TORNO VERTICAL

El Torno Vertical es una variedad de torno diseñado para mecanizar piezas de gran tamaño. Las piezas van sujetas a la mesa giratoria o plato de trabajo por un conjunto de4 grapas o garras industriales y que por sus dimensiones o peso harían difícil su fijación en un Torno Horizontal.

Esta máquina tienen el eje dispuesto verticalmente donde se encuentra el cabezal que contiene la Ram, con el movimiento hacia arriba y hacia abajo. En su parte inferior sostiene la herramienta de torneado y la mesa giratoria sobre un plano horizontal, lo que facilita el montaje de las piezas voluminosas y pesadas. Es la magnitud de la pieza a mecanizar lo que identifica a éste tipo de máquina, donde el tamaño de la pieza depende del diámetro de la mesa de trabajo, es decir la dimensión de la pieza es proporcional al diámetro de la mesa de trabajo.

En los tornos verticales no se pueden mecanizar ejes que vayan fijados entre puntos, porque carecen de contrapunto. Así que solamente se mecanizan aquellas piezas que van sujetas al aire con grapas o garras industriales para sujetar de forma segura a la pieza, también se puede utilizar otros sistemas de fijación a la mesa giratoria. La manipulación de las piezas para fijarlas a la mesa de trabajo se hace mediante grúas de puente o polipastos dependiendo del tamaño y peso de la pieza a mecanizar. Las condiciones tecnológicas del mecanizado son las mismas que las de un torno normal.

1.5 MOVIMIENTOS DE TRABAJO EN LA OPERACIÓN DE TORNEADO

1.5.1 MOVIMIENTO DE CORTE

Por lo general se imparte a la pieza que gira rotacionalmente sobre su eje principal. Este movimiento lo imprime un motor eléctrico que transmite su giro al husillo principal mediante un sistema de engranajes. El husillo principal tiene acoplado a su extremo distintos sistemas de sujeción (platos de garras, pinzas, mandrinos auxiliares u otros), los cuales sujetan la pieza a mecanizar. Los tornos tradicionales tienen una gama fija de velocidades de giro y se adapta a las condiciones óptimas que el mecanizado permite. 1.5.2 MOVIMIENTO DE AVANCE

Es el movimiento de la herramienta de corte en la dirección del eje de la pieza que se está trabajando. En combinación con el giro impartido al husillo, determina el espacio recorrido por la herramienta por cada vuelta que da la pieza. Este movimiento también puede no ser paralelo al eje, produciéndose así conos. En ese caso se gira el carro de avance, ajustando en una escala graduada el ángulo requerido, que será la mitad de la conicidad deseada. Los tornos convencionales tienen una gama fija de avances.

1.5.3 PROFUNDIDAD DE PASADA

Movimiento de la herramienta de corte que determina la profundidad de material arrancado en cada pasada. La cantidad de material factible de ser arrancada depende del perfil del útil de corte usado, el tipo de material mecanizado, la velocidad de corte, potencia de la máquina, avance, etc.

1.6 PARÁMETROS DE CORTE DEL TORNEADO

Los parámetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de torneado son los siguientes:

1. Elección del tipo de herramienta más adecuado

2. Sistema de fijación de la pieza

3. Velocidad de corte (Vc) expresada en metros/minuto

4. Diámetro exterior del torneado

5. Revoluciones por minuto (rpm) del cabezal del torno

6. Avance en mm/rev, de la herramienta

7. Avance en mm/mi de la herramienta 8. Profundidad de pasada

9. Esfuerzos de corte

10. Tipo de torno y accesorios adecuados

1.14 NORMAS DE SEGURIDAD EN EL TORNEADO

Cuando se está trabajando en un torno, hay que observar una serie de requisitos. Los mismos que permiten asegurarse de no tener ningún accidente que pudiese ocasionar cualquier pieza que fuese despedida del plato o mesa de trabajo, para el torneado se presenta las siguientes normas.

