A.- BASES TEORICAS 1. - Los Metales.

Capítulo II: MARCO TEÓRICO

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A.- BASES TEORICAS

1. - Los Metales.

Los metales tienen un conjunto común de propiedades que hacen que

sean los más útiles de los materiales de Ingeniería. No todos los metales

tienen las mismas propiedad o propiedades al mismo grado. La mayor parte

son sólidos a temperatura ambiente, pero el mercurio es una excepción. En

realidad, los puntos de función de diversos materiales varían hasta más de

3300 0C. Los metales son relativamente pesados, pero sus densidades

(masa por unidad de volumen) varían dentro de amplios márgenes. Entre los

metales más comunes, el aluminio tiene una densidad de 2.66 g/cc, y el

tungsteno 18.77 g/cc. Las superficies pulidas de los metales muestran alto

brillo, pero la mayoría se oxida y corroen con rapidez.

1.1. - Procesos Primarios de Trabajo de Metales.

Los procesos primarios comunes del trabajo de metales que se

estudiarán son el Rolado de metales, estirado en frío, forja y expresión. En

todos los procesos se comprime el metal. Aún cuando gran parte de la

producción queda en su forma final como rieles, la mayoría pasa a alimentar


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procesos secundarios en los que se realizan productos terminados por corte

o formado, como se estudiará más adelante.

Los metales se trabajan por presión en los procesos primarios por dos

razones:

s Para desarrollar formas deseadas y para mejorar las propiedades

físicas.

s El resultado depende de que el trabajo se haga ya sea en caliente

o en frío.

1.1.1.-Rolado.

Cuando un metal sé roía, pasa y se comprime entre dos rodillos que

giran, comprimiendo así el metal. Los cristales se alargan en dirección del

rolado y el material emerge a una velocidad más rápida que la de entrada. En

el rolado en caliente los cristales principian a reformarse, después de dejar la

zona de esfuerzo, pero en el rolado en frío retienen en forma sustancial la

forma que recibieron por la acción de los rodillos.

Conforme el metal se comprime entre los rodillos, se alarga debido a

que es incompresible. Para realizar esto, los rodillos tienen que aplicar


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presión tanto normal de apriete como friccional de arrastre. La fuerza

friccional entre el rodillo y el trabajo en la dirección de impulsión se aproxima

a la fuerza normal multiplicada por el coeficiente de fricción. Esta fuerza de

fricción multiplicada por la velocidad superficial de los rodillos determina la

potencia.

1.1.2. - Forja.

La forja es el formador del metal, principalmente en caliente, por

aplicaciones individuales e intermitentes de presión en lugar de aplicarle

presión continua como en el rolado. Los productos generalmente son

discontinuos también, tratados y entregados como piezas unitarias mas bien

que como flujo de masa. El proceso de forja puede trabajar metal

comprimiendo su sección transversal y haciéndolo mas largo, o apretándolo

en sentido longitudinal y aumentando su sección transversal, o apartando en

la parte interna y haciendo que se conforme a la forma de una cavidad.

1.1.3. - Extrusión.

Cuando el metal se somete a extrusión se comprime arriba de su

limite elástico en una cámara y se le hace fluir a través de ella y tomar la

forma de una abertura. Una analogía cotidiana es la extracción de pasta de


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un tubo que se comprime. El metal es extraído en un número de formas

básicas: Expresión directa o hacia adelante, expresión indirecta o hacia

atrás, expresión para recubrir con plomo un cable, expresión hidroestática,

expresión en cadena cerrada. El metal se comprime por un ariete y puede

ser empujado hacia adelante o hacia atrás. El producto puede ser sólido y

hueco y el proceso puede hacerse en caliente o en frío. Los problemas y los

resultados de la extrusión en caliente y en frío son algo diferentes y los dos

métodos se realizan por separado.

2. - Corte y Formado del Metal.

Una gran proporción de los productos de la industria se manufacturan por

medio de procesos que cortan y forman perfiles estándar, principalmente

lámina de metal para producir partes terminadas. Unos ejemplos hechos

mediante esos procesos son tinas y bandejas, gabinetes de metal, herrajes

de puertas y ventanas y carrocerías de automóviles. Estos procesos

principalmente trabajan metal en frío.

El trabajo en frío y los procesos de formado requieren como regla menos

energía y material que los procesos de remoción en metal para obtener

productos terminados. Esto se vuelve cada vez más y más importante y en

un mundo donde la energía y los metales tienen un costo creciente.


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Las operaciones que constituyen los procesos que se considerarán

pueden clasificarse como operaciones de corte de metal, doblado, embutido,

estirado y compresión.

2.1. - Operaciones de Corte de Metal.

Las operaciones que cortan metal en lámina, y aun material en barras y

otros perfiles, tienen diversos propósitos. Los patrones típicos usuales de

operación de corte de metal son: el cizallado, cortado, partición, cortado de

machotes, muescas, hendido, lanceado, mordido, recortado. El formado es

un nombre genérico para la mayoría de los cortes en lámina de metal pero en

un sentido específico indica un corte en una línea recta completamente a

través de una cinta, hoja o barra. El corte significa separar una pieza de una

cinta con un corte a lo largo de una sola línea. La partición significa que se

quita desperdicio entre las dos piezas para separarlas.

El cortado de machotes separa una pieza completa de la lámina

metálica. Se deja suficiente material de desperdicio alrededor de la abertura

para asegurar que el punzón tiene metal que cortar a lo largo de todo el filo.

Si el objetivo es cortar un agujero y el material removido se desperdicia, la

operación se llama punzado o calado. El ranurado se refiere al corte de

agujeros alargados. La perforación designa el corte de un grupo de agujeros,


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por implicación pequeños y espaciados uniformente en un patrón regular. El

corte de muescas elimina material de un lado de una lámina o cinta. El

lanceado hace un corte parcial a través de una cinta. El recortado es cortar el

exceso de metal en una brida o la rebanada de una pieza.

2.2. - Como se cortan los metales.

La mayoría de los materiales pueden cortarse y se cortan en las formas

y tamaños deseados, pero lo que interesa principalmente a la ingeniería es el

corte de los metales.

En un buen motor las superficies funcionales de las partes deben

tener formas y tamaños definidos de manera que se ajusten y trabajen juntas

a la perfección. El propósito del corte del metal para todos los productos

consiste en abarcar la superficie lo más cercanamente posible a las

dimensiones especificadas de lo que se puede hacer por otros métodos.

Normalmente se refinan mediante corte algunas o todas las partes formadas

burdamente por otros procesos, como la fundición y el forjado. Mediante

diversos procesos de corte se pueden refinar las superficies metálicas hasta

cualquier grado discernible de exactitud, fidelidad o suavidad deseada.

Mientras mayor sea los grados de refinamiento, mayor será el costo.


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El cortado del metal es una forma conveniente de fabricar una o varias

piezas de casi cualquier forma a partir de un trozo de material en bruto que

se tenga disponible. Cuando sea necesario se pueden cortar grandes

cantidades de metal. Pero el corte de los metales no esta limitado a fabricar

partes en pequeñas cantidades, se pueden adaptar con rapidez y a una

producción rápida, automática y exacta. Ciertos procesos de eliminación del

metal, como el rectificado, son capaces de dar acabado a superficies muy

duras.

En todas las operaciones de corte de metal se impulsa una

herramienta cortante a través del material para retirar virutas del cuerpo base

y dejar superficies geométricamente rectificada. Todo lo demás contribuye a

esa acción. La clase de superficie producida por la operación depende de la

forma de la herramienta y la trayectoria por la que atraviesa el material. Si se

hace girar una pieza de trabajo alrededor de un eje y una herramienta la

recorre en una trayectoria definida en relación con el eje se genera una

superficie de revolución. Si la trayectoria de la herramienta es paralela al eje,

la superficie es un cilindro algo cortado o desgastado por decirlo así. Lo

anterior se llama Maquinado en Torno o sencillamente torneado.

Si la trayectoria de la herramienta es recta pero no es paralela al eje

de la pieza de trabajo, se genera una superficie cónica. A esta operación se


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le denomina torneado cónico. Se puede generar ahuecamientos tanto

exteriores como interiores. Si la herramienta se dirige en una trayectoria

curva, se genera un perfil de diámetro variable mediante la operación de

torneado a contorno. En los ejemplos anteriores, la forma de la superficie

generada depende más de la trayectoria que de la forma de la herramienta.

También se puede maquinar una superficie de revolución encajando una

herramienta en una pieza de trabajo que gire. El perfil cortado de esta forma

corresponde a la forma del borde cortante de la herramienta. Las superficies

rectas y ahusada se pueden formar en una manera semejante.

Se puede generar una superficie plana en el estimo o resalto de una

pieza de trabajo haciendo girar la pieza y alimentando una herramienta que

forme un ángulo recto con el eje de la pieza. A esta operación se le da el

nombre de refrenado. También se pueden generar planos por una serie de

cortes rectos, sin dar vueltas a la pieza de trabajo. Si la herramienta es

oscilada y se mueve la pieza de trabajo en un incremento transversal a cada

recorrido o carrera, la operación se llama conformado. El cepillado se

realiza oscilando la pieza de trabajo y moviendo la herramienta un poco en

cada carrera. Por estos métodos se pueden cortar contornos formados

variando la profundidad de corte o utilizando una herramienta formadora.


