Torno y Fresado
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53 NOMBRE DEL DOCENTE: Ing. Saúl Granados. ASIGNATURA: Operaciones de Fabricación. SECCION: 01. CONTENIDO: Torneado, fresado y ajustes. ESTUDIANTE: Nombre Carnet Firma Pablo Isaias Iraheta Merino. 22-4680-2009 ______________ __ FECHA: SAN SALVADOR 20 DE OCTUBRE DE 2011.
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NOMBRE DEL DOCENTE:
Ing. Saúl Granados.
ASIGNATURA:
Operaciones de Fabricación.
SECCION:
01.
CONTENIDO:
Torneado, fresado y ajustes.
ESTUDIANTE:
Nombre Carnet Firma
Pablo Isaias Iraheta Merino. 22-4680-2009 ________________
FECHA:
SAN SALVADOR 20 DE OCTUBRE DE 2011.
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Índice:
Índice……………………………………………………………………2.
Introducción…………………………………………………………….3.
Objetivos…………………………………………………………….…4.
Tipos y estructuras de tornos……………………………………..5-24.
Ajustes de torno……………………………………………………..25.
Normas de seguridad………………………………………………..26.
Tipos y estructuras de fresadoras………………………………27-45.
Ajustes de corte en fresadoras…………………………………46-49.
Normas de seguridad……………………………………………….50.
Conclusiones………………………………………………………..51.
Bibliografía………………………………………………………….52.
Anexos……………………………………………………………...53.
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Introducción para fresadora:
El uso de las fresadoras ha sido de gran ayuda en el trabajo industrial ya que permite un mejor acabado, en las diferentes piezas que se fabrican para ser utilizadas en la vida cotidiana así, como también el mejoramiento en su calidad, presentación y precisión.
Mediante el fresado es posible mecanizar los más diversos materiales como, acero, fundición de hierro, metales no férricos y materiales sintéticos, superficies planas o curvas, de entalladura, de ranuras, de dentado, etc. A demás de las piezas fresadas pueden ser desbastadas o afinadas.
El uso de la fresadora requiere de personal capacitado para que conozca y determine la materia prima a utilizar como también la herramienta de corte (fresa) dependiendo del producto final deseado.
Es muy importante que el operador de estas maquinarias conozca las medidas de seguridad que hay que tener al poner en marcha este tipo de maquinaria, así como también al termino del trabajo darle el mantenimiento adecuado para su mejor utilización como también evitar el deterioro de la maquinaria a causa de la oxidación o corrosión.
Introducción para torno:
Los procesos de manufactura son la forma de transformar la materia prima que hayamos para darle un uso práctico en nuestra sociedad y así disfrutar la vida con mayor comodidad.
Con el rápido desarrollo de nuevos materiales, los procesos de fabricación se están haciendo cada vez más complejos, de ahí nace la importancia de conocer los diversos procesos de manufactura mediante los cuales pueden procesarse los materiales. La industria requiere actualmente de tales conocimientos y es por eso que el presente trabajo pretende que los alumnos como nosotros apliquen los conocimientos adquiridos en la materia de Manufactura Industrial. El proceso de fabricación descrito es una base de aluminio cuyas operaciones principales fueron el torneado y taladrado.
El torneado es una operación con arranque de viruta que permite la elaboración de piezas cilíndricas, cónicas y esféricas, mediante el movimiento uniforme de rotación alrededor del eje fijo de la pieza.
El taladrado es la operación que consiste en efectuar un hueco cilíndrico en un cuerpo mediante una herramienta de denominada broca, esto se hace con un movimiento de rotación y de alimentación.
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Objetivos para fresadora:
conocer y utilizar el torno y la fresadora para comprender el diferente funcionamiento que desempeña cada una de estas máquinas.
conocer las distintas herramientas utilizadas por el torno y la fresadora.
conocer los distintos trabajos que se realizan en el torno y la fresadora.
identificar cada una de las partes del torno y la fresadora.
aprender a utilizar la maquina fresadora tipo universal, además de reconocer cada herramienta, fresa y parte que tenga un vínculo directo o influya en el mecanizado.
llegar a tener la capacidad de realizar superficies planas, engranajes rectos y engranajes helicoidales.
dar un buen mantenimiento a la fresadora luego de realizado el trabajo para así evitar su deterioro.
obtener una pieza con buena calidad superficial evitando vibraciones.
Objetivos para torno:
Identificar qué procesos son los adecuados según la pieza a maquinar. Conocer la importancia del estudio de los procesos de manufactura.
Conocer la aplicación de los procesos de fabricación estudiados en clase con aplicaciones comunes en la industria.
Conocer ventajas y limitaciones de cada proceso de manufactura.
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TORNO.
Torno: Es una máquina o un conjunto de herramientas que nos permite mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la herramienta a lo largo del eje de rotación, produce el cilindrado de la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la operación denominada refrentado.
Los tornos copiadores, automáticos y de control numérico llevan sistemas que permiten trabajar a los dos carros de forma simultánea, consiguiendo cilindrados cónicos y esféricos.
Durante siglos los tornos funcionaron según el sistema de "arco de violín". En el siglo XIII se inventó el torno de pedal y pértiga flexible, que tenía la ventaja de ser accionado con el pie en vez de con las manos, con lo cual estas quedaban libres para otras tareas. En el siglo XV surgieron otras dos mejoras: la transmisión por correa y el mecanismo de biela-manivela.
TIPOS DE TORNO.
Actualmente se utilizan en la industria del mecanizado varios tipos de tornos cuya aplicación depende de la cantidad de piezas a mecanizar por serie de la complejidad de las piezas y de la envergadura de las piezas.
Tornos mecánicos.
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Torno paralelo de 1911 Al comenzar la Revolución industrial en Inglaterra, durante el siglo XVII, se desarrollaron tornos capaces de dar forma a una pieza metálica. El desarrollo del torno pesado industrial para metales en el siglo XVIII hizo posible la producción en serie de piezas de precisión.
Torno de Control Numérico por Computadora (CNC)
Torno moderno de control numérico.
El torno de control numérico es un ejemplo de automatización programable. Se diseñó para adaptar las variaciones en la configuración de los productos. Su principal aplicación se centra en volúmenes de producción medios de piezas sencillas y en volúmenes de producción medios y bajos de piezas complejas. Uno de los ejemplos más importantes de automatización programable es el control numérico en la fabricación de partes metálicas. El control numérico (CN) es una forma de automatización programable en la cual el equipo de procesado se controla a través de números, letras y otros símbolos. Estos números, letras y símbolos están codificados en un formato apropiado para definir un programa de instrucciones para desarrollar una tarea concreta. Cuando la tarea en cuestión cambia, se cambia el programa de instrucciones. La capacidad de cambiar el programa hace que el CN sea apropiado para volúmenes de producción bajos o medios, dado que es más fácil escribir nuevos programas que realizar cambios en los equipos de procesado.
Torno paralelo.
Caja de velocidades y avances de un torno paralelo.
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El torno paralelo o mecánico: Es el tipo de torno que evolucionó partiendo de los tornos antiguos cuando se le fueron incorporando nuevos equipamientos que lograron convertirlo en una de las máquinas herramientas más importante que han existido. Sin embargo en la actualidad este tipo de torno está quedando relegado a realizar tareas poco importantes a utilizarse en los talleres de aprendices y en los talleres de mantenimiento para realizar trabajos puntuales o especiales.