a. Utilizar equipo de seguridad: gafas de seguridad, caretas, etc.

b. No utilizar ropa holgada o muy suelta. Se recomiendan las mangas cortas. c. Utilizar ropa de algodón.d. Utilizar calzado de seguridad.

e. Mantener el lugar siempre limpio.

f. Si se mecanizan piezas pesadas utilizar polipastos adecuados para cargar y descargar las piezas de la máquina.g. Es preferible llevar el pelo corto. Si es largo no debe estar suelto sino recogido. h. No vestir joyería, como collares, pulseras o anillos.i. Siempre se deben conocer los controles y funcionamiento del torno. Se debe saber cómo detener su operación.j. Es muy recomendable trabajar en un área bien iluminada que ayude al operador, pero la iluminación no debe ser excesiva para que no cause demasiado resplandor. Para ello la mayoría de tornos tienen una pantalla de protección.

1. ESTUDIO Y ANÁLISIS DEL TORNO VERTICAL

Figura 1-1. Torno Vertical

1.- Cabezal

2.- Conjunto de grapas o garras industriales

3.- Riel transversal del cabezal

4.- El Ram

5.- Mesa giratoria de trabajo

6.- Riel transversal

7.- Columna

8.- Rueda dentada principal, levantamiento del mecanismo

9.- Estación de control

10.- Caja de cambios de la velocidad de penetración de la herramienta de torneado

11.- Caja de cambios de la velocidad de la mesa giratoria de trabajo

12.- Portaherramientas

13.- Herramienta de torneado

1.2 ESTRUCTURA DEL TORNO VERTICAL

1.2.1 CABEZAL

El cabezal Figura 1-2, es promovido con

un ajuste mecánico, el mismo que está

fijo a través de la cavidad mediante una

tuerca de ajuste. El cabezal es el sostén

de los componentes que realizan la

acción de penetración a la pieza a

mecanizar. Su movimiento es hacia la

derecha o hacia la izquierda

dependiendo del mecanizado. El cabezal

de la herramienta presenta un soporte de

fijación de la pieza de trabajo, accionado

de forma giratoria alrededor de un eje de

rotación. Es el cabezal lo que diferencia

Figura 1-2. Cabezal

a este tipo de Torno Vertical, debido a que encuentran máquina con doble cabezal,

siendo su operación más compleja, pero a su vez más viable en procesos de series de

producción.

1.2.2 CONJUNTO DE GRAPAS

El conjunto de grapas industriales

Figura 1-3, que se lo emplea para

sostener a la pieza a mecanizar.

Estás 4 grapas se encuentran

sobre la mesa de trabajo, y el

sujetar al pieza permite que el

mecanizado sea preciso.

Figura 1-3. Grapas Industriales Si la pieza tiene grandes

dimensiones en consideración con

el rango de trabajo de la máquina que es no mayor a 1290mm de diámetro, debido a la

extensión máxima de las grapas que permiten un mecanizado acorde con las

dimensiones de la pieza y la dureza del material.

1.2.3 RIEL TRANSVERSAL DEL CABEZAL

El riel transversal del cabezal

Figura 1-4, es accionado a través

de 16 pasos que alimentan la

rueda dentada colocada sobre el

lado del riel transversal. Este riel

opera por husillos de rosca

trapezoidal, donde las posiciones

finales de los movimientos son

garantizados por finales de

carrera.

Figura 1-4. Riel transversal del cabezal

Las guías del carro se encuentran perfectamente lubricadas existiendo una unidad de

lubricación independiente especialmente destinada a tal fin. La tuerca del husillo

igualmente cuenta con su propio punto de lubricación lo que garantiza una larga vida

del conjunto.

