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LABORATORIO #3 PROCESOS DE MANUFACTURA I 2014

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Contenido

I. Introducción

II. Marco teórico

III. Experiencia en el laboratorio

IV. Datos

V. Conclusiones

VI. Bibliografía

VII. Anexos

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Universidad Nacional Mayor de

San Marcos Facultad de

Ingeniería Industrial

Procesos de Manufactura

I. INTRODUCCIÓN

Los procesos de manufactura son la forma de transformar la materia

prima que hallamos, para darle un uso práctico en nuestra sociedad y así

disfrutar la vida con mayor comodidad.

Con el rápido desarrollo de nuevos materiales, los procesos de fabricación

se están haciendo cada vez más complejos, de ahí nace la importancia de

conocer los diversos procesos de manufactura mediante los cuales

pueden procesarse los materiales. La industria requiere actualmente de

tales conocimientos y es por eso que el presente trabajo pretende que

los alumnos como nosotros apliquen los conocimientos adquiridos en la

materia de Manufactura Industrial.

El torneado es una operación con arranque de viruta que permite la

elaboración de piezas cilíndricas, cónicas y esféricas, mediante el

movimiento uniforme de rotación alrededor del eje fijo de la pieza. En las

siguientes páginas se encontrará la secuencia de operación para el

maquinado de la pieza y el dibujo de la misma, la descripción de la

maquinaria y materia prima utilizadas.

Es de gran importancia que el futuro profesional ingeniero industrial

tenga conocimiento de los procesos de manufactura de mayor

aplicación para la fabricación de piezas y materiales, así como de los

procesos industriales básicos, ya que con la numerosa incorporación de

empresas pequeñas y medianas basadas en procesos de manufactura y

la incorporación de tecnología de punta para mantener o aumentar sus

índices de competitividad se hace necesario que los conocimientos

adquiridos en el salón de clases sean llevados a la práctica con la

elaboración de trabajos como éste.

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II. MARCO TEÓRICO

MECANIZADO

El mecanizado es un proceso de fabricación que comprende un conjunto

de operaciones de conformación de piezas mediante la eliminación de

material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión. Se realiza a

partir de productos semielaborados como lingotes, tochos u otras piezas

previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los

productos obtenidos pueden ser finales o semielaborados que requieran

operaciones posteriores.

MECANIZADO POR ARRANQUE DE VIRUTA

El material es arrancado o cortado con

una herramienta dando lugar a un

desperdicio o viruta. La herramienta

consta, generalmente, de uno o varios

filos o cuchillas que separan la viruta

de la pieza en cada pasada. En el

mecanizado por arranque de viruta se

dan procesos de desbaste (eliminación

de mucho material con poca precisión;

proceso intermedio) y de acabado

(eliminación de poco material con

mucha precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el acabado

superficial que se requiera a las distintas superficies de la pieza). Sin

embargo, tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material

que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la

herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y

no se llega a extraer viruta.

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TORNO

Se denomina torno a un conjunto de máquinas y herramientas que

permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas

máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta

en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias

herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance

contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las

condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la

Revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el

proceso industrial de mecanizado.

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, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el

eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un

tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y

donde se apoya la torreta portaherramientas.

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MOVIMIENTOS DE TRABAJO EN LA OPERACIÓN DEL TORNEADO

Movimiento de corte

Por lo general se imparte a la pieza que gira rotacionalmente sobre su

eje principal. Este movimiento lo imprime un motor eléctrico que

transmite su giro al husillo principal mediante un sistema de poleas o

engranajes. El husillo principal tiene acoplado a su extremo distintos

sistemas de sujeción (platos de garras, pinzas, mandrinos auxiliares u

otros), los cuales sujetan la pieza a mecanizar. Los tornos tradicionales

tienen una gama fija de velocidades de giro, sin embargo los tornos

modernos de Control Numérico la velocidad de giro del cabezal es variable

y programable y se adapta a las condiciones óptimas que el mecanizado

permite.

Movimiento de avance

Es el movimiento de la herramienta de corte en la dirección del eje de la

pieza que se está trabajando. En combinación con el giro impartido al

husillo, determina el espacio recorrido por la herramienta por cada

vuelta que da la pieza. Este movimiento también puede no ser paralelo al

eje, produciéndose así conos. En ese caso se gira el carro charriot,

ajustando en una escala graduada el ángulo requerido, que será la mitad de

la conicidad deseada. Los tornos convencionales tienen una gama fija de

avances, mientras que los tornos de Control Numérico los avances son

programables de acuerdo a las condiciones óptimas de mecanizado y los

desplazamientos en vacío se realizan a gran velocidad.

Profundidad de pasada

M ovimiento de la herramienta de corte que determina la profundidad de

material arrancado en cada pasada. La cantidad de material factible de

ser arrancada depende del perfil del útil de corte usado, el tipo de

material mecanizado, la velocidad de corte, potencia de la máquina,

avance, etc.

