CAPÍTULO 6:CAPÍTULO 6: LISTADO DE MÁQUINAS- HERRAMIENTAS...

Cap. 6: Listado de Máquinas-herramientas y Herramientas

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CAPÍTULO 6:CAPÍTULO 6:CAPÍTULO 6:CAPÍTULO 6:

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MÁQUINASMÁQUINASMÁQUINASMÁQUINAS----

HERRAMIENTAS Y HERRAMIENTAS Y HERRAMIENTAS Y HERRAMIENTAS Y

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6. LISTADO DE MÁQUINAS-HERRAMIENTAS Y HERRAMIENTAS

6.1 Clasificación de las herramientas

El proceso de fabricación de las piezas se realiza en varias máquinas-

herramientas, que son las encargadas de producir los movimientos necesarios para el

corte. El elemento que se ocupa de eliminar material es la herramienta de corte.

La clasificación de las herramientas de corte se muestra en la siguiente figura

(Figura 11) y como se puede observar están divididas según una serie de características

principales que son: el material del que están fabricadas, forma de construcción,

número de filos y forma de operar.

Figura 11. Clasificación de las herramientas de corte.

Respecto a los materiales de los que están fabricadas las herramientas de corte

tienen que ser capaces de soportar grandes esfuerzos, altas temperaturas y elevada

fricción, por tanto tendrán buenas características de resiliencia, tenacidad, resistencia al

desgaste y dureza a elevada temperatura. En el siguiente esquema (Figura 12) se muestra

la clasificación de los materiales mostrando algunas propiedades de cada uno de ellos:


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Figura 12. Clasificación de los materiales de herramientas de corte.

Por la forma de construir las herramientas de corte, éstas se dividen en enterizas

o con plaquitas, como se vio en la Figura 11. Las enterizas están formadas por una sola

pieza y las de plaquitas se componen por un porta-herramientas más una serie de

plaquitas intercambiables. El porta-herramientas es donde se inserta la plaquita para su

posicionamiento y fijación de la misma, de forma que se pueda trabajar con ella en

condiciones óptimas. Este tipo de útil está estudiado de forma que no solamente soporte

la placa como herramientas de corte, sino que evite vibraciones y que su forma sea la

adecuada a cada tipo de trabajo, dando lugar a un intercambio de plaquitas sin perder los

puntos de máquina o sin tener que ajustar la medida de la herramienta a los programas

de máquina establecidos de antemano.

Tanto las plaquitas como los porta-herramientas se clasifican según su propia

Normativa ISO, debido a la gama tan grande de geometrías y la cantidad de medidas


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existentes. Su clasificación se realiza mediante una serie de letras y números, los cuales

tienen un significado que se verá a continuación:

SIGNIFICADO DE LA SIMBOLIZACIÓN DE PLAQUITAS DE MET AL DURO

1ª letra: indica la

geometría

2ª letra: ángulo de incidencia

3ª letra: tolerancia en radio y espesor

4ª letra: tipo de fijación al

porta-herramientas

1ª cifra

2ª cifra

3ª cifra

4ª cifra

H Hexagonal A 3º A 0,005-0,025 W

Con agujero avellanado una cara

Indi

ca la

long

itud

de la

aris

ta d

e co

rte

Indi

ca e

l esp

eso

r de

la p

laca

Indi

ca e

l ra

dio

en

la p

unta

de

la p

laca

Indi

ca la

ca

lida

d de

la p

laca

y e

l rom

pevi

ruta

s

O Octogonal B 5º F 0,005-0,025 T


P Pentagonal C 7º C 0,013-0,025 Q

C Rómbica

80º D 15º H 0,013-0,025 U

Con agujero avellanado dos

caras

T Triangular E 20º E 0,025-0,025 B

Con agujero cilíndrico

V Rómbica

35º F 25º G 0,025-0,13 H


D Rómbica

55º G 30º J 0,005-0,025 C

Con agujero cilíndrico avellanado

S Cuadrada N 0º K 0,013-0,025 J

Con ag. cil. avellanado dos

caras

R Redonda P 11º L 0,025-0,025 A

Con agujero sin avellanar

O M 0,08-0,13 M

Con agu. rompevirutas a una

cara

N 0,08-0,025 G

Con agujero rompevirutas a dos

caras

U 013-013 N

Sin agujero y sin rompevirutas

R Sin agujero y con

rompevirutas

Tabla 10. Significado de la simbolización de las plaquitas.