Para la fabricación en serie y de precisión han sido sustituidos por tornos copiadores, revólver, automáticos y de CNC. Para manejar bien estos tornos se requiere la pericia de profesionales muy bien calificados ya que el manejo manual de sus carros puede ocasionar errores a menudo en la geometría de las piezas torneadas
Torno copiador.
Esquema funcional de torno copiador.
Torno copiador: Es un tipo de torno que operando con un dispositivo hidráulico y electrónico permite el torneado de piezas de acuerdo a las características de la misma siguiendo el perfil de una plantilla que reproduce una replica igual a la guía.
Este tipo de tornos se utiliza para el torneado de aquellas piezas que tienen diferentes escalones de diámetros que han sido previamente forjadas o fundidas y que tienen poco material excedente, también son muy utilizados estos tornos en el trabajo de la madera y del mármol artístico para dar forma a las columnas embellecedoras. La preparación para el mecanizado en un torno copiador es muy sencilla y rápida y por eso estas máquinas son muy útiles para mecanizar lotes o series de piezas que no sean muy grandes.
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Torno revólver.
Operaria manejando un torno revólver.
El torno revólver es una variedad de torno diseñado para mecanizar piezas sobre las que sea posible el trabajo simultáneo de varias herramientas con el fin de disminuir el tiempo total de mecanizado. Las piezas que presentan esa condición son aquellas que partiendo de barras tienen una forma final de casquillo o similar. Una vez que la barra queda bien sujeta mediante pinzas o con un plato de garras se va taladrando, mandrinando, roscando o escariando la parte interior mecanizada y a la vez se puede ir cilindrando, refrentado, ranurando, roscando y cortando con herramientas de torneado exterior.
El torno revólver lleva un carro con una torreta giratoria en la que se insertan las diferentes herramientas que realizan el mecanizado de la pieza. También se pueden mecanizar piezas de forma individual, fijándolas a un plato de garras de accionamiento hidráulico.
Torno automático.
Se llama torno automático a un tipo de torno cuyo proceso de trabajo está enteramente automatizado. La alimentación de la barra necesaria para cada pieza se hace también de forma automática, a partir de una barra larga que se inserta por un tubo que tiene el cabezal y se sujeta mediante pinzas de apriete hidráulico.
La puesta a punto de estos tornos es muy laboriosa y por eso se utilizan principalmente para grandes series de producción. El movimiento de todas las herramientas está automatizado por un sistema de excéntricas y reguladores electrónicos que regulan el ciclo y los topes de final de carrera.
Un tipo de torno automático es el conocido como "tipo suizo" capaz de mecanizar piezas muy pequeñas con tolerancias muy estrechas.
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Torno vertical.
Torno vertical.
El torno vertical es una variedad de torno de eje vertical diseñado para mecanizar piezas de gran tamaño que van sujetas al plato de garras u otros operadores y que por sus dimensiones o peso harían difícil su fijación en un torno horizontal.
Los tornos verticales no tienen contrapunto sino que el único punto de sujeción de las piezas es el plato horizontal sobre el cual van apoyadas. La manipulación de las piezas para fijarlas en el plato se hace mediante grúas de puente o polipastos.
Torno CNC
Torno CNC.
El torno CNC es un torno dirigido por control numérico por computadora.
Ofrece una gran capacidad de producción y precisión en el mecanizado por su estructura funcional y porque la trayectoria de la herramienta de torneado es controlada por un ordenador que lleva incorporado el cual procesa las órdenes de ejecución contenidas en un software que previamente ha confeccionado un programador conocedor de la tecnología de mecanizado en torno.
Es una máquina que resulta rentable para el mecanizado de grandes series de piezas sencillas sobre todo piezas de revolución y permite mecanizar con precisión superficies curvas coordinando los movimientos axial y radial para el avance de la herramienta.
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Piezas de ajedrez mecanizadas en un torno CNC.
Además de los tornos empleados en la industria mecánica, también se utilizan tornos para trabajar la madera, la ornamentación con mármol o granito.
El nombre de "torno" se aplica también a otras máquinas rotatorias como por ejemplo el torno de alfarero o el torno dental.
ESTRUCTURA DEL TORNO.
El torno tiene cinco componentes principales:
Bancada: sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte superior lleva unas guías por las que se desplaza el cabezal móvil o contrapunto y el carro principal.
Cabezal fijo: contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y las unidades de avance. Incluye el motor, el husillo, el selector de velocidad, el selector de unidad de avance y el selector de sentido de avance. Además sirve para soporte y rotación de la pieza de trabajo que se apoya en el husillo.
Contrapunto: el contrapunto es el elemento que se utiliza para servir de apoyo y poder colocar las piezas que son torneadas entre puntos así como otros elementos tales como: porta brocas o brocas para hacer taladros en el centro de los ejes. Este contrapunto puede moverse y fijarse en diversas posiciones a lo largo de la bancada.
Carro portátil: consta del carro principal que produce los movimientos de la herramienta en dirección axial; y del carro transversal que se desliza transversalmente sobre el carro principal en dirección radial. En los tornos paralelos hay además un carro superior orientable formado a su vez por tres piezas: la base, el charriot y la torreta portaherramientas. Su base está apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo en cualquier dirección.
Cabezal giratorio o chuck: su función consiste en sujetar la pieza a mecanizar. Hay varios tipos como el chuck independiente de cuatro mordazas o el universal
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mayoritariamente empleado en el taller mecánico al igual que hay chucks magnéticos y de seis mordazas.
EQUIPO AUXILIAR DEL TORNO.
Plato de garras.
Se requieren ciertos accesorios, como sujetadores para la pieza de trabajo, soportes y portaherramientas. Algunos accesorios comunes incluyen:
Plato de sujeción de garras: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal y transmite el movimiento.
Plato y perno de arrastre. Centros: soportan la pieza de trabajo en el cabezal y en la contrapunta. Perno de arrastre: Se fija en el plato de torno y en la pieza de trabajo y le transmite
el movimiento a la pieza cuando está montada entre centros.
Soporte fijo o luneta fija: soporta el extremo extendido de la pieza de trabajo cuando no puede usarse la contrapunta.
Soporte móvil o luneta móvil: se monta en el carro y permite soportar piezas de trabajo largas cerca del punto de corte.
Torreta portaherramientas con alineación múltiple.
Plato de arrastre: para amarrar piezas de difícil sujeción.
Plato de garras independientes: tiene 4 garras que actúan de forma independiente unas de otras.
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HERRAMIENTAS DE TORNEADO.
Brocas de centraje de acero rápido.
Las herramientas de torneado 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 acero rápido, metal duro soldado o plaquitas de metal duro (widia) intercambiables.
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. El código ISO para herramientas de metal duro se recoge en la tabla más abajo.
Cuando la herramienta es de acero rápido o tiene la plaquita de metal duro soldada en el portaherramientas, cada vez que el filo se desgasta hay que desmontarla y afilarla correctamente con los ángulos de corte específicos en una afiladora.
Características de las plaquitas de metal duro
Herramientas de roscar y mandrinar.
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Plaquita de tornear de metal duro.
La calidad de las plaquitas de metal duro (Widia) se selecciona teniendo en cuenta el material de la pieza el tipo de aplicación y las condiciones de mecanizado.
Los principales materiales de herramientas para torneado son:
Materiales SímbolosMetales duros recubiertos HCMetales duros HCermets HT, HCCerámicas CA, CN, CCNitruro de boro cúbico BNDiamantes poli cristalinos DP, HC
Especificaciones técnicas de los tornos.