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La acción de cortar metal es algo parecida al corte de una rebanada

de pan. En esta última el cuchillo se mueve rápidamente de un lado a otro,

hacia delante y hacia atrás y en cada golpe penetra el pan en una cierta

cantidad. Cuando se corta metal, la superficie de la pieza de trabajo se ve

impulsada con respecto a la herramienta, o bien, la herramienta con respecto

a la superficie, a una velocidad relativamente alta. A esto se le llama

velocidad de corte o velocidad. En su mayor parte, la herramienta o pieza

gira. Casi todas las máquinas herramientas están calibradas en revoluciones

por minuto (rpm). La velocidad de corte se relacionan con las rpm por lo tanto

se expresan convenientemente en m/min o en pies por minutos (fpm) o en

pies superficiales por minuto (sfpm). Es normal que la velocidad de corte este

dentro del intervalo de 30 a 300 m/min (100 a 1000 fpm). Al mismo tiempo, la

herramienta avanza comparativamente con lentitud en una dirección que en

general es perpendicular a la velocidad. A este movimiento se le llama

avance y se define como la distancia en que avanza la herramienta dentro o

a lo largo de la pieza de trabajo cada vez que la punta de la herramienta

pasa una cierta posición en su viaje sobre la superficie. El avance se expresa

en mm/rev o como fracción o milésima de pulgada por revolución para el

torneado; por carrera o recorrido para el cepillado; o por diente para el

fresado.


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La profundidad de corte es la distancia normal desde la superficie que

se elimina hasta la superficie expuesta por una herramienta de corte. Se

mide en milímetros o en pulgadas.

En el torneado, el régimen recorrido de la superficie de la pieza de

trabajo es la velocidad; la distancia que la herramienta avanzada por

revolución estando en ángulo recto con la velocidad es el avance y la mitad

de la cantidad en que se modifica el diámetro por la acción, es la profundidad

de corte. En el fresado, el régimen periférico de recorrido del cortador es la

velocidad; la distancia en que la pieza de trabajo avanza en que el momento

en que el diente hace contacto y el momento en que el siguiente comienza a

cortar es el avance básico; y la distancia normal desde la superficie original

hasta la superficie dejada del cortador es la profundidad de corte.

2.3. - El Mecanismo del Corte del Metal.

La parte más importante de una operación de maquinado de metal es

el punto en donde la herramienta de corte encuentra la pieza de trabajo y

arranca la viruta. Es necesario comprender lo que sucede en la zona de corte

con el fin de apreciar lo que hace una buena herramienta de corte y como

deberá operarse. La acción básica es la misma sea que tenga un solo borde


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por cortar o varios bordes en una herramienta de dientes múltiples que corten

al mismo tiempo o en sucesión.

Cuando una herramienta corta el metal, está impulsada por la fuerza

necesaria para superar la fricción y las tuerzas que mantienen unido al metal.

Cuando por primera vez la herramienta encuentra el metal la comprime y

hace que fluya hasta la cara de la herramienta. La presión que se ejerce en

contra de la cara de la herramienta y la tuerza de fricción que se opone al

flujo del metal se acumula en grandes cantidades. Con movimiento adicional,

la herramienta oprime de nuevo el material y se repite el ciclo una y otra vez.

Conforme viaja, el borde de corte incide y ayuda a mantener limpia la

superficie.

2.3.1. - Tipos de Virutas.

Cuando se corta el metal o un material quebradizo como el hierro

colado o el bronce, se rompe a lo largo del plano de corte. Lo mismo

sucederá si el material es dúctil y la fricción entre la viruta y la herramienta es

muy alta. Las virutas salen del material en piezas pequeñas o segmentos y la

herramienta las barre de manera vertical. Una viruta formada de esta materia

se le llama viruta del tipo I o segmentada.


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El material dúctil que se corta óptimamente no se rompe si no que se

desprende con una cinta. A esto se le conoce como viruta del tipo II o

continua. Una línea evidente de limitación separa los cristales altamente

distorsionados en la viruta del material base no deformado. Conforme el

material se desliza a lo largo de un plano, el trabajo lo endurece y resiste a la

distorsión adicional. La tensión se acumula en el siguiente plano hasta

ocasionar el desprendimiento en el nuevo material.

Cuando se corta acero, normalmente se forman virutas continuas,

pero la presión en contra de la herramienta es elevada, y la acción severa de

la viruta frota y elimina la película natural que hay en la cara de la

herramienta. La viruta acabada de cortar y el material recién expuesto en la

cara de la herramienta tiene cierta afinidad uno con otro, y una capa de

material altamente comprimido se adhiere a la cara de la herramienta. Esta

se le conoce con el nombre de borde y filo acumulado. La viruta del tipo III o

viruta continua con borde acumulado. Conforme el corte progresa, la pila que

esta sobre la carta de la herramienta se vuelve grande e inestable. A

intervalos frecuentes las piezas caen de la pila y se adhieren a la superficie

de trabajo o se cuelan con la viruta. Los fragmentos de borde acumulado son

la causa principal de la aspereza de una superficie cortada. El borde

acumulado se adelanta a la herramienta y en alguna extensión protege al

borde y cambia el ángulo de inclinación efectivo.


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2.3.2. - Condiciones para el Corte de los Metales.

A regímenes de producción, el metal se corta en condiciones

extremas. La herramienta ejerce una fuerte presión sobre la viruta,

normalmente del orden de 1 a 5 GPa (varios de cientos de miles de libras por

pulgadas cuadradas). La temperatura de la entrecara puede alcanzar 7600C

al cortar acero del 90 a 120 m/min. La resistencia a la fricción del flujo de

viruta hasta la cara de la herramienta es elevada. Por lo regular el coeficiente

de fricción es de 0.5 y con frecuencia 1, si se le compara con coeficientes de

0.2 que por lo general se experimentan en los dispositivos mecánicos. En las

caras de alivio detrás del borde de corte se manifiestan el frotamiento y las

temperaturas cercanas a los de la cara de barrido. Las elevadas

temperaturas que se dan en el corte de los metales se ven sostenidas por el

calor derivado del trabajo hecho durante el desplazamiento y es

cizallamiento. Cerca del 80% o más del calor pasa a las virutas; la mayor

parte del resto se introduce y contribuye en gran medida a la deterioración de

la herramienta. Las fuerzas, presiones, tensiones y temperaturas determinan

que tan precisamente la herramienta corta y cuanto tardan; estos factores

dependen a su vez de la velocidad, alimentación, profundidad de corte y

materiales de la herramienta y ángulos.


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2.3.3. - Fluido para el Corte.

Es común que se apliquen fluidos a las operaciones en corte de

metales, principalmente para enfriar las herramientas y las piezas de trabajo

y para suministrar lubricación. Algunas veces se deriva poco beneficio de un

fluido de corte, pero en la mayoría de los casos son posibles incrementos del

20 al 50%, y algunas veces más, en la velocidad de corte con la misma vida

de la herramienta cuando se utiliza un fluido de corte, si se compara con el

corte en seco.

A un fluido de corte suele llamársele enfriador, y el enfriamiento es

una función importante en todas las velocidades de corte. Las altas

temperaturas son las causas principales del desgaste de la herramienta. El

sobrecalentamiento de la pieza de trabajo puede dañarla. Los enfriadores

ayudan a corregir estas condiciones.

Los fluidos de corte pueden servir para lubricar el deslizamiento de la

viruta sobre la cara de la herramienta. La lubricación reduce las fuerzas de

fricción que actúan sobre la herramienta, mejorando la vida de la misma y

diminuyendo el consumo.


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Los fluidos de cortes se pueden clasificar como: gases, soluciones

acuosas, aceites y ceras.

Los gases tienen una capacidad de enfriamiento inferior y son fluidos

de corte relativamente insignificantes. Algunas veces se sopla aire

comprimido sobre hierro colado que se cortan. El dióxido de carbono a bajas

temperaturas puede dirigirse para enfriar una herramienta sin que se temple

el material de trabajo. Esto tiene aplicación limitada para maquinar

aleaciones de resistencias ultra elevadas impidiendo que se endurezcan

mientras se cortan y añade las herramientas.

El agua es el mejor medio de enfriamiento y el fluido más efectivo para

el corte de alta velocidad pero tiene poco valor lubricante, no se rocía bien

sobre una superficie para humedecerla debido su elevada tensión superficial

y causa incrustamiento y corrosión. Se le mezcla con productos químicos y

aceites para mejorarlas como fluidos de corte.

Los aceites para corte recto son aquellos que no se mezclan con

agua; se clasifican como activo o inactivo, desacuerdo a sí están o no

mezclados con productos químicos.


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Los aceites minerales no se usan mucho pero sirven

satisfactoriamente en materiales que son inherentemente con corte libre.

Tienen un calor específico de cerca de la mitad del agua y un grado de

adhesión o viscosidad pero son muy estables y no desarrollan olores

desagradables.

Ciertas ceras son absorbidas fuertemente por las superficies metálicas

y aumentan las acciones de otros ingredientes para formar fluidos de corte

que tengan propiedades de lubricación a presión y temperatura elevadas. No

resulta fácil incorporar con éxito cerca de un fluido de corte y los intentos

indiscriminados y aplicarlas han fallado y han dado a la cera mala reputación

como un ingrediente de fluido de corte.

3. - Maquinas Herramientas.