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Así pues, si una placa indica “CNMG 12 04 08”, según la tabla, sus

características son:

C: Significa que es una placa de geometría en forma de rombo.

N: El ángulo de incidencia es de 0º.

M: Es la tolerancia de fabricación, en este caso es de ±0,05.

G: La fijación en el porta-herramienta es por tornillo.

12: Es la medida de la arista de corte (l), en este caso de 12 mm.

04: Es el espesor de la placa (s), en este caso de 4 mm.

08: Es el radio de la punta de la herramienta (rε), en este caso de 0,8 mm.

La simbolización del porta-herramientas se recoge de igual forma en la siguiente

tabla:

SIMBOLIZACIÓN DE LOS PORTA-HERRAMIENTAS DE METAL DU RO

1ª letra: indica sistema

fijación de la placa

2ª letra: indica la

forma de la placa que

monta

3ª indica tipo porta-

herramienta según ángulo

4ªletra: ángulo de incidencia

5ªletra: indica el

sentido de corte

6ª y 7ª letras: tamaño mango

8ª letra: indica la longitud

del mango

9ª cifra

C Fijación mediante lengüeta

C Rómbica 60º

A 90º C 7º

R Sentido

de corte a derechas

8 8 D 60

Indi

ca la

long

itud

de la

ari

sta

de c

orte

de

la

pla

ca e

n m

m.

D Rómbica 55º

B 75º E 20º 10 10 E 70

S Cuadrada D 45º N 0º 12 12 F 80

S Fijación mediante tornillo

T Triangular E 60º P 11º 16 16 H 100 V Rómbica

35º F 90º

L Sentido

de corte a izquierdas

20 20 K 125

W Hexagonal G 90º 25 25 M 150

M

Fijación mediante lengüeta y tirante

R Redonda H 107º 32 32 N 160 J 93º 40 40 P 170 K 75º

N Sentido de corte neutro

8 8 R 200

P Fijación mediante

leva

L 95º 50 50 S 300 N 63º T 350 Q 15º U

Tabla 11. Significado de la simbolización de porta-herramientas.


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Si se tiene un porta-herramientas cuya denominación es PCLNR 16 16 H 09,

dichas letras significan lo siguiente:

P: Indica el tipo de fijación de la placa (en

este caso, como es P, indicaría fijación por

leva).

C: Indica la geometría de la placa que

inserta (en este caso, como es C sería una

placa rómbica de 60º).

L: Indica el ángulo del porta-herramienta

(en este caso la L será de 95º respecto a la arista de la pieza).

N: Indica el ángulo de desprendimiento de la placa (en este caso como lleva la letra N,

sería 0º).

R: Indica el sentido de trabajo del porta-herramienta (como lleva una letra R sería a

derechas).

16: Indica la medida del mango del porta-herramientas (será un cuadrado de 16 x16

mm).

H: Indica la longitud del mango (en este caso la longitud del mango será de 100 mm).

09: Indica la longitud de la arista de corte de la placa que monta (en este caso sería 9

mm)

6.2 Desgaste de las herramientas

A la hora de seleccionar la herramienta de corte adecuada para la fabricación un

parámetro importante a tener en cuenta es el desgaste de la misma. Este desgaste

depende de:

- Material de la pieza

- Material de la herramienta

- Geometría de la herramienta

- Parámetros de corte (Velocidad de corte, profundidad de pasada y avance)

Para el estudio del desgaste de la herramienta se comienza con la definición de

los parámetros característicos de su geometría, estos son: ángulo de filo principal y

secundario, ángulos de desprendimiento lateral y posterior, ángulos de incidencia lateral


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y posterior y el radio de punta, que determina la textura de la superficie mecanizada.