1.2.4 RAM

Figura 1-5. Ram

La Ram Figura 1-5, permite

sujetar al portaherramientas que

es el lugar donde se encuentra la

herramienta de torneado para

realizar el mecanizado. Su

movimiento es de arriba hacia

abajo o viceversa, y extremos

cuando se trata de piezas

complejas con un ángulo de

inclinación de 45º, dependiendo la posición de la herramienta de torneado.

Construido de fundición de acero especialmente endurecido y rectificado, y fuertemente

nervado en su interior. El deslizamiento sobre su soporte se realiza sobre su riel

transversal especialmente pegado a tal fin, realizando el último ajuste sobre cuñas de

precisión de alta resistencia y rasqueteando manualmente el conjunto para garantizar la

mayor precisión.

1.2.5 MESA GIRATORIA DE TRABAJO

Figura 1-6. Mesa giratoria de trabajo

En la mesa de giro,

Figura 1-6 y 1-7, se

asienta la pieza a

mecanizar. La pieza la

sostiene por un

conjunto de grapas o

garras industriales, la

mesa giratoria tiene un

rango de trabajo de hasta 20 metros en algunos tornos que es el diámetro máximo para

la extensión de las grapas que sostienen la pieza.

Figura 1-7. Dimensiones mesa de trabajo

1.2.6 RIEL TRANSVERSAL

Figura 1-8. Riel transversal

El riel transversal Figura 1-8,

actúa mediante el

levantamiento de la rueda

giratoria dentada principal,

que se encuentra en lo alto de

la columna. El levantamiento

de los ejes esta dado por la

activación de un motor

eléctrico, y su movimiento se da a lo ancho de la columna.

La herramienta debe poder acercarse a la pieza, para lograr la profundidad de pasada

adecuada para moverse con el movimiento de avance para lograr la superficie deseada.

Las superficies que se pueden obtener son todas las de revolución: cilindros y conos,

llegando al límite de superficie plana. Por tanto, la herramienta debe poder seguir las

direcciones de la generatriz de estas superficies

1.2.7 COLUMNA

La columna Figura 1-9, es

prácticamente el sostén del Torno

Vertical, es donde se asienta todo

el contorno de la máquina. El

mismo que comprende en su

totalidad, la mesa de trabajo que es

donde se realiza el mecanizado así

como la estructura del cabezal, que

es donde se encuentra la

herramienta de torneado, es decir

Figura 1-9. Columna

es el soporte de toda la estructura de la máquina.

La base de la mesa de giro, la columna, el travesaño, y el soporte del RAM están

realizados en fundición especialmente rigurosa, destacando la columna de una sola

pieza, en la que se encuentran las de dos guías sobre las que corre el travesaño.

1.2.8 RUEDA DENTADA

El levantamiento del mecanismo Figura

1-10, comprende el movimiento de la

rueda dentada. La misma que da

comienzo a que los componentes para

el mecanizado de la pieza inicien a

operar.

Figura 1-10. Rueda dentada

La rueda dentada tiene un punto de

lubricación, lo que permite un mayor

funcionamiento para que la máquina

inicie su operación, se encuentra en la

parte posterior a el Ram, junto al riel transversal del cabezal, mantiene un ángulo de

inclinación de 45º, lo que permite que el portaherramientas tenga mayor versatilidad al

momento de operar.

1.2.9 ESTACIÓN DE CONTROL

En la estación de control es donde se encuentran las variables de operación, es en esta

estación donde el operador controla el mecanizado de la pieza.

Control Sobre la columna de la máquina:Control de Mesa giratoria:Control de Riel transversal del cabezal:Control de VelocidadesInterruptor de selectoresLámpara de fallaParada de emergencia

1.2.10 CAJA DE CAMBIOS PARA LA VELOCIDAD DE PENETRACIÓN DE

LA HERRAMIENTA DE CORTE

La caja de cambios para la velocidad de penetración de la herramienta de torneado

Figura 1-12, permite el desplazamiento de la herramienta de torneado.