Se puede cortar metal utilizando herramientas manuales sencillas

como el martillo y cincel, la lima, la sierra o la piedra abrasiva. En la

actualidad se usan estas para eliminar metal en pequeñas cantidades o

provisionalmente. En cierto tiempo, estas herramientas eran casi los únicos

medios que se tenían disponibles para cortar metal. Obviamente, los

artículos que se cortaban del metal utilizando solo herramientas manuales

eran pocos y muy costosos.


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Con el advenimiento de la revolución industrial, la invención y

desarrollo de dispositivos como el motor de vapor y la maquinaria textil,

requirieron métodos más rápidos y exactos para cortar metales. Se diseñaron

máquinas para aplicar potencia al corte del metal y cortar con precisión

consistente. A estas herramientas superiores se le designó el nombre de

máquinas herramienta, en contraste con las herramientas manuales y el

trabajo realizado con ellas se llama maquinado.

Las primeras máquinas de herramientas que se fabricaron fueron

máquinas para el torneado, taladrado, cepillado y cepillado en mesa. A

principio se consideró un gran logro tan solo fabricar con precisión algunos

pocos artículos de metal; mas tarde surgió la demanda en variedad de

productos en cantidades. Se aplicaron los métodos del maquinado para

fabricar armas de fuego y relojes, máquinas de costura y segadoras y están

por surgir aun una multitud de nuevas invenciones. Otras maquinas

herramientas como las máquinas fresadoras, el torno revolver y las maquinas

rectificadoras se desarrollaron para cortar más rápido el metal, reducir la

mano de obra y aumentar la precisión. Para satisfacer las demandas del

presente siglo en cuanto a producción en grandes cantidades, han sido

desarrolladas en forma automáticas y altamente especializadas.


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3.1- Principios de las Maquinas Herramientas.

Todas las maquinas de herramientas sirven a un propósito común,

formar materiales, y todas dependen de ciertos principios. Estos principios

gobiernan los diseños que hacen posible que las maquinas herramientas:

• Produzcan resultados precisos en forma repetida.

• Apliquen tuerzas y potencia como se requieren.

• Realizan su trabajo de forma económica.

En esta parte se describen algunos de estos principios que gobiernan a

estas maquinas.

3.1.1. - Precisión.

Las maquinas herramientas modernas son maravillas casi perfectas.

Considérese un tomo que produce piezas redondas

dentro de una tolerancia de 50mm.

Este es el rendimiento esperado; sin embargo, significa que la maquina

mantiene una relación entre una pieza de trabajo que esta girando y una


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herramienta que sé esta deslizando dentro de 25rnm en un lado y que lo

hagan una y otra vez.

Los errores en el trabajo hecho por una máquina herramienta se

originan por: 1-Inexactitud en su construcción, 2-Reflexión, 3-Desgaste, 4-

Expansión Térmica, 5-Suciedad y, 6-Negligencia Humana. El buen diseño y

operación de una maquina herramienta depende de la observancia de los

principios que mantienen errores pequeños. Las evidencias de estos

principios se encuentran en los miembros estructurales, los cojinetes y guías

para movimientos rotatorios y rectos, los dispositivos de medición estándares

de construcción de todas las buenas maquinas herramientas.

El diseño para el control de los errores es especialmente importante

para las maquinas herramientas automatizadas (como en el control

numérico) que para las maquinas manuales mas simples, donde el operador

puede compensar los errores.

3.1.2. - Miembros estructurales.

Una característica evidente de todos los miembros principales de una

máquina herramienta es la rigidez. Las mismas características de secciones

amplias y bien reforzadas se encuentran en otras unidades. Las partes


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componentes de las máquinas herramienta estándares hechas en lote con

mas frecuencia se cuelan, pero algunas, y en particular en las unidades

especiales se construyen por placas y secciones de acero soldadas juntas.

Un propósito de rigidez en el diseño de una máquina herramienta es

mantener pequeñas las defecciones y mantener alineación verdadera. Los

principios de la mecánica muestran que la reflexión de un miembro de

máquina es inversamente proporcional a su espesor en la dirección de la

carga aplicada. Por esta razón, una sección de máquina herramienta tiene

espesor en la dirección de la tuerza principal y tiene refuerzos pesados y

anchos para soportar otras tuerzas y momentos. Las costillas y las paredes

deben ubicarse apropiadamente. Una serie de pruebas en una base de

máquina herramienta, revela que las deflexiones para la base con costillas en

toda la profundidad fueron un tercio de las deflexiones en la base con

costillas parciales. En otras palabras, la rigidez aumento tres veces. Además

una placa fijada en la fijada en el fondo junto a las costillas de profundidad

completa aumentó la rigidez total aproximadamente diez veces.

Las partes componentes de las máquinas herramienta se diseñan no

solo para ser rígidas, sino para tener la máxima rigidez con el mínimo peso

posible. Una razón obvia es que una máquina tiene que moverse, cuando

menos desde donde se fabricó hasta donde se usa. Una segunda razón es


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que la rigidez con masas pequeñas evita la vibración y aumenta la

productividad de la máquina. Una tercera razón es que las partes

componentes móviles son más fáciles de mover y, por lo tanto, se controlan

con mas exactitud y con menos inercia, de importancia particular en el control

automático.

La rigidez puede aumentarse y elevarse su frecuencia natural

haciendo un miembro mas corto, soportándolo plenamente o haciéndolo de

material rígido.

La capacidad de amortiguación es importante en una máquina

herramienta por que absorben la energía y reduce la amplitud de las

vibraciones. El hierro fundido tiene buenas cualidades de amortiguación; las

interacciones de sus constituyentes absorben la energía vibracional. El acero

puede cargarse a esfuerzos más altos para tener capacidad igual o mejor de

amortiguación, pero puede sostener los esfuerzos necesarios.

Puede obtenerse mucha más capacidad de amortiguación (hasta mas

10 veces) mediante juntas apretadas, grandes superficies entre las secciones

componentes firmemente empernadas o soldadas unidas por los bordes, que

por la estructura interna del material. Cuando dichas superficies en las juntas

se frotan una con otra, absorben energía vibracional. Como ejemplo, una


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viga fabricada de dos barras, una encima de la otra, fijas con apriete en los

extremos mostró 64 veces más capacidad de amortiguación que una viga

sólida del mismo tamaño.

3.1.3. - Cojinetes y Guías de correderas.

El movimiento en línea recta en una trayectoria verdadera se obtiene

en la mayoría de las máquinas herramienta por guías de correderas

precisamente acabadas en un miembro que se desliza a lo largo de las

correderas de otro miembro. Una mesa se deslizará en las dos guías V en la

parte superior de la bancada.

Una "V" tiene la ventaja de que no se afloja conforme tiene lugar el

desgaste pero puede subirse un poco en el lado con un gran empuje lateral.

Las guías hasta ahora descritas se limitan a movimientos horizontales. El

juego entre las guías de las correderas de estos tipos se elimina por insertos

ligeramente acunados y ajustables. La mayoría de las guías se han cortado

en hierro tundido, pero en años recientes la tendencia es hacia insertos de

acero endurecido o endurecimiento por flama del hierro tundido de aleación o

acero tundido. Unas cuantas máquinas herramienta pesadas tienen insertos

plásticos en las guías. Las virutas se embeben en estos insertos y no causan

ralladuras severas.


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Las herramientas de maquinado correa a bajas velocidades y carecen

de películas hidrodinámica de aceite. Como resultado, las correderas están

sujetas a desgaste a una condición de pegado-deslizado que hace difícil el

control exacto. En muchas máquinas se colocan guías de bolas antifricción y

rodillos y cojinetes hidrostáticos para alta rigidez bajo cargas pesadas), en

particular para control numérico dichas guías son costosas.

Los movimientos a lo largo de trayectorias precisas se obtienen

mediante las guías de herramienta de las máquinas dado que las guías por si

mismas son verdaderas. Las guías endurecidas se rectifican. Las guías de

hierro tundido suave se maquinan y entonces se rasquetean a mano a la

rectitud deseada, alineamiento y asiento por comparación y hermanado con

superficies maestras y se ajustan entre sí.

3.1.4. – Flechas.

Los miembros que hacen girar las piezas de trabajo a los cortadores

en las máquinas herramientas se llaman flechas. Tienen que ser robustas y

bien soportadas en cojinetes verdaderos para evitar reflexión y desviaciones

tanto como sea posible. Por tanto, las flechas grandes para ruedas de

rectificado en su mayoría en cojinetes deslizantes, aunque en su general son

de algunas formas de tipo zapata oscilante mas bien que cojinetes simples


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de manguito. En la actualidad la mayoría de las flechas de máquinas

herramientas corren en cojinetes antifricción. Los cojinetes de rodillos

(generalmente únicos) se usan para servicio pesado a velocidades bajas y

moderadas. Los cojinetes de bola corre libremente, soportan altas

velocidades y se prefieren para servicio ligero. Para la presión mas alta, los

cojinetes de bola sé pre-cargan y se seleccionan en juegos hermanados para

minimizar las desviaciones. Para velocidades altas de flecha se usan

cojinetes de muñón con gas a presión de alta rigidez con baja fricción.

3.1.5. - Impulsores de Potencia.