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Nonios de los carros

Para regular el trabajo de torneado los carros del torno llevan incorporado

unos nonios en forma de tambor graduado, donde cada división indica el

desplazamiento que tiene el carro, ya sea el longitudinal, el transversal o el

charriot. La medida se va conformando de forma manual por el operador

de la máquina por lo que se requiere que sea una persona muy experta

quien lo manipule si se trata de conseguir dimensiones con tolerancias

muy estrechas. Los tornos de control numérico ya no llevan nonios sino

que las dimensiones de la pieza se introducen en el programa y estas

se consiguen automáticamente.

OPERACIONES DE TORNEADO

Cilindrado

Esta operación consiste en el

mecanizado exterior o interior al que se someten

las piezas que tienen mecanizados cilíndricos.

Para poder efectuar esta operación, con el carro

transversal se regula la profundidad de pasada y,

por tanto, el diámetro del cilindro, y con el

carro paralelo se regula la longitud del cilindro.

El carro paralelo avanza de forma automática de

acuerdo al avance de trabajo deseado. En este

procedimiento, el acabado superficial y la tolerancia que se obtenga puede

ser un factor de gran relevancia. Para asegurar calidad al cilindrado el

torno tiene que tener bien ajustada su alineación y concentricidad.

El cilindrado se puede hacer con la pieza al aire sujeta en el plato de

garras, si es corta, o con la pieza sujeta entre puntos y un perro de

arrastre, o apoyada en luneta fija o móvil si la pieza es de grandes

dimensiones y peso. Para realizar el cilindrado de piezas o ejes sujetos

entre puntos, es necesario previamente realizar los puntos de contraje en

los ejes.

Cuando el cilindrado se realiza en el hueco de la pieza se llama mandrinado.

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Refrentado

La operación de refrentado consiste en un

mecanizado frontal y perpendicular al eje de las

piezas que se realiza para producir un buen

acoplamiento en el montaje posterior de las

piezas torneadas. La problemática que tiene el

refrentado es que la velocidad de corte en el filo

de la herramienta va disminuyendo a medida

que avanza hacia el centro, lo que ralentiza la

operación. Para mejorar este aspecto muchos tornos modernos

incorporan variadores de velocidad en el cabezal de tal forma que se

puede ir aumentando la velocidad de giro de la pieza.

Ranurado

El ranurado consiste en mecanizar unas ranuras cilíndricas de anchura y

profundidad variable en las piezas que se tornean, las cuales tienen muchas

utilidades diferentes. Por ejemplo, para alojar una junta tórica, para

salida de rosca, para arandelas de presión, etc. En este caso la

herramienta tiene ya conformado el ancho de la ranura y actuando con el

carro transversal se le da la profundidad deseada. Los canales de las

poleas son un ejemplo claro de ranuras torneadas.

Chaflanado

El chaflanado es una operación de torneado muy común que consiste en

matar los cantos tanto exteriores como interiores para evitar cortes con los

mismos y a su vez facilitar el trabajo y montaje posterior de las piezas. El

chaflanado más común suele ser el de 1mm por 45º. Este chaflán se hace

atacando directamente los cantos con una herramienta adecuada.

Taladrado

Muchas piezas que son torneadas requieren ser taladradas con brocas en

el centro de sus ejes de rotación. Para esta tarea se utilizan brocas

normales, que se sujetan en el contrapunto en un portabrocas o

directamente en el alojamiento del contrapunto si el diámetro es grande.

Las condiciones tecnológicas del taladrado son las normales de

acuerdo a las características del material y tipo de broca que se utilice.

Mención aparte merecen los procesos de taladrado profundo donde el

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proceso ya es muy diferente sobre todo la constitución de la broca que se

utiliza.

No todos los tornos pueden realizar todas estas operaciones que se

indican, sino que eso depende del tipo de torno que se utilice y de los

accesorios o equipamientos que tenga.

Segado o tronzado

Se llama segado a la operación de torneado que

se realiza cuando se trabaja con barra y al

finalizar el mecanizado de la pieza

correspondiente es necesario cortar la barra para

separar la pieza de la misma. Para esta operación

se utilizan herramientas muy estrechas con un

saliente de acuerdo al diámetro que tenga la barra

y permita con el carro transversal llegar al centro de la barra. Es una

operación muy común en tornos revólver y automáticos alimentados con

barra y fabricaciones en serie.

Moleteado

El moleteado es un proceso de conformado en frío del material mediante

unas moletas que presionan la pieza mientras da vueltas. Dicha

deformación produce un incremento del diámetro de partida de la pieza. El

moleteado se realiza en piezas que se tengan que manipular a mano, que

generalmente vayan roscadas para evitar su resbalamiento que tendrían

en caso de que tuviesen la superficie lisa.

El moleteado se realiza en los tornos con unas herramientas que se llaman

moletas, de diferente paso y dibujo.

Un ejemplo de moleteado es el que tienen las monedas de 50 céntimos

de euro, aunque en este caso el moleteado es para que los invidentes

puedan identificar mejor la moneda.

