Tema X Corte de metales y características de herramientas...Pastillas para buriles de corte en...

http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_III.html

Tema X

Corte de metales y características de herramientas

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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

DE ACUERSO AL NÚMERO DE FILOS

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 los taladros. Ver

http://www.micromex.com.mx/catacar1.htm

c. De filos múltiples, como las fresas o las seguetas

indefinidos (esmeril)

DE ACUERDO AL TIPO DE MATERIAL CON QUE

WS. Acero de herramientas no aleado. 0.5 a 1.5% de contenido de carbón. Soportan sin deformación o pérdida de filo 250°C. También se les conoce como acero al

ESTÁN FABRICADAS

carbono.

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. Torno 2. Taladro 3. Fresa 4. Cepillo 5. 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

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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 Función

Base 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. Motor o motores b. Bandas c. Poleas d. Engranes o cajas de velocidades e. Tornillos sinfín f. Manijas o manivelas de conexión

Cabezal fijo y husillo principal

En el cabezal fijo se ubican todas las partes móviles que generan el movimiento del husillo 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. Chucks o mandriles b. Fijadores de arrastre c. Prensas d. Conos de fijación e. Ranuras de fijación f. Mordazas de uno o varios dientes g. Platos volteadores

Sujeción de herramientas

Fijan a las herramientas que desprenden las virutas y dan forma, las principales son:

a. Torres b. Porta buriles c. Fijadores de una o varias uñas d. Barras porta fresas e. Broqueros f. 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 de avance y/o penetración

Permiten o dotan de movimiento a las herramientas para lograr el desprendimiento continuo de virutas, los principales son:

a. Carros porta herrmientas b. Brazos prota buriles o fresas c. Husillos de casco o de deslizamientos

(taladro)

Mecanismo de control semi automáticos o automáticos

Inician o interrumpen una acción de movimiento de una o varias partes de las máquinas, estas pueden ser:

a. Tornillos sinfín conectados a engranes y partes de las máquinas

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.

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.

Broquero

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.

La mayoría de estos elementos de sujeción son los broqueros o las brocas con mango cónico.

Broca con mango cónico

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.

Ranuras de fijación

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

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• 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:

Característica Descripción

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 en RPM

El número de revoluciones menor y mayor que se pueden logras con la transmisión del torno.

Los tornos se pueden clasificar de diferentes maneras:

Clasificación Nombre Características

Por su movimiento principal

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.

Tornos de taller 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 = 60% Tpr = 20% Ta = 10% T inp = 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 observaciones

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 94 15 19.05

4 Careo "d" Buril

derecho 20 74 1 1 5 0 14.5 19.5 1 0.26

5 Afinado "b" Útil de afino

24 105 0.5 0.1 5 0 90 95 1 1.8

6 Volteo ------ -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

7 Desbaste

"e" Buril de desbaste

20 74 1 1/0.5 5 0 29 34 15 6.89

8 Desbaste

"f" Buril de desbaste

20 74 1 1 5 0 14.5 19.5 1 0.26

9 Afinado "e" Útil de afino

24 105 0.5 0.1 5 0 30 35 1 0.66

10 Careo "g" Buril

derecho 20 74 1 1 5 0 27.5 32.5 10 4.39

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 Páginas

Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.

545 a 575

Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E. Backer, Thomas Gregor. Mc

223 a 228

Graw Hill Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et al. Companía Editorial Continental

262 a 282

Principios de Ingeniería de Manufactura, de Stewart C. Black, Vic Chiles et al. de la Compañía Editorial Mexicana

315 a 370

Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St. Amand. Mc Graw Hill

201 a 299

Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall

571 a 614

Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling, editorial Reverté.

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 Descripción

Perforaciones o taladros

Broca ® Orificios que tienen terminado de desbastado, pueden ser rectos o cónicos. Las brocas son herramientas de dos filos y punta. (ver fotografía al final)

Escariado Penetrador o escariador

® ® 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 ® ® ® 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)

Avellanado Avellanador ® Herramienta con punta de 75° o 90° que se utiliza para eliminar las orillas de los bordes de un agujero previamente realizado.