Una función primaria de una máquina herramienta moderna es

suministrar la potencia requerida a la zona de corte de metal con poco o

ningún esfuerzo por parte de un operador. La mayoría de las máquinas

modernas están impulsadas por motores eléctricos individuales que corren a

1200, 1800 O 3600 rpm nominales. Las impulsiones con bandas V múltiples

del motor a la primera flecha impulsada de la máquina predominan, aunque

se encuentran impulsiones por cadena en algún equipo pesado.

Dos tipos generales de transmisión de potencia dan las

alimentaciones deseadas en las máquinas herramienta y son: (1) hidráulica o

neumática.


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È Impulsores Mecánicos.

El movimiento de rotación se trasmite predominantemente por medios

mecánicos para economía y confiabilidad. Generalmente se emplean

engranes endurecidos y rectificados en los impulsores con potencia de mas

de fracciones de caballo de fuerza. Los engranes en ese cabezal se deslizan

para acoplarse.

Otro diseño común tiene pares de engranes, generalmente

helicoidales, ya acoplados y embragados por discos de fricción. El arreglo

más simple es correr los engranes o embragar los discos directamente

mediante palancas en el exterior de la caja de engranes. Un medio más

conveniente y rápido encontrado en algunas maquinas es seleccionar

velocidades o alimentaciones mediante el ajuste de un solo indicador en una

carátula. Esto corre los engranes o cambia las velocidades del motor a través

de medios hidráulicos o electromagnéticos. También, mientras la máquina

está cortando a una velocidad puede preseleccionarse la siguiente velocidad.

Por lo general, las velocidades varían en progresión geométrica; cada

velocidad se multiplica por una constante para obtener el valor de la siguiente

más alta.


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Para los impulsores con potencias de fracciones de caballo de tuerza

se prefieren poleas y bandas escalonadas porque son simples y baratas. Se

prefieren las bandas para impulsiones de precisión y alta velocidad, como en

un cabezal de trabajo y cabezal de rueda en una máquina rectificadora,

porque corren con suavidad y la acción ligeramente dispareja de los

engranes tiende a dejar marcas en las superficies de acabado fino.

La variación continua de velocidad o alimentación, más bien que el

ajuste por pasos, permite al usuario seleccionar con mas exactitud la

velocidad necesaria. Por medios eléctricos, hay la tendencia de usar motores

impulsores de cc controlados por rectificadores de silicio (SCR) en tornos y

centros de maquinado con potencias de pequeñas a media. Esto reduce el

ruido y el mantenimiento y más eficiencia de potencia. Por la adición de

engranes o bandas en la impulsión, un alcance continuo de velocidad puede

aumentarse varias veces con un gran alcance total (más de 100 a 1 en

algunos casos).

È Impulsores Hidráulicos.

Las ventajas ofrecidas por los impulsores hidráulicos para ciertas

aplicaciones son:


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• Un impulsor hidráulico es suave y se invierte sin choque.

• Un impulsor hidráulico se detiene cuando la presión alcanza un máximo

preestablecido y es menos probable la rotura de herramienta que con un

dispositivo mecánico que se detienen abruptamente al final de su carrera.

• Un impulsor hidráulico es infinitamente variable para velocidad y

alimentación dentro de su alcance y se ajustan con facilidad la longitud y

la posición de la carrera.

• Son posibles velocidades más rápidas de inversión y alimentación con los

impulsores hidráulicas debido a su menor inercia y al efecto amortiguador

del fluido. Por otra parte, un impulsor mecánico es más fácil de invertir

con exactitud, particularmente a cargas y velocidades altas y variables.

• Un impulsor hidráulica puede suministrar una gran cantidad de potencia

en relación con su tamaño y puede operarse en forma continua a su

salida máxima; esto no es posible con impulsores eléctricos. La velocidad

o alimentación variable es un requisito primario para la mayoría de las

maquinas herramienta con tuerza de impulsión completa deseable sobre

el alcance pleno.

Sin embargo, como regla, los impulsores hidráulicas son más costosos de

hacer, operar y mantener que los impulsores mecánicos y algunos eléctricos.


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È Bombas y Motores.

Las bombas positivas y de desplazamiento variable son los dos tipos

principales. Las bombas con desplazamiento positivo pueden dividirse en

bombas de engrane, de aspas o rodillo y bombas de embolo buzo. Una

bomba de embolo buzo consta de uno o más pistones recíprocos en

cilindros. Los motores hidráulicos rotatorios fueron poco usados para

impulsores de máquinas herramienta hasta la llegada del control numérico

para el cual proporcionan respuestas más rápidas y ganancias más altas

para impulsiones de husillos guía y flechas. Los tipos de motores hidráulicos

son de turbina, engrane, aspas y embolo buzo. Cada forma tiene muchos

refinamientos, como balanceo de presión para facilitar la operación y muchas

variantes en los productos comerciales actuales.

4.- Torneado.

Las piezas de trabajo pequeñas y de tamaño mediano usualmente se

tornean sobre un eje horizontal. Las operaciones de torneado pueden

dividirse en dos clases: las que se hacen con la pieza de trabajo entre

centros o puntos y las que se hacen con la pieza sujeta o aprisionada en un

extremo con o sin soporte en el otro extremo.


44

Las clases principales de operaciones hechas en el trabajo entre puntos

son: torneado cónico, corte de cuerdas, torneado cilíndrico, torneado de

contornos, formados cortes de cuellos, moleteados. La pieza de trabajo esta

impulsada por un perro fijado en un extremo. Si el trabajo va hacerse en

ambos extremos, el perro se fija en torno a cada uno y las piezas de trabajos

se invierten de posición.

Una pieza de trabajo sostenida entre puntos se deflexiona bajo una fuerza

dada que si se sostiene en solo un extremo. Además, una pieza de trabajo

corre con rectitud en puntos convenientes, y es más probable que varios

diámetros cortados al mismo tiempo o en ocasiones diferentes queden

concéntricos si se tornean entre puntos.

Para tornease entre puntos una pieza de trabajo debe tener un agujero de

centro en cada extremo. Estos agujeros tienen una superficie cónica de 60°

de soporte y se corta con una broca de combinación para centros y

avellanados. Estos pueden hacerse con la pieza de trabajo sujeta en el

mandril de un torno o una máquina para taladrar centros, como un taladro de

presa horizontal.

Con una pieza de trabajo se sujeta a un mandril puede hacerse la misma

operación entre puntos. Además debe hacerse la partición o corte de trozos y


45

operaciones internas como son: taladrado, careados, torneados rectos, corte

o partición, corte de cuerdas externas, corte de cuerdas internas, horadado

cónico, formado interno.

4.1-El torno.

La máquina herramienta básica en la cual se hace la operación de

torneado es el torno. Los tronos son máquinas que permiten la

transformación de un sólido indefinido haciéndolo girar alrededor de su eje y

arrancándole periféricamente material, a fin de transformarlo en una pieza

bien definida, lo mismo en la forma que en las dimensiones.

Un tomo se construye sobre una bancada de construcción masiva y

rígida para resistir la deflexión y la vibración. En la parte superior de la

bancada a la izquierda esta el cabezal que lleva una flecha o árbol que gira.

La flecha de un torno es hueca para dar entrada a materiales de inventario

en barras largas.

La pieza de trabajo se impulsa por la flecha del cabezal. Los tornos

actuales tienen motores individuales, de impulsión por lo general de

velocidad constante. La mayoría de ellos tienen cabezales o cajas de

engranajes. La impulsión del motor a la flecha pasa a trabas de varias


46

combinaciones de engranajes que se cambian mediante palancas o diales en

el exterior del cabezal para cambiar la velocidad de la flecha. En algunos

tornos péquenos, la impulsión del motor a la flecha es a través de una banda

y poleas escalonadas para obtener varias velocidades en la flecha. Además,

pueden acoplarse un juego de engranes para obtener una serie de

velocidades más bajas.

El contrapunto está en el otro extremo de la bancada desde el

cabezal. Su flecha no gira pero puede moverse unas pocas pulgadas a sus

lados y fijarse como se sostienen y alimentan a la pieza de trabajo por la

flecha del contrapunteo, la cual es la hueca con un cono para recibir las

espigas de puntos de centro, mandriles de brocas, rimas, etc. Por otra parte,

el contrapunteo puede desviarse intencionalmente para sostener una pieza

entre puntos a un ángulo para tornear en cono.

Entre el cabezal y el contrapunteo está en el carro que tiene varias

partes que sirven para soportar, mover y controlar la herramienta cortante.

Una de estas partes, la silleta, se desliza en guías en la parte superior de la

bancada. En la parte superior de la silleta esta un carro transversal que se

ajusta y alimenta a ángulos rectos a la longitud de la bancada por una

manivela y un dial graduado en él frente a una silleta.


47

El dispositivo más común para fijar una herramienta o sostén de

herramienta en un tomo es un simple poste de herramienta. Normalmente se

monta en un carro transversal compuesto en la parte superior de la corredera

transversal. El carro compuesto que soporta a la herramienta tiene una base

graduada y puede girarse sobre un eje vertical. En esta forma, su corredera

puede establecerse a cualquier ángulo con el eje de una pieza de trabajo. La

corredera puede ajustarse o alimentarse a mano mediante un tomillo y tuerca

controlada por una manivela y un dial graduado. La corredera puede viajar

solo unas pocas pulgadas pero es útil para alimentar herramientas en un

ángulo para generar conos cortos y pronunciados.

La parte que cuelga del frente de la silleta es la placa cubierta.