Figura 1-12. Caja de cambios de la mesa de trabajo

La caja de cambios tiene pues la misión de reducir el número de revoluciones del motor,

según el par necesario en cada instante. Además de invertir el sentido de giro en las

ruedas, cuando las necesidades de la marcha así lo requieren. Va acoplada al volante de

inercia del motor, del cual recibe movimiento a través del e mb r a g u e , e n t ra nsmision e s

m anu a l e s; o a través del c onv er tidor de p a r , e n t ra nsmision e s a utom á ti c a s. Acoplado a

ella va el resto del sistema de transmisión.

Este tipo de engranaje se acoplan con una combinación de rodamiento y deslizamiento,

se inicia el contacto en un extremo del diente barriendo a todo lo ancho de la cara del

diente, este tipo de engrane operan con mayor silencio y menor vibración en

comparación a los rectos, debido al contacto gradual entre dientes.

El aceite es aspirado a través de un colador en la parte más baja del cárter, transportando

por un canal a la bomba para ser impulsado a través de otros canales a los rodamientos

de agujas de las marchas desplazables y otras zonas vitales a lubricar y enfriar.

1.2.11 CAJA DE CAMBIOS PARA LA VELOCIDAD DE LA MESA

GIRATORIA DE TRABAJO

Para la puesta en marcha de la mesa de trabajo Fig.11, se ordena activar la caja de

cambios para la mesa de trabajo. La misma que se alimenta del motor

eléctrico, lo que hace que el motor

principal transmita movimiento a la caja de cambios, donde la mesa de trabajo

adquiera diversas velocidades mediante el

movimiento de la caja de cambios.

Figura 1-13. Caja de avances de la herramienta de corte

Las distintas velocidades de que consta la caja están sincronizadas. Esto quiere decir

que disponen de mecanismos de sincronización que permiten igualar las velocidades de

los distintos ejes de que consta la caja durante el cambio de una a otra.

El sistema de t ra nsmisión p roporciona las diferentes relaciones de engranes o

eng r an a j e s, de tal forma que la misma v el o ci d ad de giro del c i g ü e ñ a l pu ede convertirse

en distintas velocidades de giro en las ru e d a s. El resultado en la ruedas de tracción es la

disminución de velocidad de giro con respecto al motor, y el aumento en la misma

medida del p a r moto r .

1.2.12 PORTAHERRAMIENTAS

El portaherramientas Figura 1-

14, es donde se sujeta la

herramienta de penetración o

cuchilla que. Es empleado para

realizar el mecanizado de la

pieza, dependiendo de la

naturaleza de la pieza, la cuchilla

de penetración puede variar.

Los portaherramientas para

tornear en el caso de la maquina

Figura 1-14. Portaherramientas vista superior

sin herramientas motorizadas. Disponen de una corona circular ranurada, tanto en la

nariz del husillo, como su contraparte en los cabezales, de tal modo que el ajuste del

cabezal en la nariz del RAM sea precisa. Igualmente disponen de un tirante en forma de

T que servirá para sujetar el cabezal al RAM mediante el accionamiento hidráulico.

El carro orientable está provisto de un eje fijo sobre el que puede girar una torreta

cuadrada que permite fijar 4 útiles a la vez y presentarlos en el momento preciso sobre

la pieza. Para cambiar de útil solo es necesario aflojar la tuerca central y girar luego se

aprieta otra vez.

Figura 1-15. Portaherramientas vista lateral

1.2.13 HERRAMIENTA DE TORNEADO

Las herramientas de torneado Figura

1-16 y 1-17, se diferencian en dos

factores, el material del que están

constituidas y el tipo de operación que

realizan. Según el material

constituyente, las herramientas pueden

ser de a c er o r áp i d o , m etal duro

soldado o placas de metal duro

intercambiables.

Figura 1-16. Herramienta de torneado

La tipología de las herramientas de

metal duro está normalizada de

acuerdo con el material que se

mecanice, puesto que cada material

ofrece unas resistencias diferentes. 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.