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III. EXPERIENCIA EN EL LABORATORIO

Materiales:

Acero dulce (fierro de construcción)

Torno

Llaves

Vernier

Calculadora

Procedimiento:

Ajustar el fierro de construcción al husillo, y con las llaves ajustarlo

bien.

Pintar con tiza el material de trabajo.

Calcular la velocidad del husillo con la fórmula que se muestra en

la sección “Cálculos”, la Vc es indicado por el docente y el D será el

diámetro del fierro sin mecanizar.

Encender el torno y acercar de a pocos la cuchilla hasta darle

un pequeño toque.

Se comienza a cilindrar la pieza de poco en poco hasta llegar al

diámetro máximo de la pieza que en este caso sería un diámetro de

9 mm.

Una vez cilindrado a 9 mm se procederá a realizar otro cilindrado por

un extremo con un diámetro de 8 mm y una longitud de 10 mm.

Por el otro extremo ya cilindrado a 9 mm se procederá a realizar

otro cilindrado por un extremo con un diámetro de 8 mm y una

longitud de 30 mm.

Luego se calcula el ángulo de conicidad con la formula en la

sección de conicidad de “Datos”, ese ángulo se calibrara en el torno

y pasada a pasada se lograra la conicidad que se requiera.

(

)

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IV. DATOS

Pieza a mecanizar (Dimensiones)

Modelado de la pieza en 3D

CONICIDAD: El ángulo entre una generatriz de un cono y su eje de

simetría se obtiene mediante la siguiente relación trigonométrica:

𝛂 𝐭𝐚𝐧 𝟏 𝝓𝑴 𝝓𝒎

𝟐𝑳

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V. CONCLUSIONES

Este trabajo fue una aplicación práctica de gran parte de los temas

que hemos aprendido en la clase de Prácticas en la teoría como en

el laboratorio ya que se utilizaron los conocimientos de

mecanizado en torno.

Podemos decir que con la aplicación práctica de estos temas es

suficiente para entender lo que se aprendió en el curso ya que todos

están relacionados y, aunque cada uno tiene sus características,

aprendimos a hacer cálculos respecto a las máquinas y tiempo

empleado, aprendimos que existen diferencias para velocidades de

corte y avance dependiendo de los materiales, todo para hacer una

pieza de ciertas especificaciones, dándonos cuenta de que nosotros

como Ingenieros Industriales, debemos estar siempre informados

respecto de las especificaciones y tiempos requeridos para fabricar

las piezas, controlando así al capital humando, materia prima, calidad

y, por ende, los costos.

Después de conocer un proceso de maquinado de una pieza

podemos decir que lo primero que necesitamos establecer cuando

trabajemos en la industria o tengamos nuestro propio negocio es un

objetivo, ¿qué es lo que quiero lograr? En cuanto a cantidad, calidad,

etc. Posteriormente debemos definir, en base a las características

deseadas, el proceso de fabricación adecuado, lo que implica la

selección de la maquinaria y herramental así como la cantidad de

mano de obra empleada. La selección del material es otro punto

importante y debe estar de acuerdo con la calidad que se quiere

lograr y con el tipo de maquinaria en la cual se invirtió. Es necesario

también hacer dibujos de la pieza para evitar confusiones y lograr

que ésta sea un producto terminado tal y como fue planeada.

Finalmente, después de entender cuál fue el fin de la aplicación

práctica de la materia realizada en este trabajo, podemos decir que

nuestro objetivo se cumplió, ahora tenemos una idea más clara de lo

que significa el maquinado de una pieza, conocimiento que

seguramente será aplicado en el futuro.

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VI. BIBLIOGRAFIA

MONTES DE OCA, Ricardo, PÉREZ, Isaac de Jesús, Manual de

prácticas de Manufactura Industrial II, IPN-UPIICSA

MIRÓN, Begeman, B.H., Amstead, Procesos de Fabricación, C.E.C.S.A,

México.

BOON, G.K., MERCADO, A., “Automatización flexible en la

Industria”, Limusa-Noriega, México, 1991.

OFICINA INTERNACIONAL DEL TRABAJO, “Introducción al Estudio

del Trabajo”, Cuarta Edición, Limusa, México, 2001.

Diccionario Enciclopédico Quillet, decimotercera edición, cuarta

reimpresión, Cumbre Grolier, México, 1989, Tomo II y XI.

MARTINO, R.L., “Sistemas Integrados de Fabricación”, Limusa-

Noriega, México, 1990, p.115.

ROSSI Mario, “Máquinas-herramientas Modernas”, Octava Edición,

Dossat, S.A., España, Madrid, 1980, Vol. I, p. 238.

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VII. ANEXOS

HERRAMIENTAS PARA EL MECANIZADO

MEDICIONES

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VIRUTA EN EL MECANIZADO

SUJECIÓN DE LA PIEZA

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TORNEADO Y PIEZA TORNEADA