Contiene el mecanismo para mover el carro a lo largo de la bancada. El giro

de volante de mano en el frente de la placa cubierta hace girar un piñón

pequeño que se extiende desde el otro lado de ésta. El piñón esta acoplado

con una cremallera fija a la bancada y corre el carro a lo largo.

4.1.1.- Operaciones del Torno.

È Refrentado:

Consiste en mecanizar una superficie plana perpendicular al eje de giro.


48

Para ello, la herramienta no tiene avance, sino únicamente movimiento de

profundidad del pasado.

È Roscado:

Se realiza con velocidades de avance muchos mayores en relación con

la velocidad de la pieza, con lo que la herramienta marca una hélice que

constituirá la rosca. El paso de la hélice, se fija variando la relación con la

velocidades entre el eje de rosca que mueve el carro. (Ver figura 1).

FIGURA 1.-Roscado.


49

È Rebabado:

Película metálica que se forma alrededor de una pieza, en forma de filas

cortantes, es decir, material inútil, que es necesario eliminar. ( Ver figura 2)

FIGURA 2.-Rebabado.

È Ranurado:

Consiste en abrir ranuras en las piezas. Si estas son estrechas, se

realiza con una herramienta de la anchura, de la ranura, pero si son anchas,

habrá que darle a la herramienta el movimiento de avance necesario. (Ver

figura 3)


50

FIGURA 3.-Ranurado.

È Cilindrado:

Consiste en mecanizar un cilindro recto de longitud y diámetro

determinado, una vez iniciado el corte con la profundidad, y el avance

deseado, la herramienta desplazándose automáticamente, realiza el trabajo.

(Ver figura 4)


51

FIGURA 4.-Cilindrado.

4.1.2. Tipos de Tornos.

Hay muchas clases de tornos. Las dos clases extensas son los tornos

manuales de una herramienta a la vez y los tornos automáticos o tomos

automatizados.

El nombre más común dado al torno en propósito general controlado a

mano es el torno mecánico. La capacidad de volteo generalmente varia

desde 230 a 1270mm y tamaño de bancada desde 1 a 5 mts aunque están

disponibles de longitudes mayores.


52

Algunos tornos en la familia de los tornos mecánicos reciben el

nombre que describen características particulares, como el torno de banco,

torno para cuarto herramientas y tornos con claro. Los tornos para ruedas se

hacen para acabar los muñones y tornear las llantas de ruedas de carro de

ferrocarril y locomotoras montadas en juegos. Los tornos de campos

petroleros de usas para hacer y mantener el equipo de perforación de pozos

petroleros y tienen agujeros desde 178 a 406 mm a través de su flecha para

pasar piezas largas. (Ver anexo 1 – 7).

4.2. Mandriles.

Un mandril universal o de rollo tiene tres mordazas acopladas que se

mueven coordinadas por una placa de rollo. Se inserta una llave en

cualquiera de los tres piñones alrededor del campo del mandril y se hace

girar la placa de rollo, y se opera con rapidez el mandril. Las mordazas

pueden apretar en superficies exteriores o interiores. Las mordazas con

dientes endurecidos se usan en las piezas de trabajo brutas, y las mordazas

suaves pueden rectificarse en su lugar y aplicarse en superficies acabadas.

La pérdida de fuerza de apriete a velocidades elevadas se vuelve un

problema serio con los mandriles ordinarios o tomo. Con las herramientas de

corte modernas no es poco común correr a más de las 1000 rpm, y las


53

fuerzas centrífugas llegan a ser apreciables. Los mandriles anticentrífugos

tienen pesos pivoteados que actúan para compensar las perdidas de la

fuerza de apriete, pero cada mandril trabajo, y tales dispositivos no son

panaceas. (Ver figura 5).

FIGURA 5.-Mandriles.

4.3. Collarines.

Un collarín es un buje delgado de acero o latón con ranuras

longitudinales y un cono exterior. Cuando se fuerza dentro del pequeño

marco cónico de un mandril del collarín, el collarín se comprime ligeramente

para apretar una pieza de trabajo con seguridad y exactitud. El mandril


54

siempre de collarín se opera girando el volante de mano en el extremo

izquierdo de la flecha. Se usa cilindros neumáticos e hidráulicos para operar

mandriles de collarín para una producción rápida.

4.4. - Puntos de Centro e Impulsores.

Un punto de centro de tomo tiene incluido un cono con ángulo de 600

en un extremo y en un cono de fijación en el otro extremo para ajustarlo a

una flecha de máquina.

Un plato de cara es más grande que un plato de perro y tiene varias

ranuras radiales para alojar pernos. La pieza de trabajo se fija con perno con

frente del plato de cara.

Un dispositivo de fijación es un dispositivo especial fijado directamente

a la nariz de la flecha o empernado en el plato de cara para sostener y

localizar una forma específica de piezas. El dispositivo de fijación

comúnmente se usa para producción en cantidades de piezas de tomo de

producción, revólver y automáticos más bien que en tomos mecánicos.


55

4.5. - Lunetas.

Una luneta de centro o estacionaria tiene tres zapatas que se ponen en

un contacto y soportan una pieza de trabajo esbelta que en otra forma se

deflexionaría demasiado bajo su peso o por las fuerzas de corte. Las zapatas

se soportan en un marco abrazadera fijada en la parte superior de la

bancada. Una luneta viajera se fija y se mueve a lo largo con el carro con

zapatas que soportan la pieza de trabajo en la posición de la herramienta

cortante. (Ver figura 6)

FIGURA 6.-Lunetas autocentrante para tornos CNC.


56

4.6. - Aditamentos.

Un aditamento de conos fijado en la parte trasera del torno, tiene una

corredera en la parte superior que se gira al ángulo del cono deseado. Un

bloque que viaja en la corredera y se fija a la extensión trasera de corredera

transversal y causa que la herramienta corte a lo largo de la trayectoria

angular conforme el carro viaja a lo largo de la bancada.

Pueden generarse conos cortos o largos interior o exterior con el

aditamento de cono, pero limitados a cono pocos pronunciados. El

aditamento es fácil de ajustar, y el torno puede reajustarse con facilidad con

trabajo recto.

Un aditamento de relieve es un dispositivo para mover la herramienta

cortante adentro y afuera en relación con la pieza de trabajo que gira para

retirar los diente de herramienta de filo múltiples como cortadores de fresado

y rimas.

Puede definirse a la bancada topes de varias clases para posicionar el

carro con exactitud y rapidez para espaciar, carear hombros, etc.


57

Está disponibles una variedad de adiestramientos para adaptar el torno

y hacer fresado, cortes de engranes, rectificado, formas y estriados. Dicho

trabajo puede hacerse con más eficiencia en máquinas especialmente

diseñadas para eso y el torno se justifica sólo como un recurso cuando no

están disponibles equipos más adecuados.

Los fabricantes de tornos han desarrollado y son capaces de

suministrar muchos otros aditamentos ingeniosos que posibilitan que los

tornos realicen operaciones especiales en formas económicas a estándares

de producción de moderada a gran escala. Como ejemplo están los

aditamentos para tornear cigüeñales y piezas de formas desusadas. (Ver

figura 7)

FIGURA 7.-Aditamentos. Mordaza y hojas de corte.


58

4.7. Máquinas Torneadas Automáticas.

Una máquina que mueve el trabajo y las herramientas a los estándares y

frecuencias apropiado a través de un ciclo para realizar una operación en

una pieza sin la atención de un operador, comúnmente es llamada

automática. En forma estricta, la máquina es semiautomática si se requiere

un operador para descargar y cargar la máquina y empezar cada ciclo. Con

frecuencia, un operador puede hacer esto para varias máquinas en grupo.

Las piezas de trabajo pueden llegar a una máquina totalmente automática en

un transportador o un operador puede cargar una tolva o cargador a

intervalos. Las máquinas automáticas tienen un uso extenso para taladrar,

horadar, fresar, brochas, rectificar y otras operaciones.

Las máquinas torneadoras automáticas tienen construcción masiva,

rígida y poderosa para impulsar las herramientas de corte hasta su límite y

obtener el máximo provecho de grupo de herramienta y herramental múltiple

y combinado. Las habilitaciones de las herramientas se planean y las

herramientas se diseñan cuidadosamente para obtener tantas herramientas

cortantes a la vez y hacer el trabajo tan rápido como sea posible.

Las máquinas automáticas se utilizan para cortes grandes de piezas con

cambios poco frecuentes y por lo general no se diseña para una habitación


59

rápida. Por ejemplo, las velocidades y las alimentaciones no se cambian con

palancas deslizantes o carátulas giratorias como en tomos mecánicos, sino

por remoción y reemplazo de engranes de quita y pon. Debe establecer la

multiplicidad de las herramientas una con respecto a la otra lo mismo que

respecto a la máquina.

Una máquina automática sigue un programa definido para proporcionar

el trabajo, mover la corredera de la herramienta y cambiar las velocidades de

la flecha para realizar una operación. La programación se hace en diversas

formas en las diferentes marcas y modelo de la máquina torneadoras

automáticas. Un dispositivo mecánico básico para impulsar las correderas de

herramientas y otras unidades es la leva. Algunas máquinas requieren un

juego de leva para cada trabajo. Otras máquinas no requieren cambios de

leva para cada trabajo y se llaman automáticas sin leva.

4.7.1. - Tornos Automáticos.