Además se realiza el estudio de la forma y tamaño de la viruta que se va a crear debido

al arranque del material (Figura 13).

Figura 13. Geometría de la herramienta.

Con este análisis y ayudados de las teorías de desgaste de la herramienta se

determina la vida útil de ésta. La teoría principal es la “Ecuación de Taylor” que

relaciona la velocidad de corte de la herramienta con la vida útil y el material de ésta a

través de la siguiente ecuación (Figura 14), donde “n” y “C” son constantes de Taylor

que dependen del proceso de mecanizado y de la calidad del material de la herramienta.

Figura 14. Vida útil de la herramienta.


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A la hora de seleccionar las herramientas para cada tipo de máquina y operación

que se va a aplicar en la fabricación de la pieza tratada en este proyecto, no se desarrolla

el estudio de desgaste y vida útil anteriormente mencionado, ya que ese estudio, entre

otros, lo lleva a cabo el fabricante de las herramientas. Este fabricante recoge en sus

catálogos las características a tener en cuenta al seleccionar la herramienta.

6.3 Elección de las herramientas necesarias

Dependiendo de la máquina y del proceso de mecanizado que se vaya a

desarrollar se han elegido una serie de herramientas, utilizando el catálogo del

proveedor “UNCETA” donde aparecen herramientas de varios fabricantes. El material

de las herramientas (metal duro o acero rápido) han sido seleccionadas por sus

adecuadas características para mecanizar el material de la pieza que se fabrica.

Herramientas para el torno

1. Refrentado: Para el refrentado se usará una herramienta

enteriza, con una cuchilla de metal duro para

torneado frontal con rebaje (marca “Holex”)

con un mango de 20 mm (Figura 15).

Figura 15. Herramienta refrentado.

2. Cilindrado: Para el cilindrado, tanto en desbaste como en acabado, se usará el porta-

herramienta de código PCLN R 16 16 H12 y las plaquitas, CNMG 120408 (Figura 16),

todo de la marca “Garant”.


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PCLN R1616 H12 CNMG 120408

Figura 16. Porta-herramienta y plaquita para cilindrado.

3. Moleteado:

Con un moleteador de presión de dos moletas de metal duro (marca “Zeus”) con

un diámetro de 20 mm, espesor de 8 mm y paso 1 mm se realizará el moleteado (Figura

17).

Figura 17. Herramienta de moleteado.

4. Chaflanes:

El código de las plaquitas para realizar los chaflanes es SNMG 120408 y el

porta-herramienta adecuado para éstas es PSSN R 20 20 K12, ambos de la marca

“Garant” (Figura 18).

PSSN R2020 K12 SNMG 120408

Figura 18. Porta-herramienta y plaquita para chaflanes.


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5. Roscado:

El tallado de la rosca se

realizará con una cuchilla de metal

duro para roscar exteriores (marca

“Holex”), que va soldada sobre un

mango cuadrado de acero de 20 mm,

de perfil 60º para rosca métrica

(Figura 19).

Figura 19. Herramienta para roscado.

6. Cajeado:

La plaquita de metal duro (marca “Garant”) para realizar el cajeado se basa en la

norma DIN 7993 cuyas medidas para el radio de 1 mm. son de W = 2 mm. y t = 1,20

mm. En la siguiente figura se muestran las dimensiones:

Figura 20. Plaquita para cajeado.

Herramientas para la fresadora

Para el fresado se dispondrá de una fresa frontal de planear (marca “Garant”) de

43º (ángulo de posición de la plaquita) de acero templado, de 63 mm de diámetro y 5

dientes. Las seis plaquitas que lleva son de ocho cortes y poseen un recubrimiento

TiC/TiN para aumentar la resistencia al desgaste (Figura 21).


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Figura 21. Fresa y plaquita para planear.

Herramientas para la taladradora

La broca (marca “Garant”) que se usa para realizar el taladro pasante es una

broca helicoidal de acero rápido (HSS) de diámetro 3 mm con mango cilíndrico, con

ángulo en la punta de 118º, una longitud de hélice de 33 mm. y una longitud total de 61

mm. (Figura 22)

Figura 22. Broca helicoidal.