Capacidad.
Altura entre puntos;
distancia entre puntos;
diámetro admitido sobre bancada;
diámetro admitido sobre escote;
diámetro admitido sobre carro transversal;
anchura de la bancada;
longitud del escote delante del plato liso.
Cabezal.
Diámetro del agujero del husillo principal;
nariz del husillo principal;
cono Morse del husillo principal;
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gama de velocidades del cabezal (habitualmente en rpm)
número de velocidades.
Carros.
Recorrido del carro transversal;
recorrido del charriot o carro superior;
dimensiones máximas de la herramienta,
gama de avances longitudinales;
gama de avances transversales.
recorrido del avance automático
recorrido del avance automático 2
Roscado.
Gama de pasos métricos;
gama de pasos Witworth;
gama de pasos modulares;
gama de pasos Diametral Pitch;
paso del husillo patrón.
Cabezal móvil.
Está compuesto por dos piezas que en general son de fundición.
El soporte, se apoya sobre las guías principales del torno sobre las que se puede fijar o trasladar desde el extremo opuesto al cabezal.
La otra pieza se ubica sobre la anterior y tiene un husillo que se acciona con una manivela para el desplazamiento longitudinal del contrapunto encajándolo con la presión adecuada en un agujero cónico ciego denominado punto de centrado.
Motores.
Potencia del motor principal (habitualmente en kW);
potencia de la motobomba de refrigerante (en kW).
Lunetas.
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No todos los tipos de tornos tienen las mismas especificaciones técnicas.
Movimientos de trabajo en la operación del torneado.
Movimiento de corte: por lo general se imparte a la pieza que gira rotacionalmente sobre su eje principal. Este movimiento lo imprime un motor eléctrico que transmite su giro al husillo principal mediante un sistema de poleas o engranajes
Movimiento de avance: es el movimiento de la herramienta de corte en la dirección del eje de la pieza que se está trabajando.
Operaciones de torneado.
Cilindrado.
Esta operación consiste en el mecanizado exterior al que se someten las piezas que tienen mecanizados cilíndricos
El cilindrado se puede hacer con la pieza al aire sujeta en el plato de garras si es corta o con la pieza sujeta entre puntos y un perro de arrastre o apoyada en luneta fija o móvil si la pieza es de grandes dimensiones y peso. Para realizar el cilindrado de piezas o ejes sujetos entre puntos es necesario previamente realizar los puntos de centraje en los ejes. Cuando el cilindrado se realiza en el hueco de la pieza se llama mandrinado.
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Refrentado.
La operación de refrentado consiste en un mecanizado frontal y perpendicular al eje de las piezas que se realiza para producir un buen acoplamiento en el montaje posterior de las piezas torneadas. Esta operación también es conocida como fronteado. La problemática que tiene el refrentado es que la velocidad de corte en el filo de la herramienta va disminuyendo a medida que avanza hacia el centro lo que ralentiza la operación. Para mejorar este aspecto muchos tornos modernos incorporan variadores de velocidad en el cabezal de tal forma que se puede ir aumentando la velocidad de giro de la pieza.
Ranurado.
El ranurado consiste en mecanizar unas ranuras cilíndricas de anchura y profundidad variable en las piezas que se tornean las cuales tienen muchas utilidades diferentes.
Roscado en el torno.
Hay dos sistemas de realizar roscados en los tornos de un lado la tradicional que utilizan los tornos paralelos mediante la Caja Norton y de otra la que se realiza con los tornos CNC donde los datos de la roscas van totalmente programados y ya no hace falta la caja Norton para realizarlo.
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Para efectuar un roscado con herramienta hay que tener en cuenta lo siguiente:
Las roscas pueden ser exteriores (tornillos) o bien interiores (tuercas) debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan enroscarse.
Los elementos que figuran en la tabla son los que hay que tener en cuenta a la hora de realizar una rosca en un torno:
Rosca exterior o macho Rosca interior o hembra
Fondo o base Cresta o vértice
Cresta o vértice Fondo o base
Flanco Flanco
Diámetro del núcleo Diámetro del taladro
Diámetro exterior Diámetro interior
Profundidad de la rosca
Paso
Para efectuar el roscado hay que realizar previamente las siguientes tareas:
Tornear previamente al diámetro que tenga la rosca. Preparar la herramienta de acuerdo con los ángulos
del filete de la rosca.
Establecer la profundidad de pasada que tenga que tener la rosca hasta conseguir el perfil adecuado.
Roscado en torno paralelo.
Una de las tareas que pueden ejecutarse en un torno paralelo es efectuar roscas de diversos pasos y tamaños tanto exteriores sobre ejes o interiores sobre tuercas. Para ello los tornos paralelos universales incorporan un mecanismo llamado Caja Norton que facilita esta tarea y evita montar un tren de engranajes cada vez que se quisiera efectuar una rosca.
La caja Norton es un mecanismo compuesto de varios engranajes que fue inventado y patentado en 1890 que se
barra hexagonal
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Figura 4
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incorpora a los tornos paralelos y dio solución al cambio manual de engranajes para fijar los pasos de las piezas a roscar. Esta caja puede constar de varios trenes desplazables de engranajes o bien de uno basculante y un cono de engranajes. La caja conecta el movimiento del cabezal del torno con el carro portaherramientas que lleva incorporado un husillo de rosca cuadrada.
El sistema mejor conseguido incluye una caja de cambios con varias reductoras. De esta manera con la manipulación de varias palancas se pueden fijar distintas velocidades de avance de carro portaherramientas, permitiendo realizar una gran variedad de pasos de rosca tanto métricos como Witworth. Las hay en baño de aceite y en seco de engranajes tallados de una forma u otro pero básicamente es una caja de cambios.
En la figura se observa cómo partiendo de una barra hexagonal se mecaniza un tornillo. Para ello se realizan las siguientes operaciones:
1. Se cilindra el cuerpo del tornillo dejando la cabeza hexagonal en sus medidas originales.
2. Se achaflana la entrada de la rosca y se refrenta la punta del tornillo.
3. Se ranura la garganta donde finaliza la rosca junto a la cabeza del tornillo.
4. Se rosca el cuerpo del tornillo, dando lugar a la pieza finalizada.
Torneado de conos.
Un cono o un tronco de cono de un cuerpo de generación viene definido por los siguientes conceptos:
Diámetro mayor Diámetro menor
Longitud
Ángulo de inclinación
Conicidad
Pinzas cónicas portaherramientas.
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Torneado esférico.
Esquema funcional torneado esférico.
El torneado esférico rótulas no tiene ninguna dificultad si se realiza en un torno de Control Numérico porque, programando sus medidas y la función de mecanizado radial correspondiente lo realizará de forma perfecta.
Si el torno es automático de gran producción trabaja con barra y las rótulas no son de gran tamaño la rótula se consigue con un carro transversal donde las herramientas están afiladas con el perfil de la rótula.
Segado o tronzado
Se llama segado a la operación de torneado que se realiza cuando se trabaja con barra y al finalizar el mecanizado de la pieza correspondiente es necesario cortar la barra para separar la pieza de la misma. Para esta operación se utilizan herramientas muy estrechas con un saliente de acuerdo al diámetro que tenga la barra y permita con el carro transversal llegar al centro de la barra.
Chaflanado
El chaflanado es una operación de torneado muy común que consiste en matar los cantos tanto exteriores como interiores para evitar cortes con los mismos y a su vez facilitar el trabajo y montaje posterior de las piezas. El chaflanado más común suele ser el de 1mm por 45º. Este chaflán se hace atacando directamente los cantos con una herramienta adecuada.