Los tornos automáticos tienen la unidad básica de los tornos simples:

bancada, cabezal, corredera de herramienta y algunas veces algún

contrapunto. Además, un torno automático impulsa la herramienta a través

de todos los pasos de un ciclo sin atención del operador una vez que se ha

habilitado la máquina. La pieza de trabajo gira entre punto de centro. Las


60

herramientas están soportadas en bloques en las correderas del frente y de

atrás. La corredera del frente puede viajar a lo largo de la bancada y las

herramientas hacen corte recto a lo largo de la pieza de trabajo, se retraen al

final del corte y se retiran a la posición inicial. La corredera trasera de

herramienta en forma típica alimenta las herramientas hacia el centro de la

pieza de trabajo para careado, hacer cuellos, ranuras y formados pero

pueden dársele un movimiento lateral para aliviar las herramientas al final de

un corte.

Algunos tornos automáticos tienen dos o tres flechas de trabajo, dos o

tres juego de herramientas realizan los mismos cortes en dos o tres piezas a

la vez. (Ver anexo 1).

4.8. - Tornos con Control Numérico.

Un torno con control numérico tienen los mismo elementos básicos

que un torno mecánico. Además de los tomos básicos, el control numérico

también se aplica a los tornos revólver vertical y horizontal y a otros tipos de

máquinas torneadoras.

Los sistemas de control numérico (NC) para tornos operan con los

mismo principios que en otras máquinas.


61

El programa NC se alimenta e interpreta por la Unidad de Control de la

Máquina (MCU) que emite impulsos eléctricos, correspondientes a los

números para impulsar las unidades. Los sensores en las unidades activadas

devuelven señales al MCU informando los resultados.

La mayor ventaja de un torno NC es el cambio rápido, con poco

tiempo perdido para la habilitación. Por tanto, la máquina puede estar

cortando la mayor parte del tiempo. Esto puede realizarse haciendo el

programa fuera de la máquina, preparando la herramienta de acuerdo con el

programa y la utilización de herramienta universal. Cuando se va tornear una

o unas cuantas piezas de una clase, un torno mecánico manual o un torno

revólver puede ser más económico; es más simple y barato y no requiere

programación adicional. Para más de unas cuantas piezas, comúnmente el

tomo NC es más económico. El torno NC es preferible para números más

pequeños de piezas que pueden justificarse en otras clases de máquinas

torneadoras automáticas. Sin embargo, para grandes cantidades las

máquinas automáticas que utilizan cuadrillas o grupo de herramientas que

actúan en forma óptica generalmente están en ventaja.(ver anexo 2).


62

4.8.1.- Partes del Torno.

È Bancada:

La bancada del torno está forjada en acero y establecida alrededor de un

cilindro grande y hueco, el cual está reforzado adentro y afuera por unas

varillas gruesas. Posee una guía de acero movibles y resistentes la cual no

permite que seda ante la cargas más pesadas. La estructura de esta

bancada dirigen la fuerza del desgaste, donde el tubo de troqué reforzado las

absorbe sin doblarla o forzarla, lo cual permite una mayor capacidad de

Torneado y mejoramiento en el acabado de la pieza.

È Torreta:

El Torno posee una Torreta con diseño de largo diámetro lo cual le

permite un trabajo de torno exacto hacia el plato, evitando interferencia por

parte de herramientas adyacentes. Esta pieza posee seis (6) herramientas de

trabajo ID y OD las cuales están montadas para máximo alcance con

máxima rigidez, lo cual produce un total complemento de herramientas listas

para corte y reduce el tiempo de colocación por cambio de herramientas.


63

El cambio de herramientas se simplifica debido a los retenedores que

posee la torreta, cada retenedor posee su propia boquilla para el refrigerante,

las cuales se encargan de dirigir el refrigerante hacia el corte

automáticamente, es decir, que un giro libera la herramienta y otro coloca

una nueva.

È Cabezal:

Esta máquina posee un cabezal de doble rango que suministra velocidad

al husillo de 30 a 2000 RPM (revoluciones por minutos), cada RPM es

programables y rangos de alimentación de herramientas de O a 300 'PM

pulgadas por minutos). El husillo está forjado en acero y soportado por un

rodamiento pre-cargado de contacto angular, para lograr operaciones fluidas

ya sea en altas o bajas velocidades. El cabezal posee rodamiento de baja

fricción los cuales contribuyen a estabilidad termal, aún en operaciones de

trabajo pesado, contiene un motor de 50HP (Caballo de Fuerza) el cual

soporta los más fuertes metales y es reversible con frenado regenerativo

para dar respuestas rápidas a las necesidades de maquinado. También tiene

su propio sistema de Bomba de Lubricación automática y filtrado.


64

È Plato:

Esta pieza se encuentra fijada delante del cabezal y logra cumplir la

función de fijar la pieza gracias a tres (3) mordazas, las cuales efectúan el

movimiento de agarre o liberar la pieza que se va a mecanizar por medio de

un sistema de presión hidráulica, dicho sistema se activa por medio de un

interruptor de pedal ubicado en la parte inferior de la cubierta rodante

(Presione una vez para agarrar y una vez para liberar), la presión hidráulica

es regulada por una válvula de presión instalada sobre el cabezal.

La capacidad actual de soporte de trabajo del plato depende de los

siguiente factores:

• Presión hidráulica o de aire que va hacia las mordazas.

• Peso y configuración de las mordazas.

• Velocidad del husillo

• Tamaño y balance de la pieza

• Condición mecánica de las mordazas y el plato

• Lubricación y limpieza del mecanismo de las mordazas

• Distancia de la cara del plato hacia la cara de agarre de las mordazas


65

5. - Automatización.

La automatización es una palabra que en la actualidad tiene muchos

significados en la industria. El término fue empleado poco después de la

Segunda Guerra Mundial en la Ford Motor Co. Para describir la manipulación

automática de materiales y partes entre las operaciones del proceso. Una

definición concisa es que la automatización representa "producción

automática continua"; en efecto, la combinación de operaciones automáticas

de grupo integrados.

Este está bastante avanzado en la industria de proceso, como en la

industria química y petroquímica, donde la producción es alta, los proceso

son simples, no cambian con frecuencia, el flujo es directo hacia delante y el

proceso se mueve con facilidad.

5.1. - Sistema de Control.

Según la opinión de diferentes autores entre los que se destacan

(G.H. Hostetter (1.990,p.376), W Ogata (1.993, p. 178)) los sistemas de

control han adoptado un papel de creciente importancia en el desarrollo y

avance de la civilización y tecnología moderna. A nivel doméstico los

controles automáticos en los sistemas de calefacción y acondicionamiento


66

del aire, regular la temperatura y la humedad de los hogares modernos para

conseguir ambientes confortables. En las industrias los sistemas de control

automáticos se encuentran numerosas aplicaciones. Tales como el control de

calidad de productos manufacturados, la automatización, control de

máquinas herramientas, sistemas modernos de tecnología especial y de

armas, sistemas de transporte y la robótica.

Los componentes utilizados para el control son básicamente,

dispositivos eléctricos, electrónicos, mecánicos y electromecánicos.

Los sistemas de control se encuentran estrechamente relacionados

con la automatización, existen dos tipos básicos según (Timothy, Maloney).

5.1.1- Sistemas de Control de Lazo Abierto.

FIGURA 8.- Sistema de Control de Lazo Abierto


67

Cuando un sistema no tiene la estructura de retro-alimentación, se

denomina sistema de lazo abierto, que es el tipo más simple y económico de

sistema de control. Desgraciadamente, a los sistemas de control de lazo

abierto les falta decisión y versatilidad y no pueden usarse más que en los

tipos más simples de aplicación.

Este sistema de control posee la ventaja de la simplicidad, pero su

funcionamiento depende en gran parte de las propiedades de la planta.

5.1.2. - Sistemas de Control de Lazo Cerrado.

FIGURA 9.- Sistema de Control de Lazo Cerrado.


68

También llamado sistema de retroalimentación, en este una parte de

la salida del sistema, o todos ellos, se miden y son utilizados por el

controlador, es decir, hay una comparación del valor efectivo de salida con el

valor deseado. Todo esto para determinar y corregir la desviación en el

proceso, es decir, debe realimentarse y comparase con las entradas de

referencia y debe enviarse una señal de acción proporcional a la diferencia

de la salida y de la entrada a través del sistema para corregir el error.

5.1.3. - Retroalimentación.

La retroalimentación es una trayectoria de retorno de la salida el

controlador. Una parte de la salida del sistema, o toda ella se mide y son

utilizadas por el controlador. El controlador puede entonces comparar una

salida deseada de la planta con la salida real y actúa en consecuencia para

reducir la diferencia entre las dos.

5.1.4. - Sistema de Control de Lazo Cerrado Vs. Lazo Abierto.

Un sistema de control de lazo abierto posee la ventaja de la

simplicidad, pero su funcionamiento es fuertemente de pendiente de las

propiedades del proceso, estas pueden crear repuestas indeseables que

será conveniente reducir.


69

Una ventaja de los sistemas de control de lazo cerrado es que el uso

de la retroalimentación que les caracteriza, hace que la respuesta del

sistema sea relativamente insensible a perturbaciones externas y a

variaciones internas de parámetros del sistema. Por ello, es posible utilizar

en un sistema de control de lazo cerrado elementos o componentes

económicos y precisos para lograr la exactitud de control requerido en un

proceso.