Herramientas para la rectificadora

En todas las máquinas-herramientas anteriores se ha usado herramientas multi-

filos ó monofilos, en el caso de la rectificadora se utiliza un tipo de herramienta llamada

muela donde los filos son indefinidos ya que se trata de granos.


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La herramienta que se va a utilizar para la operación es una muela (marca

“Lukas”) de corindón artificial con mango de 6 mm de diámetro, de granulado grueso

(24-26) cuyo aglomerante es resina artificial y el grado de dureza es medio.

Figura 23. Muela de corindón.

Las dimensiones son: diámetro de 16 mm y una altura (ancho de la muela) de 30

mm, valor recomendado viene dado según la Tabla 12:

Tabla 12. Ancho de muela según los diámetros de las piezas que se rectifican.

Como resumen se muestra la siguiente tabla (Tabla 13), donde aparecen las

máquinas y las herramientas necesarias para el mecanizado de cada operación, además

del precio dado por el fabricante. A cada herramienta se le ha asignado un código para

su identificación, aparte del número de referencia que tiene en el catálogo del proveedor

(UNCETA).


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Máquina Herramienta Código Cód.

fabric. Pedido

Mín Precio

(€)

TORNO

Cuchilla de metal duro con rebaje para refrentar

001 296700 1 7,49

Porta-herramientas para plaquita de cilindrar

002P 256100 1 59,81

Plaquitas para cilindrar

002 251300 10 5,93

Moletador de presión de dos moletas (Ø 20 mm.)

003 290120 1 96

Recambio Moleta BL30º N/A 290185 1 22,10

Porta-herramientas para plaquita de chaflán

004P 256500 1 66,42

Plaquitas para chaflanes de 45º

004 253930 10 7,02

Cuchilla de metal duro para roscar exteriores

005 297150 1 13,16

Plaquita para cajeado de radio 1 mm.

006 271025 10 18,75

FRESADORA Fresa frontal de planear

(Ø 63 mm. y 5 dientes) y plaquitas de 8 cortes

007 213300 213340

1 10

283,20 10,62

TALADRADORA Broca helicoidal

de Ø 3 mm. 008 114050 10 0,61

RECTIFICADORA Muela de corindón

30 mm. ancho 009 551600 10 1,07

Tabla 13. Máquinas y herramientas utilizadas en la fabricación.


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6.4 Estimación del número de herramientas y máquinas necesarias

Para determinar el número de herramientas que se necesitan al año para fabricar

la cantidad de piezas prevista, se debe conocer el tiempo de corte empleado para cada

una de ellas por pieza. Los tiempos de mecanizado se calculan en el capítulo 7 a partir

de los cuales se halla el tiempo total de corte al año de cada herramienta (una vez se

multiplica por las 7136 piezas a fabricar anualmente). A modo resumen se exponen

dichos cálculos en la siguiente tabla donde, en negrita, se suman los tiempos totales por

operaciones con mismas herramientas (para concretar su cálculo véase cap. 7):

Fase Proceso Tm/pieza

[min] Tm/pieza/op.

[min] Tm

(horas/año)

1

Refrentar 0,085 0,17 20,22

Cilindrado

Desbaste 0,12 4,199 499,40 Acabado 0,316

Cilindrado

Desbaste 0,425

Acabado 0,068

Moleteado 1,416 1,416 168,41

Chaflán 3x45º 0,032 0,066 7,85

2

Refrentar 0,085

Cilindrado

Desbaste 2,463

Desbaste 0,221

Desbaste 0,059

Cilindrado

Acabado 0,226

Acabado 0,171

Acabado 0,13

Roscado 0,016 0,016 1,90

Cajeado 0,005 0,005 0,59

Chaflán

3x45º 0,032

1x45º 0,002

3 a 8 fresado*

Desbaste 0,135 3,192 379,64

Acabado 0,397 *(6 operaciones)

9 Taladrado 0,369 0,369 43,89

10 Rectificado 7,351 7,351 874,28

Tabla 14. Tiempos totales por tipo de operación.