Mecanizado de excéntricas
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Una excéntrica es una pieza que tiene dos o más cilindros con distintos centros o ejes de simetría tal y como ocurre con los cigüeñales de motor o los ejes de levas. Una excéntrica es un cuerpo de revolución y por tanto el mecanizado se realiza en un torno. Para mecanizar una excéntrica es necesario primero realizar los puntos de centraje de los diferentes ejes excéntricos en los extremos de la pieza que se fijará entre puntos.
Mecanizado de espirales
Un espiral es una rosca tallada en un disco plano y mecanizada en un torno mediante el desplazamiento oportuno del carro transversal. Para ello se debe calcular la transmisión que se pondrá entre el cabezal y el husillo de avance del carro transversal de acuerdo al paso de la rosca espiral. Es una operación poco común en el torneado.
Taladrado
Contrapunto para taladrados.
Muchas piezas que son torneadas requieren ser taladradas con brocas en el centro de sus ejes de rotación. Para esta tarea se utilizan brocas normales que se sujetan en el contrapunto en un portabrocas o directamente en el alojamiento del contrapunto si el diámetro es grande. Las condiciones tecnológicas del taladrado son las normales de acuerdo a las características del material y tipo de broca que se utilice. Mención aparte merecen los procesos de taladrado profundo donde el proceso ya es muy diferente sobre todo la constitución de la broca que se utiliza.
Parámetros de corte del torneado
Los parámetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de torneado son los siguientes:
Elección del tipo de herramienta más adecuado Sistema de fijación de la pieza
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Velocidad de corte (Vc) expresada en metros/minuto
Diámetro exterior del torneado
Revoluciones por minuto (rpm) del cabezal del torno
Avance en mm/rev, de la herramienta
Avance en mm/mi de la herramienta
Profundidad de pasada
Esfuerzos de corte
Tipo de torno y accesorios adecuados
Velocidad de corte
Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia de la pieza que está en contacto con la herramienta. La velocidad de corte que se expresa en metros por minuto (m/min) tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de muchos factores especialmente de la calidad y tipo de herramienta que se utilice de la profundidad de pasada, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la máquina son su gama de velocidades la potencia de los motores y de la rigidez de la fijación de la pieza y de la herramienta.
A partir de la determinación de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendrá el cabezal del torno según la siguiente fórmula:
La velocidad de corte excesiva puede dar lugar a:
Desgaste muy rápido del filo de corte de la herramienta. Deformación plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado.
Calidad del mecanizado deficiente.
La velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a:
Formación de filo de aportación en la herramienta. Efecto negativo sobre la evacuación de viruta.
Baja productividad.
Coste elevado del mecanizado.
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Velocidad de rotación de la pieza.
La velocidad de rotación del cabezal del torno se expresa habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). En los tornos convencionales hay una gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal y del número de velocidades de la caja de cambios de la máquina. En los tornos de control numérico, esta velocidad es controlada con un sistema de realimentación que habitualmente utiliza un variador de frecuencia y puede seleccionarse una velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades hasta una velocidad máxima.
La velocidad de rotación de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte e inversamente proporcional al diámetro de la pieza.
Velocidad de avance
El avance o velocidad de avance en el torneado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta es decir; la velocidad con la que progresa el corte. El avance de la herramienta de corte es un factor muy importante en el proceso de torneado.
La velocidad de avance es el producto del avance por revolución por la velocidad de rotación de la pieza.
Efectos de la velocidad de avance
Decisiva para la formación de viruta Afecta al consumo de potencia
Contribuye a la tensión mecánica y térmica
La elevada velocidad de avance da lugar a:
Buen control de viruta Menor tiempo de corte
Menor desgaste de la herramienta
Riesgo más alto de rotura de la herramienta
Elevada rugosidad superficial del mecanizado.
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La velocidad de avance baja da lugar a:
Viruta más larga Mejora de la calidad del mecanizado
Desgaste acelerado de la herramienta
Mayor duración del tiempo de mecanizado
Mayor coste del mecanizado
Tiempo de torneado.
Es el tiempo que tarda la herramienta en efectuar una pasada.
Fuerza específica de corte.
La fuerza de corte es un parámetro necesario para poder calcular la potencia necesaria para efectuar un determinado mecanizado. Este parámetro está en función del avance de la herramienta, de la profundidad de pasada, de la velocidad de corte, de la maquinabilidad del material, de la dureza del material, de las características de la herramienta y del espesor medio de la viruta. Todos estos factores se engloban en un coeficiente denominado Kx. La fuerza específica de corte se expresa en N/mm2.9
Potencia de corte.
La potencia de corte Pc necesaria para efectuar un determinado mecanizado se calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta la fuerza específica de corte y del rendimiento que tenga la máquina. Se expresa en kilovatios (kW).
Para poder obtener el valor de potencia correcto el valor obtenido tiene que dividirse por un determinado valor (ρ) que tiene en cuenta la eficiencia de la máquina. Este valor es el porcentaje de la potencia del motor que está disponible en la herramienta puesta en el husillo.
Dónde:
Pc es la potencia de corte (kW) Ac es el diámetro de la pieza (mm)
f es la velocidad de avance (mm/min)
Fc es la fuerza específica de corte (N/mm2)
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ρ es el rendimiento o la eficiencia de la máquina
Factores que influyen en las condiciones tecnológicas del torneado.
Diseño y limitaciones de la pieza: tamaño, tolerancias del torneado, tendencia a vibraciones, sistemas de sujeción, acabado superficial, etc.
Operaciones de torneado a realizar: cilindrados exteriores o interiores, refrentados, ranurados, desbaste, acabados, optimización para realizar varias operaciones de forma simultánea, etc.
Estabilidad y condiciones de mecanizado: cortes intermitentes, voladizo de la pieza, forma y estado de la pieza, estado, potencia y accionamiento de la máquina, etc.
Disponibilidad y selección del tipo de torno: posibilidad de automatizar el mecanizado, poder realizar varias operaciones de forma simultánea, serie de piezas a mecanizar, calidad y cantidad del refrigerante, etc.
Material de la pieza: dureza, estado, resistencia, maquinabilidad, barra, fundición, forja, mecanizado en seco o con refrigerante, etc.
Disponibilidad de herramientas: calidad de las herramientas, sistema de sujeción de la herramienta, acceso al distribuidor de herramientas, servicio técnico de herramientas, asesoramiento técnico.
Aspectos económicos del mecanizado: optimización del mecanizado, duración de la herramienta, precio de la herramienta, precio del tiempo de mecanizado.
Mecanizado en seco y con refrigerante.
Hoy en día el torneado en seco es completamente viable. Hay una tendencia reciente a efectuar los mecanizados en seco siempre que la calidad de la herramienta lo permita.
Sin embargo, el mecanizado en seco no es adecuado para todas las aplicaciones especialmente para taladrados, roscados y mandrinados para garantizar la evacuación de las virutas.
Tampoco es recomendable tornear en seco materiales pastosos o demasiado blandos como el aluminio o el acero de bajo contenido en carbono ya que es muy probable que los filos de corte se embocen con el material que cortan, produciendo mal acabado superficial, dispersiones en las medidas de la pieza e incluso rotura de los filos de corte.
En el caso de mecanizar materiales de viruta corta como la fundición gris la taladrina es beneficiosa como agente limpiador, evitando la formación de nubes de polvo tóxicas.