Haciendo referencia a la estabilidad, en un sistema de control de lazo

abierto es más fácil de lograr, ya que para el este no es problema importante,

mientras, que en un sistema de control de lazo cerrado, la estabilidad si es

un problema importante por su tendencia a sobre corregir errores que

pueden producir oscilaciones no deseadas, de amplitud constante o variable.

La potencia de salida determina el costo, peso y tamaño de un

sistema de control. Un sistema de control de lazo cerrado utiliza un mayor

número de componentes, lo que lo hace más costoso y potente con respecto

a un sistema de lazo abierto. Generalmente una combinación adecuada de

controles de lazo abierto y cerrado proporcionan un comportamiento general

satisfactorio del proceso.


70

5.2. - Dispositivos empleados en Controles y Automatización.

5.2.1. - Dispositivos de Maniobra.

Son todos aquellos aparatos que permiten el paso o la interrupción de

corriente de la red a una carga (motor, bobina, resistencia).

Puede ser:

È Manuales:

Los que necesitan de un operario para su accionamiento. Lo hay con

poder de corte puede ser accionados en circuito bajo carga) y sin poder de

corte (deben ser maniobrados sin carga).

È Interruptores:

Son dispositivos mecánico y/o eléctricos con capacidad de corte, para

cerrar o abrir circuito. Las secciones de las piezas que cierran o abren el

circuito deben estar convenientemente dimensionados, de tal manera que

permita el paso de corriente sin que se genere calentamiento excesivo.


71

Al abrirse el circuito, la chispa que se produce debe apagarse

rápidamente de que forme un arco eléctrico, que dañaría fácilmente los

contactos. Por ello la separación de éstos debe realizarse con un movimiento

rápido, o mediante el sistema de apertura brusca.

È Pulsadores.

Es un aparato de maniobra con poder de corte. Se diferencia mientras

actúen sobre ellos una tuerza exterior, recuperando su posición de reposo

(inicial) al cesar dicha tuerza, por acción de muelle o resorte.

È Seccionadores:

Son aparatos de maniobras sin poder de corte y que por consiguiente

puede abrir o cerrar circuito únicamente cuando estos están en vacío (sin

carga).

È Automático:

Son dispositivos diseñados para abrir o cerrar circuitos en función de los

valores que adquieren ciertas magnitudes físicas como temperatura, presión

y tiempo.


72

Los más utilizados son los interruptores automáticos o disyuntores, cuya

función específica es la de abrir circuitos bajo condiciones anormales,

aunque también puede utilizarse como simple interruptor.

El disyuntor puede actuar por sobrecargas, cortocircuitos, sobre tensión o

por disminución de tensión. Al producirse cualesquiera de estas anomalías

se desconecta automáticamente interrumpiendo el circuito. Para recuperar su

estado normal basta accionarlo manualmente.

Las principales características de un interruptor automático son:

• Capacidad de maniobra: es decir, el número mínimo de maniobras que se

pueda realizar con él.

• Poder de corte: nos indica la corriente máxima que puede interrumpir sin

peligro de que se dañe.

En este grupo de aparato automáticos de maniobra están también los

contactores. Siendo este un aparato muy importante en el diseño de

controles y automatismos.


73

5.2.2. - Dispositivos de Protección.

Son aparatos destinados a interrumpir el circuito poniendo fuera de

servicio la línea de alimentación), particularmente poder sobrecargar o sobre

intensidades.

Existen dispositivos destinados a la protección de cortocircuitos y de

sobrecarga.

• Fusibles: Son conductores calibrados expresamente para el paso de

determinadas cantidades de corriente (por consiguiente más débiles que

el resto de los conductores del circuito, de manera que al producirse un

cortocircuito, éste se interrumpirá inmediatamente (por el bajo punto de

fusión que tiene), evitando daños mayores en las cargas o el mismo

circuito en sí. Los hay de muchos tipos: de tapón, bayonetas, cartucho,

cuchilla y otros.

• Aparato de protección automático: Son aparatos construidos únicamente

para proteger contra sobrecarga (no contra cortocircuito).


74

Los más utilizados son los relés térmicos, termomagnéticos y

electromagnéticos.

5.2.3. - Elementos de Señalización.

Son todos aquellos dispositivos cuya función es llamar la atención

sobe el correcto funcionamiento o pasos anormales de las máquinas

aumentando así la seguridad del personal y facilitando el control y

mantenimiento de los equipos.

Clase de Señalización.

• Acústica Son señales perceptibles por el oído. Entre las más usadas

figuras, los timbres, zumbadores o chicharras, Sirenas y otras.

• Opticas : Son señales perceptibles por la vista. Existen dos clases:

Visuales : Si se emplean ciertos símbolos indicativos de la operación que

sé esta realizando.

• Luminosas únicamente se emplean lámparas o pilotos, de colores

diferentes. De acuerdo a la complejidad y riesgos en el manejo de los

equipos se pueden emplear al mismo tiempo, señalizaciones visuales y


75

luminosas, e incluso en casos especiales señalizaciones ópticas y

acústicas contemporáneamente.

6. - El Motor y su Sistema de Arranque.

Los motores eléctricos son maquinas eléctricas que transforman la

energía eléctrica en mecánica. Desde el punto de vista mecánico admiten

muchas variantes en su forma de construcción. Cada una de las formas

constructivas se distinguen por una designación internacional.

6.1.. - El Guardamotor.

Es el dispositivo de control más utilizado únicamente para la

protección de motores contra sobrecargas, desbalance de carga y corto

circuito.

Su construcción consiste en la combinación de las funciones de un

interruptor (poder de corte, abrir y cerrar circuitos) y el relé termomagnético

(dispositivo para proteger motores).


76

7.- Encoder

El encoder es un equipo electrónico utilizado en la industria por sus

facultades de medición. Este equipo esta conformado por una compleja

circuitería interna que según sea su configuración es capaz de realizar

funciones de medición tales como: revoluciones de un motor, sentido de giro

del motor, etc.(Ver figura 10)(anexo 8).

FIGURA 10.-Circuito interno del Encoder


77

El encoder al comenzar a girar su eje genera una señal eléctrica en

forma de pulsos mediante la cual transmite la información de trabajo, esta

señal debe ser recibida por otro equipo que sea capaz de interpretar estas

señales a fin de ser mostradas en la pantalla de un computador o

visualizador.

8.- Visualizador.

Es un equipo conformado por una pantalla de leds o displays cuya

principal función es representar mediante números los movimientos de

desplazamiento de los ejes del torno. Esto lo realiza mediante la

interpretación de señales eléctricas en forma de pulsos provenientes de otro

equipo, como lo es el caso de un encoder u otro equipo de posicionamiento.

Cabe destacar que el visualizador es controlado por un dispositivo

microcontrolador del tipo 14F86 que mediante un software previamente

instalado, muestra en la pantalla las medidas de posición que previamente

recibió en forma de pulsos, desde el equipo que se encarga del conteo de

desplazamiento y dirección. (Ver figura 11)


78

FIGURA 11.-Visualizador prototipo.

B. REVISION DE LITERATURA.

Para 1997, la Universidad de PIURA. PERÚ realiza una investigación

titulada: "CONVERSIÓN DE UNA MAQUINA HERRAMIENTA

CONVENCIONAL EN UNA MAQUINA A CONTROL NUMERICO

COMPUTARIZADO". (http://www. Udep. Edu. Pe 1

invdes/fingen/ime/mecánica.htm). El objetivo general de este proyecto fue la

adaptación de un Computador personal a una máquina herramienta

convencional para convertirla en una máquina a Control Numérico

Computarizado. Esta fué sometida a los cambios necesarios para que pueda

trabajar satisfactoriamente de acuerdo a su nueva capacidad, la cual podrá

luego ser difundida y aplicada en las diferentes empresa y universidades del

País.


79

Para 1998, la UNIVERSIDAD “DR. RAFAEL BELLOSOS CHACIN”,

realiza una investigación titulada: "IMPLANTACION DEL SISTEMA DE

CONTROL Y LECTURA CNC AUTOCON DYNAPATH EN EL TORNO

CONTROL NUMERICO LODGE & SH[PLEY MODELO "Mo" PARA LA

EMPRESA BOMPET C.A". Lo que se desea en esta investigación es el

mejoramiento de la capacidad de producción de la máquina así como la

facilidad de interacción del operador con la maquina durante el ciclo de

mecanizado y disminuir el tiempo de mecanizado de la pieza.

Para 1997, la UNIVERSIDAD “DR. RAFAEL BELLOSO CHACIN”

(Bohorques, Nelson y Colina, Mariela) realizaron una investigación mediante

la utilización de un control lógico programable (PLC). "IMPLANTACIÓN DE

UN SISTEMA DE CONTROL PARA LA AUTOMATIZACIÓN DE UNA

SALA DE DISTRIBUCIÓN DE SEMOLA MEDIANTE LA UTILIZACIÓN

DE UN CONTROL LOGICO PROGRAMABLE (P.L.C) EN LA EMPRESA

MOSACA La investigación abarca las mejoras estructurales de la sala de

distribución; y por otra parte la instrumentación total y adecuación para la

implementación del sistema de control lógico programable (P.L.C).

Mosaca desea que su sala de distribución de Sémola mantenga una

transmisión constante, eficiente y sobre todo que no existan pérdidas de

productos (Sémola) por el costo que le ocasiona.