Figura 1-17. Herramienta de corte vista lateral

1.3.1 SISTEMA ELECTROMECÁNICO

El Torno Vertical es una máquina con características electromecánicas, el sistema

electromecánico presenta como norma de funcionamiento el accionamiento mecánico y

eléctrico de la caja de cambios para la mesa giratoria de trabajo y de la caja de cambios

de la herramienta de torneado.

Los sistemas que conforman el Torno Vertical están representados por el análisis de

funcionamiento.

Sistema Mecánico

Sistema Eléctrico

1.3.1.1 SISTEMA MECÁNICO

Los sistemas mecánicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por

componentes, dispositivos o elementos que tienen como función especifica transformar

o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan, al transformar distintos

tipos de energía.

1.3.1.1.1 SISTEMA DE LUBRICACIÓN

La lubricación del motor tiene por objeto evitar el agarre del motor y disminuir el

trabajo perdido por rozamiento interponiendo entre dos cuerpos una película de fluido

lubricante que sustituye el rozamiento entre los metales por el rozamiento del

deslizamiento interno del fluido lubricante que es muy inferior a los de los metales y

produce menor cantidad de calor.

Una lubricación deficiente, que no cause agarre es más que suficiente para producir gran

desgaste, con deformación de la superficie del deslizamiento originando un huelgo

excesivo entre las partes lo que dificulta el funcionamiento.

Una lubricación automática consiste:

a. Un tanque de aceite con una bomba de aceite y un motor eléctrico para generar

la presión.

b. Pistón distribuidor para distribuir y dosificar la lubricación.

c. Líneas de entrada para los puntos individuales de lubricación

Entre los componentes a lubricar, se encuentran:

a. Caja de cambios de la mesa giratoria.

b. Riel transversal levantamiento del mecanismo

c. Cabeza del riel transversal

d. Caja de cambios de la viruta de penetración

e. Martillo hidráulico

Entre los componentes con lubricación manual se encuentran:

a. Las cajas de grapas en la mesa giratoria

b. Riel transversal

1.3.1.1.2 SISTEMA DE EMBRAGUES O ACOPLADORES

Los sistemas de embragues se encargan de convertir movimientos rectilíneos (lineales)

en movimientos de rotación (giro), y al revés. Con un diseño adecuado de los elementos

del sistema, se pueden conseguir las velocidades lineales o de giro deseadas, así como

se presenta en la caja de cambio de la unidad principal, donde la serie de combinaciones

de los embragues generan diversas velocidades. Bajo este punto de vista, los

mecanismos de transformación se pueden entender también como mecanismos de

transmisión. Sin embargo, no es posible asociarles una relación de transmisión como tal.

Está formado por ruedas dentadas cilíndricas rectas. Es un mecanismo de transmisión

robusto, pero que sólo transmite movimiento entre ejes próximos y, en general,

paralelos. En algunos casos puede ser un sistema ruidoso, pero que es útil para

transmitir potencias elevadas. Requiere lubricación para minimizar el rozamiento. Cada

rueda dentada se caracteriza por el número de dientes y por el diámetro de la

circunferencia primitiva. Estos dos valores determinan el paso, que debe ser el mismo

en ambas ruedas.

El mecanismo de movimiento para la mesa de trabajo y para la herramienta de torneado,

está formado por dos ruedas simples acanaladas, de manera que se pueden conectar

mediante una cinta o correa tensionada. El dispositivo permite transmitir el movimiento

entre ejes alejados, de manera poco ruidosa. La correa, sin embargo, sufre un desgaste

importante con el uso y puede llegar a romperse. Hay que tensar bien, mediante un

carril o un rodillo tensor, para evitar deslizamientos y variaciones de la relación de

transmisión. No es un mecanismo que se use demasiado cuando se trata de transmitir

potencias elevadas.