La taladrina es imprescindible torneando materiales abrasivos tales como inoxidables, inconells, etc.
En el torneado en seco la maquinaria debe estar preparada para absorber sin problemas el calor producido en la acción de corte.
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Ajustes de los tornos.
Para que un torno funcione correctamente y garantice la calidad de sus mecanizados es necesario que periódicamente se someta a una revisión y puesta a punto donde se ajustarán y verificarán todas sus funciones.
Las tareas más importantes que se realizan en la revisión de los tornos son las siguientes:
Revisión de tornos
NivelaciónSe refiere a nivelar la bancada y para ello se utilizará un nivel de precisión.
Concentricidad del cabezal
Se realiza con un reloj comparador y haciendo girar el plato a mano, se verifica la Concentricidad del cabezal y si falla se ajusta y corrige adecuadamente.
Comprobación de redondez de las piezas
Se mecaniza un cilindro a un diámetro aproximado de 100 mm y con un reloj comparador de precisión se verifica la redondez del cilindro.
Alineación del eje principal
Se fija en el plato un mandril de unos 300 mm de longitud, se monta un reloj en el carro longitudinal y se verifica si el eje está alineado o desviado.
Alineación del contrapunto
Se consigue mecanizando un eje de 300 mm sujeto entre puntos y verificando con un micrómetro de precisión si el eje ha salido cilíndrico o tiene conicidad.
Otras funciones como la precisión de los nonios se realizan de forma más esporádica principalmente cuando se estrena la máquina.
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Normas de seguridad en el torneado.
1 Utilizar equipo de seguridad: gafas de seguridad, caretas, etc...2 No utilizar ropa holgada o muy suelta. Se recomiendan las mangas cortas.3 Utilizar ropa de algodón.4 Utilizar calzado de seguridad.5 Mantener el lugar siempre limpio.
6Si se mecanizan piezas pesadas utilizar polipastos adecuados para cargar y descargar las piezas de la máquina.
7 Es preferible llevar el pelo corto. Si es largo no debe estar suelto sino recogido.8 No vestir joyería, como collares, pulseras o anillos.
9Siempre se deben conocer los controles y funcionamiento del torno. Se debe saber cómo detener su operación.
10Es 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.
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FRESADORAS.
Una fresadora es una máquina o un conjunto de herramientas y es utilizada para realizar mecanizados por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa. En las fresadoras tradicionales la pieza se desplaza acercando las zonas a mecanizar a la herramienta permitiendo obtener formas diversas desde superficies planas a otras más complejas.
Introducción del control numérico
Fresadora de control numérico por computadora (CNC).
El primer desarrollo en el área del control numérico por computadora (CNC) lo realizó el inventor norteamericano John T. Parsons (Detroit 1913-2007) junto con su empleado Frank L. Stulen en la década de 1940. El concepto de control numérico implicaba el uso de datos en un sistema de referencia para definir las superficies de contorno de las hélices de un helicóptero. La aplicación del control numérico abarca gran variedad de procesos. Se dividen las aplicaciones en dos categorías:
Las aplicaciones con máquina herramienta tales como taladrado, fresado, laminado o torneado.
Las aplicaciones sin máquina herramienta tales como el ensamblaje, trazado, oxicorte, o metrología.
El principio de operación común de todas las aplicaciones del control numérico es el control de la posición relativa de una herramienta o elemento de procesado con respecto al objeto a procesar. Al principio los desplazamientos eran de punto a punto y se utilizaban básicamente en taladradoras.
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Control numérico por computadora en fresadoras.
Consola de control numérico.
Las fresadoras con control numérico por computadora (CNC) permiten la automatización programable de la producción. Se diseñaron para adaptar las variaciones en la configuración de productos. Su principal aplicación se centra en volúmenes de producción medios de piezas sencillas y en volúmenes de producción medios y bajos de piezas complejas permitiendo realizar mecanizados de precisión con la facilidad que representa cambiar de un modelo de pieza a otra mediante la inserción del programa correspondiente y de las nuevas herramientas que se tengan que utilizar así como el sistema de sujeción de las piezas. El equipo de control numérico se controla mediante un programa que utiliza números, letras y otros símbolos por ejemplo: los llamados códigos G (movimientos y ciclos fijos) y M (funciones auxiliares). Estos números, letras y símbolos los cuales llegan a incluir &, %, $ y " (comillas), están codificados en un formato apropiado para definir un programa de instrucciones para desarrollar una tarea concreta.
Existen varios lenguajes de programación CNC para fresadoras todos ellos de programación numérica entre los que destacan el lenguaje normalizado internacional ISO y los lenguajes HEIDENHAIN, Fagor y Siemens. Para desarrollar un programa de CNC habitualmente se utilizan simuladores que mediante la utilización de una computadora permiten comprobar la secuencia de operaciones programadas.
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Tipos de fresadoras
Tren de fresado.
Las fresadoras pueden clasificarse según varios aspectos como la orientación del eje de giro o el número de ejes de operación. A continuación se indican las clasificaciones más usuales.
Fresadoras según la orientación de la herramienta
Dependiendo de la orientación del eje de giro de la herramienta de corte se distinguen tres tipos de fresadoras:
Horizontales. Verticales.
Universales.
Una fresadora horizontal utiliza fresas cilíndricas que se montan sobre un eje horizontal accionado por el cabezal de la máquina y apoyado por un extremo sobre dicho cabezal y por el otro sobre un rodamiento situado en el puente deslizante llamado carnero. Esta máquina permite realizar principalmente trabajos de ranurado con diferentes perfiles o formas de las ranuras. La profundidad máxima de una ranura está limitada por la diferencia entre el radio exterior de la fresa y el radio exterior de los casquillos de separación que la sujetan al eje porta fresas.
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Fresadora vertical.
En una fresadora vertical el eje del husillo está orientado verticalmente perpendicular a la mesa de trabajo. Las fresas de corte se montan en el husillo y giran sobre su eje. En general puede desplazarse verticalmente bien el husillo o bien la mesa lo que permite profundizar el corte. Hay dos tipos de fresadoras verticales:
las fresadoras de banco fijo o de bancada. las fresadoras de torreta o de consola.
Una fresadora universal tiene un husillo principal para el acoplamiento de ejes portaherramientas horizontales y un cabezal que se acopla a dicho husillo y que convierte la máquina en una fresadora vertical.
Fresadoras según el número de ejes.
Fresadora CNC de cinco ejes con cabezal y mesa giratoria.
Las fresadoras pueden clasificarse en función del número de grados de libertad que pueden variarse durante la operación de arranque de viruta.
Fresadora de tres ejes. Puede controlarse el movimiento relativo entre pieza y herramienta en los tres ejes de un sistema cartesiano.
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Fresadora de cuatro ejes. Además del movimiento relativo entre pieza y herramienta en tres ejes se puede controlar el giro de la pieza sobre un eje como con un mecanismo divisor o un plato giratorio. Se utilizan para generar superficies con un patrón cilíndrico como engranajes o ejes estriados.
Fresadora de cinco ejes. Además del movimiento relativo entre pieza y herramienta en tres ejes se puede controlar o bien el giro de la pieza sobre dos ejes uno perpendicular al eje de la herramienta y otro paralelo a ella (como con un mecanismo divisor y un plato giratorio en una fresadora vertical.
Movimientos
Ejes posibles en una fresadora.