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En cuanto al estudio realizado, lo que se desea es la implantación de

un sistema de control numérico computarizado (C.N.C), para el mejoramiento

de los tornos y así obtener un mayor rendimiento y sobre todo menos

pérdidas, en los productos que se realizan en la Empresa, (válvulas para las

Empresa petrolera).

C. DEFINICION DE TERMINOS BASICOS.

È Automatización.

Es el empleo de equipos especial para controlar y llevar a cabo los

procesos de fabricación con poco o ningún esfuerzo humano. Se aplica en la

fabricación de todos los tipos de artículos y procesos, desde la materia prima

hasta el producto terminado (Eugene A, Avallone y Theodore Baumeister ffi,

s.a. Pag. 13-63).

È Brochar.

Es un proceso de producción en el cual se utiliza una herramienta de

corte, llamada brocha, para acabar superficies interna o externas, como

agujero de sección circular, cuadrados o irregular, cuñeros, dientes de

engranes internos, agujeros de estrías, múltiples y superficies planas.

(Eugene A, Avallone y Theodore Baumeister ffi, s.a. Pag. 13-76).


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È Cepillado.

Tiene como objetivo maquinar superficies planas, horizontales,

verticales o en un ángulo, pero puede arreglarse para maquinar superficies

curvadas y ranuradas.

También puede cepillarse superficies internas cortas como agujeros

cuadrados o con estrías. (Lawrence E, Doyle, tercera Edición, s.a. pag. 696)

È Cinta Perforada:

Cinta en la cual una perforación de código y una perforación para el

avance de la cinta ha sido perforado en una línea. (Manual de T.N.C,

Empresa Cameron Venezolana S.A.).

È Control Numérico.

Es un método para controlar los movimiento de los componentes de

un máquina por medio de números, se aplico por primera vez en las

Máquinas Herramientas en la década de 1950.( Eugene A, Avallone y

Theodore Baumeister ffi, s.a. Pag. 13-63).

È Data Numérica.

Dato en la cual la información es expresada en forma de un conjunto

de números, o símbolos que solamente pueden asumir valores discreto o

configurado. (Manual de T.N.C, Empresa Cameron Venezolana S.A.)


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È Engranaje.

Es un elemento de máquina que transmite movimiento en una manera

positiva a través de clientes dispuestos en su periferia. (Lawrence E, Doyle,

tercera Edición, S.A. Pág. 908).

È Flama.

Es una llama, masa gaseosa en combustión que se eleva de los

cuerpos que arden. (Pequeño Larousse, 1996, Pág. 453).

È Fresar.

Consiste en mecanizar una superficie plana perpendicular al eje de

giro. Para ello, la herramienta no tiene avance, sino únicamente movimiento

de profundidad del pasado.(Mario Rossi, s.a. Pag. 240).(Ver figura 12).

FIGURA 12.-Fresado.


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È Leader.

Es una sección de cinta la cual abarca ante y después de la sección

de código de cintas.( Manual de T.N.C, Empresa Cameron Venezolana S.A).

È Leva.

Una leva es comúnmente una placa o alindro que comunica

movimiento a un seguidor por medio de su borde o por una ranura cortada en

su superficie. (Manual de T.N.C, Empresa Cameron Venezolana S.A).

È Mandril.

Herramienta de mecánicos y ajustadores que sirven para ensanchar,

igualar y alisar los agujeros o taladros practicados en las piezas de

máquinas. (Manual de T.N.C, empresa Cameron Venezolana S.A). (Ver

figura 5).

È Manufactura.

Es realizar la producción requerida en el tiempo establecido para

cumplir con el tiempo de entrega estipulados en las ordenes de ventas y

asegurar que tantos los productos que se fabrican, como los estándares de

calidad exigidos.( José Robayo y Digna Uzcategui, 1993, Pág. 8)


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È Máquinas Herramientas.

Todas las Máquinas Herramientas sirven a un propósito común, cortar

y formar materiales, y todas dependen de ciertos principios. ( Lawrence E,

Doyle, tercera Edición, S.A. Pág. 637).

È Mordaza.

Es una pieza que actúa en modo de tenaza, puede cerrarse a voluntad

para sujetar y sostener entre ellas un objeto. (El pequeño Larousse, 1996,

Pág. 686).

È Paradas no Planificadas.

Es cuando ocurre una falla imprevista en las máquinas, ya sea, en las

partes eléctricas, electrónica o mecánica, requiriéndose una pronta

reparación. (Manual de T.N.C, Empresa Cameron Venezolana S.A).

È Peligrosidad Operativa.

Es cuando a la hora de operar una máquina o torno ocurre una falla

que puede ser peligrosa para los trabajadores. (Manual de T.N.C, Empresa

Cameron Venezolana, S.A).


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È Perforado.

Hacer un agujero que atraviese algo de un lado a otro. (El pequeño

Larousse, 1996, Pág. 951) (Ver figura 13).

FIGURA 13.-Perforado.

È Piñón.

Es el elemento de máquina que se encarga de transmitir la tuerza o

potencia de la máquina. (Eugene A, Avallone y Theodore Baurneister ffi, s.a.

Pág. 8-13).


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È Programación.

El listado de formar Ordenada de una secuencia de eventos diseñado

para lograr una tarea determinada. (Manual de T.N.C, Empresa Cameron

Venezolana S.A)

È Remachado.

Acción y Efecto de Remachar, elemento de unión permanente en un

vástago cilíndrico que presenta en uno de sus extremos un ensanchamiento

en forma de cabeza cónica esféricas. (El pequeño Larousse, 1996, Pág.

453).

È Resolver.

Es un dispositivo que transforma movimientos mecánicos en señales

eléctricas. (Manual de T.N.C, empresa Cameron Venezolana S.A)

È Rimas.

Las rimas son herramientas para cavar agujeros y se hace en varios

estilos. Pueden ser impulsadas a mano o a maquina, para desbastar o

acabar trabajos, tienen espigas integrales o pueden estar sujetas a sostenes,

son sólidas o pueden tener hojas insertadas que pueden expanderse o

ajustarse. (Lawrence E, Doyle, tercera edición, S.A. pág. 669)


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È Sistema de Control Numérico.

Es un sistema en el que las acciones son controladas directamente

por la inserción de datos numéricos y algunos puntos. El sistema tiene que

interpretar automáticamente algunos de las posiciones mínimas de la data.

(Manual de T.N.C., Empresa Cameron Venezolana S.A).

È Soldadura.

Es un medio por el cual se unen los metales concentrado calor,

presión o ambos en los puntos de unión, para funcionar las áreas

adyacentes. (Lawrence E, Doyle, tercera edición, S.A. página. 371).

È Tacómetro.

Es un aparto en el que la salida de voltaje que emite es directamente

proporcional a la velocidad de la rotación de la entrada correspondiente.

(Manual de T.N.C, Empresa Cameron Venezolana S.A).

È Taladrar.

Agujerear una cosa con un taladro u otra herramienta.( El pequeño

Larousse, 1996, Pág. 951).(Ver figura 14).


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FIGURA 14.-Taladrado.

È Torneado.

Operación que consiste en trabajar una pieza en el torno, es decir, el

resultado de una dicha operación. ( pequeño Larousse, 1996, Pág. 984).(Ver

figura 15).


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FIGURA 15.-Torneado.

È Torreta.

Bloque portaherramienta que puede presentar sucesivamente todas

las cuchillas o herramientas en posición de trabajo.(Pequeño Larousse, 1996,

Pág. 985).

È Velocidad del Spindle.

La razón de rotación del spindler de la máquina usualmente expresado

en RPM (Revoluciones por Minutos). (Manual de T.N.C, Empresa Cameron

Venezolana S.A)


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D. SISTEMA DE VARIABLES.

Las variables de estudio de esta Investigación son:

• SISTEMA DE VISUALIZACION DE COTAS

- Definición Conceptual.

Un sistema para el monitoreo de los movimientos de desplazamiento

en los tornos convencionales. Este sistema debe ser capaz de mostrar a

través de una pantalla el desplazamiento de sus ejes longitudinales y

transversales representados en escalas con valores numéricos que pueden

ser en pulgadas o en milímetros según sea la operación.

- Definición Operacional.

Un sistema de Visualización de cota consiste en un equipo con la

capacidad de tomar medidas automáticamente para facilitar las operaciones

de Refrentado, Perforado, Ranurado, Cilindrado, Roscado; en los tornos

convencionales, las cuales se dan en forma de números con escalas de


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pulgadas o milimétricas para reducir el tiempo de mecanizado en forma

precisa.

• OPTIMIZACION.

- Definición Conceptual.

Es convertir todas las mediciones manuales y analógicas en

mediciones precisas y digitales mostradas automáticamente en una pantalla

con conversiones de milímetros o pulgadas.( También se puede utilizar

ambas escalas simultáneamente con una función de selección de escalas,

tomando en cuenta la necesidad prevaleciente). Este determina a reducir el

trabajo del hombre, es decir, buscar la manera de ejecutar una actividad en

un menor tiempo.

- Definición Operacional.

La Optimización Consiste en buscar la mejor manera de realizar una

operación específica (medición manual) en los Tornos convencionales

logrando así un mayor rendimiento de los productos realizados y con

respuestas más rápidas, obteniendo los mejores resultados posibles.

A.- BASES TEORICAS 1. - Los Metales.

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