1.3.1.1.3 SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO

Transmisión directa por motor: Se recibe el movimiento directamente desde un motor

para la caja de cambios de la mesa de trabajo como para la caja de avances de la

herramienta de torneado. En este tipo de montaje es normal colocar un embrague, para

evitar el cambio brusco del motor. La potencia al transmitir es más directa, pues se

evitan pérdidas por deslizamiento de correas

1.3.1.1.3.1 MOTOR PRINCIPAL – CAJA DE CAMBIOS DE LA MESA DE

TRABAJO

Figura 1-18. Caja de cambios –motor principal

1.3.1.1.3.2 MOTOR DE MARCHA RÁPIDA RIEL TRASVERSAL SOBRE LA

DERECHA, MOTOR MARCHA LENTA PARA LA BOMBA DE LUBRICACIÓN –

CAJA DE AVANCES DE LA HERRAMIENTA DE TORNEADO

Figura 1-19. Caja de avances de la herramienta de corte

Figura 1-20. Motor de lubricación y motor caja de avances de la herramienta de corte

1.3.1.2 SISTEMA ELÉCTRICO

El sistema eléctrico está conformado por subsistemas tales como: sistema de mandos,

sistema de interbloqueos, sistema de señalización, los cuales están generalizados en los

siguientes sistemas:

Sistema de potencia

Sistema de control

1.3.1.2.1 SISTEMA DE POTENCIA

Consta de contactores, arrancadores estrellas – triangulo que mediante un interruptor

principal activa del sistema de control.

El sistema de potencia está constituido por un sistema de alimentación que lo

comprende:

a. Alimentación al motor principal que activa la caja de cambios que mediante

diversas combinaciones generan las velocidades de giro de la masa de trabajo.

b. Alimentación al motor de la velocidad de penetración de marcha lenta, que

también activa la bomba de lubricación 4m2.

c. Alimentación del motor de la bomba de lubricación 36m1

d. Alimentación al motor velocidad de penetración de marcha rápida 4m1

1.3.1.2.2 SISTEMA DE CONTROL

Teniendo presente la alimentación mediante los niveles de voltaje y corriente, su

conexión con las respectivas entradas y salidas, basado en el análisis que necesita la

máquina para poder operar.

El sistema de control está generalizado en el control la velocidad de la mesa giratoria

de trabajo y la velocidad de penetración, que son procedimientos fundamentales para

realizar el mecanizado de la pieza, para el control de la velocidad de la mesa giratoria se

tiene a la caja de cambios de la mesa de trabajo, que mediante 24 combinaciones de

embragues acoplados magnéticamente presentan 24 velocidades, y para el control de la

velocidad de penetración, el procedimiento es semejante al de la mesa giratoria, es a

través de la caja de cambios de la velocidad de penetración que mediante 16

combinaciones de embragues acoplados magnéticamente se obtienen 16 velocidades de

penetración, el sistema de control lo conforman:

a. Sistema de mandos

b. Sistema de interbloqueos

c. Sistema de señalización

d. Sistema de velocidades

o Sistemas de velocidad de la mesa giratoria de trabajo

o Sistemas de velocidad de la herramienta de torneado

1.3.1.2.2.1 SISTEMAS DE MANDO

Los sistemas de mandos permiten que el operador active la máquina. Originando el

funcionamiento lo cual permite el mecanizado de la pieza, este sistema se promueve

acorde con la siguiente selección:

a. Selección de velocidades

b. Inicio o arranque de la máquina

c. Velocidad predominante

d. Selector velocidad del riel transversal

1.3.1.2.2.2 SISTEMA DE INTERBLOQUEOS

El sistema de protección evita que el Torno Vertical sufra daños irreparables,

alteraciones en su funcionamiento. Teniendo como consecuencia una inestable

conservación de la máquina, de esta forma se garantiza protección a niveles de

prioridad:

a. Parada de emergencia

b. Protecciones eléctricas

c. Consensos y restricciones