Movimientos básicos de fresado.1.- Fresado frontal2.- Fresado frontal y tangencial3.- Fresado tangencial en oposición.4.- Fresado tangencial en concordancia. Movimiento de corte. Movimiento de
avance. Movimiento de profundidad de pasada.
Movimientos de la herramienta
El principal movimiento de la herramienta es el giro sobre su eje. En algunas fresadoras también es posible variar la inclinación de la herramienta o incluso prolongar su posición a lo largo de su eje de giro. En las fresadoras de puente móvil todos los movimientos los realiza la herramienta mientras la pieza permanece inmóvil.
Movimientos de la mesa
La mesa de trabajo se puede desplazar de forma manual o automática con velocidades de avance de mecanizado o con velocidades de avance rápido en vacío. Para ello cuenta
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con una caja de avances expresados de mm/minuto, donde es posible seleccionar el avance de trabajo adecuado a las condiciones tecnológicas del mecanizado.
Movimiento relativo entre pieza y herramienta
El movimiento relativo entre la pieza y la herramienta puede clasificarse en tres tipos básicos:
El movimiento de corte es el que realiza la punta de la herramienta alrededor del eje del portaherramientas.
El movimiento de avance es el movimiento de aproximación de la herramienta desde la zona cortada a la zona sin cortar.
El movimiento de profundización de perforación o de profundidad de pasada es un tipo de movimiento de avance que se realiza para aumentar la profundidad del corte.
Estructura, componentes y características
Estructura de una fresadora
Diagrama de una fresadora horizontal.1: base. 2: columna. 3: consola. 4: carro transversal. 5: mesa. 6: puente. 7: eje portaherramientas.
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Detalle de mesa de una fresadora.
Los componentes principales de una fresadora son la base, el cuerpo, la consola, el carro, la mesa, el puente y el eje de la herramienta. La base permite un apoyo correcto de la fresadora en el suelo. El cuerpo o bastidor tiene forma de columna y se apoya sobre la base o ambas forman parte de la misma pieza. La consola se desliza verticalmente sobre las guías del cuerpo y sirve de sujeción para la mesa. La mesa tiene una superficie ranurada sobre la que se sujeta la pieza a conformar. La mesa se apoya sobre dos carros que permiten el movimiento longitudinal y transversal de la mesa sobre la consola.
El puente es una pieza apoyada en voladizo sobre el bastidor y en él se alojan unas lunetas donde se apoya el eje portaherramientas. En la parte superior del puente suele haber montado uno o varios tornillos de cáncamo para facilitar el transporte de la máquina.2 El portaherramientas o porta fresas es el apoyo de la herramienta y le transmite el movimiento de rotación del mecanismo de accionamiento alojado en el interior del bastidor. Este eje suele ser de acero aleado al cromo-vanadio para herramientas.
Características técnicas de una fresadora
Los dispositivos electrónicos de control desde la visualización de cotas hasta el control numérico permiten aumentar la productividad y la precisión del proceso productivo.
Además una fresadora debe tener dispositivos de seguridad como botones de parada de emergencia (setas de emergencia) dispositivo de seguridad contra sobrecargas (un embrague automático que desacopla el movimiento de la herramienta cuando se alcanza un límite de fricción o se vence la acción de unos muelles o bien en un sistema electrónico) y pantallas de protección contra la proyección de virutas o partes de la pieza o la herramienta de corte.
Equipamiento de una fresadora de control numérico.
Husillo de bolas sin juego del movimiento longitudinal de la mesa.
Respecto al manejo de la información es necesario tener en cuenta el tipo de lenguaje de programación que es posible utilizar la capacidad de memoria de la máquina para un uso posterior de los programas almacenados así como la forma de introducción y modificación
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de los programas: a pie de máquina mediante dispositivos de almacenamiento de datos (disquete o memoria USB) o mediante una tarjeta de red.
La unidad central de proceso (CPU) de la máquina controla accionamientos rotativos para lo cual se utilizan servomotores que pueden variar su velocidad en un rango continuo. El movimiento lineal de los carros de la mesa se obtiene transformando el movimiento rotacional de los servomotores mediante husillos de bolas sin juego.
La CPU obtiene datos del programa y de los sensores instalados, los cuales permiten establecer una realimentación del control de las operaciones. Además de los movimientos de la pieza y de la herramienta pueden controlarse de manera automatizada otros parámetros como la herramienta empleada que puede cambiarse desde un almacén de herramientas instalado en la máquina el uso o no de fluido refrigerante o la apertura y cierre de las puertas de seguridad.
Accesorios principales
Visualizador de las cotas de los ejes.
Existen varios accesorios que se instalan en las fresadoras para realizar operaciones de mecanizado diferentes o para una utilización con mayor rapidez, precisión y seguridad.
Dispositivos de adición de ejes: cabezal multiangular divisor universal con contrapunto y juego de engranes y mesa circular divisora.
Dispositivos para sujeción de piezas: plato universal de 3 garras con contra plato; contrapunto y lunetas; mordaza giratoria graduada; mordaza hidráulica.
Dispositivos para sujeción de herramientas: ejes porta-fresas largos y cortos, eje porta-pinzas y juego de pinzas.
Dispositivos para operaciones especiales: aparato de mortajar giratorio, cabezal de mandrinar.
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Dispositivos de control: visualización digital de cotas y palpadores de medida.
Sujeción de herramientas
Adaptador CAT-40 con prisionero.
Almacén de ejes porta fresas.
Las fresas pueden clasificarse según el mecanismo de sujeción al portaherramientas en fresas con mango cónico, fresas con mango cilíndrico y fresas para montar en árbol.
Las fresas con mango cónico a excepción de las fresas grandes en general se montan al portaherramientas utilizando un mandril o un manguito adaptador intermedio
Las fresas con mango cilíndrico se fijan al portaherramientas utilizando mandriles con pinzas.
Las fresas para montaje sobre árbol tienen un agujero central para alojar el eje portaherramientas cuyo diámetro está normalizado. Estas fresas disponen de un chavetero para asegurar la rotación de la herramienta y evitar que patinen.
Las fresadoras de control numérico incorporan un almacén de herramientas y disponen de un mecanismo que permite el cambio de herramientas de forma automática según las órdenes programadas.
Para poder orientar la herramienta existen varios tipos de dispositivos como:
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El cabezal Huré. El cabezal Gambin o las platinas orientables.
Cabezal vertical universal
El cabezal vertical universal Huré es un mecanismo que aumenta las prestaciones de una fresadora universal y es de aplicación para el fresado horizontal, vertical, radial en el plano vertical, angular (inclinado) en un plano vertical perpendicular a la mesa de la fresadora y oblicuo o angular en el plano horizontal. Este mecanismo es de gran aplicación en las fresadoras universales y no se utiliza en las fresadoras verticales.
Sujeción de piezas.
Mordaza para sujetar piezas.
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Mesa de trabajo giratoria.
Mecanismo divisor universal.
Existen dos tipos principales de dispositivos de fijación: las bridas de apriete y las mordazas siendo estas últimas las más usuales. Las mordazas empleadas pueden ser de base fija o de base giratoria. Las mordazas de base giratoria están montadas sobre un plato circular graduado. Mordazas pueden ser de accionamiento manual o de accionamiento hidráulico. Las mordazas hidráulicas permiten automatizar la apertura y el cierre de las mismas así como la presión de apriete. Las mesas circulares, los platos giratorios y los mecanismos divisores son elementos que se colocan entre la mesa de la máquina y la pieza para lograr orientar la pieza en ángulos medibles.