Ajuste Cuchillas de ajuste

® ® ® ® 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 Características Descripción

Taladro de mano o pecho

El diámetro máximo de las brocas permisibles es de 5 mm. Sólo para materiales de poca dureza.

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.

Se pueden utilizar en varios lugares pues son portátiles.

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

columna brocas, barrenas, penetradores y avellanadores. Tiene avance automático y más de 6 velocidades en el husillo principal.

Puede ejecutar barrenos hasta de 30 mm.

base, mesa de trabajo, columna, cabezal fijo, caja de velocidades, manivela de actuación, poleas de velocidades, motor y husillo principal.

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.

La máquina se podría describir como varias cabezas de taladro de columna con todos sus aditamentos compartiendo una sola mesa de trabajo.

Taladro múltiple

Un solo cabezal con varios husillos principales, los que pueden actuar al mismo tiempo haciendo varios barrenos o perforaciones en una sola pasada.

Una máquina con un cabezal fijo pero con varios husillos.

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 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 10 15 20 25 30 Refrig

ACERO S 0.07 0.13 0.16 0.19 0.21 0.23 T o C

ST 60 a 80 kg/mm2

V 12 14 16 18 21 23

Fundición gris S 0.15 0.24 0.3 0.32 0.35 0.38 S

18 kg/mm2 V 24 28 32 34 37 39

Fundición gris S 0.15 0.24 0.3 0.33 0.35 0.38 S

22 kg/mm2 V 16 18 21 24 26 27

Latón S 0.1 0.15 0.22 0.27 0.3 0.32 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 T o S

30 kg/mm2 V 35 35 35 35 35 35

Aluminio S 0.05 0.12 0.2 0.3 0.35 0.4 T o C

puro V 100 100 100 100 100 100

Refrigerantes: T = taladrina 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

Acero < 50 12 - 14 0.1 - 0.3 20 - 35 0.1 - 0.65

Acero 50 -70 8 - 9 0.1 - 0.3 20 - 30 0.1 - 0.55

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 Páginas Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.

581 a 608

Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E. Backer, Thomas Gregor. Mc Graw Hill

237 a 239

Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et al. Companía Editorial Continental

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 horizontal y una vertical. Tiene un brazo que puede utilizarse para ubicar fresas en un eje horizontales y un cabezal que permite las fresas verticales.

Su limitación es el costo y el tamaño de las piezas que se pueden trabajar.

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 cuchillas b=180 mm

Sierras b= 2.5 mm

Acabado Profundidad

desbaste

afinado

desbaste

afinado

desbaste

afinado

desbaste

afinado

desbaste

afinado

desbaste

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

vc 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

vc 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

vc 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

vc S'

12 120

18 60

12 140

18 70

14 120

18 40

15 60

19 120

16 100

24 90

35 50

Latón vc S'

35 70

35 50

36 190

55 150

36 150

55 75

35 80

55 120

50 200

60 120

350 200

Materiales ligeros

vc 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

kg/mm2

Acero 60-80

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.

# Actividad a b V S' l la lu L tp Pas #vuel Tp

1 Desbaste "a" 0.8 25 22.4 179 110 15 15 140 0.8 1 4 3.2

2 Desbaste "b" 1.6 25 22.4 179 110 15 15 140 0.8 1 2 1.6

3 Desbaste "c" 5 25 22.4 179 110 15 15 140 0.8 4 2 6.4

4 desbaste "d" 5 25 22.4 179 110 15 15 140 0.8 4 2 6.4

Total 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 Páginas Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.

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 Páginas Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.

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

Material Diámetro hasta 300mm

Diámetro de 350 a 450mm

Diámetro de 450 a 600mm

Exterior 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 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

Plano 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 Acabado Esmerilado cilíndrico

Esmerilado interior

Acero Desbastado 2/3 a 3/4 1/2 a 3/4

Afinado 1/4 a 1/3 1/5 a 1/4

Fundición gris 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 Páginas Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.

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.

• 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 Páginas Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.

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Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de 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

Tema X Corte de metales y características de herramientas...Pastillas para buriles de corte en...

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