza sobre una
mesa, va haciendo el labrado en la pieza a
fresar.
Existen multitud de formas de fresas según la
forma que queramos hacer.
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Limadora
Es una máquina que mediante el movimiento horizontal alternativo de la
herramienta va produciendo una superficie plana, o bien va generando ranuras
paralelas sobre la pieza a trabajar. La mesa que sujeta la pieza realiza un
movimiento de avance transversal, para facilitar el trabajo de mecanización, también se
pueden desplazar verticalmente ambas, manual o automáticamente, para aumentar la
profundidad de pasada.
Rectificadora
Es una máquina herramienta que se emplea para acabados finales de piezas. Consta de
un disco rotativo llamado muela, fabricada de un material abrasivo a base de cuarzo,
corindón artificial o carburo de silicio.
Existen dos tipos de rectificadoras:
Rectificadora para piezas cilíndricas: la pieza y la herramienta (muela) giran
de forma simultánea en el mismo sentido. La muela es la que tiene el
movimiento de avance y penetración.
Rectificadora para piezas planas: la muela gira y penetra y la pieza se
desplaza de forma lineal; o la muela puede girar, penetrar y avanzar mientras la
pieza esta fija.
Muela
3.- Mecanizado mediante corte por calor
Oxicorte
Permite cortar chapas de acero o de cualquier metal.
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El oxicorte se basa en la propiedad que tienen los metales de arder muy rápidamente
en presencia de oxígeno puro, con temperaturas inferiores a la de fusión.
El oxicorte consta de dos etapas: en la primera, el acero se calienta a alta temperatura
(900 °C) con la llama producida por el oxígeno y un gas ; en la segunda, una corriente
de oxígeno corta el metal y elimina los óxidos de hierro producidos.
En
este
proceso
se
utiliza
un
gas combustible cualquiera
(acetileno, hidrógeno, propano, hulla, tetreno o crileno), cuyo efecto es producir una
llama para calentar el material, mientras que como gas comburente siempre ha de
utilizarse oxígeno a fin de causar la oxidación necesaria para el proceso de corte.
El soplete cortador requiere de dos conductos: uno por
el que circule el gas de la llama calefactora (acetileno u
otro) y uno para el corte (oxígeno). El soplete de
oxicorte calienta el acero o metal con su llama, y
después la apertura de la válvula de oxígeno provoca
una reacción con el hierro de la zona afectada que lo
transforma en óxido férrico (Fe2O3), que se derrite en
forma
de
chispas
al
ser
su
temperatura
de fusión inferior a la del acero.
Hilo caliente:
Consiste en un hilo metálico (generalmente nicrom 80%Ni20%Cr o cromel 90%Ni-10%Cr) que ofrecen gran
resistencia al paso de la corriente. Cuando se conecta el
hilo a una corriente eléctrica, éste se calienta y de este
modo puede realizar cortes en termoplásticos (ejemplo:
poliestireno expandido o porexpan)
Plasma de arco:
Se utiliza un chorro de gas denominado plasma que sale a gran velocidad de un
soplete. Con este calor se funden las piezas metálicas y se abre una costura por el
lugar deseado.
El plasma se obtiene cuando un gas (argón, nitrógeno o hidrógeno) se calienta
fuertemente por un arco voltaico de corriente continua. Con estas temperaturas los
átomos se disocian y se liberan electrones, los cuales se unen al arco voltaico haciendo
que la temperatura suba hasta los 30.000ºC. y se forme un chorro de gas llamado
plasma.
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Laser:
Consiste en obtener un rayo de luz laser que concentra la
luz en la superficie de trabajo. Este rayo produce mucha
energía en forma de calor, que puede aprovecharse para
corte de materiales.
Los espesores más habituales varían entre los 0,5 y 6 mm
para acero y aluminio. Los potencias más habituales para
este método oscilan entre 3000 y 5000 W.
4.- Fabricación automatizada mediante CNC:
Las siglas CNC significan Control numérico por computadora y son máquinas herramientas cuyo control se realiza por un ordenador al que previamente se han
programado las operaciones que debe realizar.
Principio de funcionamiento
Para mecanizar una pieza se usa informáticamente un sistema de coordenadas que
especificarán el movimiento de la herramienta de corte.
El sistema se basa en el control de los movimientos de la herramienta de trabajo con
relación a los ejes de coordenadas de la máquina, usando un programa informático
ejecutado por un ordenador.
En el caso de un torno, hace falta controlar los movimientos de la herramienta en dos
ejes de coordenadas: el eje de las X para los desplazamientos longitudinales del carro y
el eje de las Z para los desplazamientos transversales de la torre.
En el caso de las fresadoras se controlan también los desplazamientos verticales, que
corresponden al eje Y. Para ello se incorporan servomotores en los mecanismos de
desplazamiento del carro y la torreta, en el caso de los tornos, y en la mesa en el caso
de la fresadora; dependiendo de la capacidad de la máquina, esto puede no ser limitado
únicamente a tres ejes.
La aplicación de sistemas de CNC en las máquinas-herramienta han hecho aumentar
enormemente la producción, al tiempo que ha hecho posible efectuar operaciones de
conformado que era difícil de hacer con máquinas convencionales
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