Las fresadoras de control numérico pueden equiparse con dos mesas de trabajo lo cual hace posible la carga y descarga de las piezas al mismo tiempo que se está mecanizando una nueva pieza con el consiguiente ahorro de tiempo. La colocación o el giro de la mesa o de sus accesorios a la posición de trabajo pueden programarse con funciones específicas en los programas de control numérico.
Mecanismo divisor.
Un mecanismo divisor es: Un accesorio de las máquinas fresadoras y de otras máquinas herramientas como taladradoras y mandriladoras. Este dispositivo se fija sobre la mesa de la máquina y permite realizar operaciones espaciadas angularmente respecto a un eje de la pieza a mecanizar. Se utiliza para la elaboración de engranajes, prismas, escariadores, ejes ranurados, etc.
La pieza a mecanizar se acopla al eje de trabajo del divisor entre el punto del divisor y un contrapunto. Al fresar piezas esbeltas se utilizan también lunetas o apoyos de altura regulable para que las deformaciones no sean excesivas. El divisor directo incorpora un disco o platillo con varias circunferencias concéntricas en cada una de las cuales hay un
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número diferente de agujeros espaciados regularmente. En uno de estos agujeros se posiciona un pasador que gira solidariamente con la manivela del eje de mando. Si el divisor está automatizado la división se realiza de forma automática utilizando un disco apropiado para cada caso. Este sistema se emplea en mecanizar grandes cantidades de ejes ranurados por ejemplo. La relación de transmisión entre el eje de mando y el eje de trabajo depende del tipo de mecanismo divisor que se utilice. Hay tres tipos de mecanismos divisores: divisor directo, divisor semiuniversal y divisor universal.
Herramientas
Fresas cilíndricas para diversas aplicaciones.
Las herramientas de corte más utilizadas en una fresadora se denominan fresas aunque también pueden utilizarse otras herramientas para realizar operaciones diferentes al fresado como brocas para taladrar o escariadores. Las fresas son herramientas de corte de forma material y dimensiones muy variadas de acuerdo con el tipo de fresado que se quiera realizar. Una fresa está determinada por su diámetro, su forma, material constituyente, números de labios o dientes que tenga y el sistema de sujección a la máquina.
Los labios cortantes de las fresas de acero rápido (HSS) pueden ser rectilíneos o helicoidales y las fresas que montan plaquitas intercambiables son de carburo metálico como el carburo de tungsteno conocido como widia de metal cerámica o en casos especiales de nitruro de boro cúbico (CBN) o de diamante poli cristalino (PDC). En general los materiales más duros en los filos de corte permiten utilizar mayores velocidades de corte pero al ser menos tenaces exigen una velocidad de avance menor. El número de labios o plaquitas de las fresas depende de su diámetro, de la cantidad de viruta que debe arrancar, de la dureza del material y del tipo de fresa.
Características de las plaquitas insertables
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Fresa de planear con plaquitas insertables cuadradas.
Fresa de perfilar con plaquitas redondas.
La calidad de las plaquitas insertables se selecciona teniendo en cuenta el material de la pieza, el tipo de aplicación y las condiciones de mecanizado. La variedad de las formas de las plaquitas es grande y está normalizada. Asimismo la variedad de materiales de las herramientas modernas es considerable y está sujeta a un desarrollo continuo. Los principales materiales de las plaquitas de metal duro para fresado son los que se muestran en la siguiente tabla:
Material Símbolo
Metales duros recubiertos HC
Metales duros H
Cermets HT, HC
Cerámicas CA, CN, CC
Nitruro de boro cúbico BN
Diamantes poli cristalinos DP, HC
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Plaquita de widia cuadrada.
Plaquita de widia redonda.
Como hay tanta variedad en las formas geométricas, tamaños y ángulos de corte existe una codificación normalizada por la Organización Internacional de Estandarización (ISO 1832) que está compuesta de cuatro letras y seis números donde cada una de estas letras y números indica una característica determinada del tipo de plaquita correspondiente.
Primeraletra
Formageométrica
C Rómbica 80º
D Rómbica 55º
L Rectangular
R Redonda
S Cuadrada
T Triangular
V Rómbica 35º
WHexagonal
80º
Segundaletra
Ángulo deincidencia
A 3º
B 5º
C 7º
D 15º
E 20º
F 25º
G 30º
N 0º
P 11º
Terceraletra
Toleranciadimensional
J
Menor
Mayor
K
L
M
N
U
Cuartaletra
Tipo de sujeción
AAgujero sin avellanar
GAgujero con romper virutas en dos caras
MAgujero con romper virutas en una cara
NSin agujero ni rompe virutas
WAgujero avellanado en una cara
T Agujero avellanado y
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rompe virutas en una cara
N
Sin agujero y con romper virutas en una cara
X No estándar
Las dos primeras cifras indican en milímetros la longitud de la arista de corte de la plaquita, las dos cifras siguientes indican en milímetros el espesor de la plaquita y las dos últimas cifras indican en décimas de milímetro el radio de punta de la plaquita.
Afilado de fresas
Afiladora universal.
La forma constructiva de las fresas de acero rápido permite que cuando los filos de corte están desgastados puedan ser afilados nuevamente mediante unas máquinas de afilar diseñadas para esta tarea. Hay un tipo de máquina denominada afiladora universal que con los accesorios adecuados y las muelas adecuadas permite realizar el afilado de brocas, escariadores y fresas frontales y cilíndricas mediante el rectificado con discos de esmeril.
Operaciones de fresado
Con el uso creciente de las fresadoras de control numérico están aumentando las operaciones de fresado que se pueden realizar con este tipo de máquinas, siendo así que el fresado se ha convertido en un método polivalente de mecanizado. El desarrollo de las herramientas ha contribuido también a crear nuevas posibilidades de fresado además de incrementar de forma considerable la productividad, la calidad y exactitud de las operaciones realizadas.
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El fresado consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza con una herramienta rotativa de varios filos que se llaman dientes, labios o plaquitas de metal duro que ejecuta movimientos de avance programados de la mesa de trabajo en casi cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puede desplazar la mesa donde va fijada la pieza que se mecaniza.
Las herramientas de fresar se caracterizan por su diámetro exterior, el número de dientes, el paso de los dientes (distancia entre dos dientes consecutivos) y el sistema de fijación de la fresa en la máquina.
En las fresadoras universales utilizando los accesorios adecuados o en las fresadoras de control numérico se puede realizar la siguiente relación de fresados:
Fresa de planear de plaquitas de metal duro.
Planeado. La aplicación más frecuente de fresado es el planeado, que tiene por objetivo conseguir superficies planas. Para el planeado se utilizan generalmente fresas de planear de plaquitas intercambiables de metal duro, existiendo una gama muy variada de diámetros de estas fresas y del número de plaquitas que monta cada fresa. Los fabricantes de plaquitas recomiendan como primera opción el uso de plaquitas redondas o con ángulos de 45º como alternativa.
Fresado en escuadra. El fresado en escuadra es una variante del planeado que consiste en dejar escalones perpendiculares en la pieza que se mecaniza. Para ello se utilizan plaquitas cuadradas o rómbicas situadas en el portaherramientas de forma adecuada.
Cubicaje. La operación de cubicaje es muy común en fresadoras verticales u horizontales y consiste en preparar los tarugos de metal u otro material como mármol o granito en las dimensiones cúbicas adecuadas para operaciones posteriores. Este fresado también se realiza con fresas de planear de plaquitas intercambiables.