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Partiendo de esta base, para facilitar los cálculos sin perder demasiada exactitud

y mediante la ecuación de Taylor introducida anteriormente (según velocidades de

corte, ver Figura 14), se aproxima una vida de 60 horas para cada filo en las

herramientas de acero rápido, y de 100 horas en el caso de las de metal duro. Por otra

parte, se ha de tener en cuenta el número de filos efectivos de cada herramienta

(columna “nº de utilizaciones”). Con estos datos, el número de herramientas necesario,

así como su coste total anual, se muestran a continuación.

Herramienta Tm

(horas/año)

Nº Utiliz.

Vida Hta

[min]

Nº htas /año

Precio / unidad

Coste total

anual (€)

Cuchilla de metal duro con rebaje para refrentar

20,22 1 100 13 7,49 97,37

Plaquitas para Cilindrar

499,40 2 100 150 5,93 889,5

Recambio Moleta 20/1 BL30º (2 uds / Hta)

168,41 1 60 338 22,1 7469,8

Plaquitas para chaflanes de 45º

7,85 2 100 3 7,02 21,06

Cuchilla de metal duro para roscar exteriores

1,90 1 100 2 13,16 26,32

Plaquita para cajeado de radio 1 mm.

0,59 3 100 1 18,75 18,75

Plaquitas para fresa frontal de planear (6 uds / Hta)

379,64 8 100 174 10,62 1847,88

Broca helicoidal 43,89 1 100 27 0,61 16,47

Muela de corindón 30 mm. ancho

874,28 1 100 525 1,07 561,75

Porta-herramientas para plaquita de cilindrar

-------- 1 1 59,81 59,81

Porta-herramientas para plaquita de chaflán

-------- 1 1 66,42 66,42

Fresa frontal de planear de Ø 63 mm. y 5 dientes

-------- 1 1 283,2 283,2

Moletador de presión de dos moletas (Ø 20mm).

-------- 1 1 96 96

Total 11.454,33 €

Tabla 15. Número de herramientas y coste anual.


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Para determinar cuántas máquinas se necesitan, se debe conocer los tiempos

totales empleados en la fabricación de una pieza, que incluyen los tiempos de

mecanizado, así como de preparación, maniobra y auxiliares. Su determinación se

realiza en el capítulo 7 y en la siguiente tabla se muestran resumidos:

Min./pieza T. mecanizado T. auxiliar T. maniobra T. preparación

TORNO 5,869 0,955 6,11 0,082

FRESA 3,192 0,702 5,64 0,074

TALADRADORA 0,369 0,123 1,17 0,082

RECTIFICADORA 7,351 0,693 1,32 0,007

Tabla 16. Desglose de tiempos por pieza.

Los tiempos totales anuales empleados en cada máquina se muestran en la tabla

que se expone más abajo. El número de operarios necesarios para la fabricación de la

cantidad anual de piezas prevista vendrá dado por el cociente entre las horas anuales

trabajadas en cada máquina y las horas trabajadas al año por operario:

Nop = operario elpor trabajado tiempo

máquina laen trabajadotiempo

El número de horas que trabaja un operario al año es:

Nh = 40 semanahoras * 46 año

semanas = 1840 añohoras

En esta última tabla que a continuación se muestra, se resume finalmente el

número de operarios que serían necesarios para la producción anual. Dado el pequeño

número de operarios necesarios, será suficiente con establecer un único turno de trabajo,

por lo que el número de máquinas necesarias será igual al número de operarios.


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Máquina Min./pieza horas/año Nº operarios Nº

operarios (corregido)

Nº Máquinas

TORNO 13,02 1548 0,84 1 1

FRESA 9,61 1143 0,62 1 1

TALADRADORA 1,67 199 0,11 1 1

RECTIFICADORA 9,37 1114 0,61 1 1

Tabla 17. Máquinas y operarios necesarios.

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