Corte. Una de las operaciones iniciales de mecanizado que hay que realizar consiste muchas veces en cortar las piezas a la longitud determinada partiendo de barras y perfiles comerciales de una longitud mayor. Para el corte industrial de piezas se utilizan indistintamente sierras de cinta o fresadoras equipadas con fresas cilíndricas de corte. Lo significativo de las fresas de corte es que pueden ser de acero rápido o de metal duro. Se caracterizan por ser muy delgadas (del orden de 3 mm aunque puede variar), tener un diámetro grande y un dentado muy fino. Se utilizan fresas de disco relativamente poco espesor (de 0,5 a 6 mm) y hasta
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300 mm de diámetro con las superficies laterales retranqueadas para evitar el rozamiento de estas con la pieza.
Fresa de disco para ranurar.
Fresas para ranurado de chaveteros.
Ranurado recto. Para el fresado de ranuras rectas se utilizan generalmente fresas cilíndricas con la anchura de la ranura y, a menudo, se montan varias fresas en el eje porta fresas permitiendo aumentar la productividad de mecanizado. Al montaje de varias fresas cilíndricas se le denomina tren de fresas o fresas compuestas. Las fresas cilíndricas se caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal y las dos laterales. En la mayoría de aplicaciones se utilizan fresas de acero rápido ya que las de metal duro son muy caras y por lo tanto solo se emplean en producciones muy grandes.
Ranurado de forma. Se utilizan fresas de la forma adecuada a la ranura, que puede ser en forma de T, de cola de milano, etc.
Ranurado de chaveteros. Se utilizan fresas cilíndricas con mango, conocidas en el argot como bailarinas, con las que se puede avanzar el corte tanto en dirección perpendicular a su eje como paralela a este.
Copiado. Para el fresado en copiado se utilizan fresas con plaquitas de perfil redondo a fin de poder realizar operaciones de mecanizado en orografías y perfiles de caras cambiantes. Existen dos tipos de fresas de copiar: las de perfil de media bola y las de canto redondo o tóricas.
Fresado de cavidades. En este tipo de operaciones es recomendable realizar un taladro previo y a partir del mismo y con fresas adecuadas abordar el mecanizado
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de la cavidad teniendo en cuenta que los radios de la cavidad deben ser al menos un 15% superior al radio de la fresa.
Torno-fresado. Este tipo de mecanizado utiliza la interpolación circular en fresadoras de control numérico y sirve tanto para el torneado de agujeros de precisión como para el torneado exterior. El proceso combina la rotación de la pieza y de la herramienta de fresar siendo posible conseguir una superficie de revolución. Esta superficie puede ser concéntrica respecto a la línea central de rotación de la pieza. Si se desplaza la fresa hacia arriba o hacia abajo coordinadamente con el giro de la pieza pueden obtenerse geometrías excéntricas, como el de una leva, o incluso el de un árbol de levas o un cigüeñal. Con el desplazamiento axial es posible alcanzar la longitud requerida.
Fresado de roscas. El fresado de roscas requiere una fresadora capaz de realizar interpolación helicoidal simultánea en dos grados de libertad: la rotación de la pieza respecto al eje de la hélice de la rosca y la traslación de la pieza en la dirección de dicho eje. El perfil de los filos de corte de la fresa deben ser adecuados al tipo de rosca que se mecanice.
Fresado frontal. Consiste en el fresado que se realiza con fresas helicoidales cilíndricas que atacan frontalmente la operación de fresado. En las fresadoras de control numérico se utilizan cada vez más fresas de metal duro totalmente integrales que permiten trabajar a velocidades muy altas.
Fresado de engranajes. El fresado de engranajes apenas se realiza ya en fresadoras universales mediante el plato divisor, sino que se hacen en máquinas especiales llamadas talladoras de engranajes y con el uso de fresas especiales del módulo de diente adecuado.
Taladrado, escariado y mandrinado. Estas operaciones se realizan habitualmente en las fresadoras de control numérico dotadas de un almacén de herramientas y utilizando las herramientas adecuadas para cada caso.
Mortajado. Consiste en mecanizar chaveteros en los agujeros, para lo cual se utilizan brochadoras o bien un accesorio especial que se acopla al cabezal de las fresadoras universales y transforma el movimiento de rotación en un movimiento vertical alternativo.
Fresado en rampa. Es un tipo de fresado habitual en el mecanizado de moldes que se realiza con fresadoras copiadoras o con fresadoras de control numérico.
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Consideraciones generales para el fresado
Fresado a favor.
Para que los trabajos de fresado se realicen en las mejores condiciones se han de cumplir una serie de requisitos. Se debe asegurar una buena rigidez de la máquina y que tenga la potencia suficiente para poder utilizar las herramientas más convenientes. Asimismo debe utilizarse el menor voladizo de la herramienta con el husillo que sea posible.
Respecto de las herramientas de fresar hay que adecuar el número de dientes, labios o plaquitas de las fresas procurando que no haya demasiados filos trabajando simultáneamente. El diámetro de las fresas de planear debe ser el adecuado de acuerdo con la anchura de corte.
En los parámetros de corte hay que seleccionar el avance de trabajo por diente más adecuado de acuerdo con las características del mecanizado como el material de la pieza, las características de la fresa, la calidad y precisión requeridas para la pieza y la evacuación de la viruta.
Problemas habituales en el fresado
Durante el fresado pueden aparecer una serie de problemas que dificultan la calidad de las operaciones de fresado. Los problemas más habituales se muestran en la siguiente tabla:
Las vibraciones excesivas pueden ser causadas además por fijaciones incorrectas o poco rígidas o porque la pieza se deforme cuando incide sobre ella cada diente de la fresa. Además el fresado en oposición genera más vibraciones que el fresado en concordancia. Dichas vibraciones afectan a las tolerancias dimensionales y a las rugosidades obtenidas
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por lo que la armonía entre la herramienta y su movimiento de corte junto con la pieza y máquina es esencial para maximizar el mejor acabado. Otras causas de imperfecciones en las superficies mecanizadas son las alteraciones de los filos de corte, la falta de mantenimiento de la máquina y el uso incorrecto de los utillajes.
Parámetros de ajuste para corte del fresado
Fresado en concordancia o hacia abajo.
Fresado en oposición o hacia arriba.
Los parámetros tecnológicos fundamentales que hay que considerar en el proceso de fresado son los siguientes:
Elección del tipo de máquina, accesorios y sistemas de fijación de pieza y herramienta más adecuados.
Elección del tipo de fresado: frontal, tangencial en concordancia o tangencial en oposición.
Elección de los parámetros de corte: velocidad de corte (Vc), velocidad de giro de la herramienta (n), velocidad de avance (Va), profundidad de pasada (p), anchura de corte (Ac), etc.)
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No hay unanimidad dentro del sector del mecanizado en las denominaciones de los procedimientos de fresado. El fresado tangencial también es denominado fresado periférico, fresado cilíndrico o fresado helicoidal. Los dos tipos de fresados tangenciales también son conocidos con varias denominaciones:
Fresado en concordancia: fresado hacia abajo o fresado equicorriente. Fresado en oposición: fresado hacia arriba o fresado normal.
En el fresado en concordancia la herramienta gira en el mismo sentido en el que avanza la pieza. Este tipo de fresado es también conocido como fresado hacia abajo. Para obtener una
En el fresado en oposición el espesor de la viruta y la presión de corte aumentan según avanza la herramienta por lo que se requiere menos potencia para la máquina
En el fresado en concordancia los dientes de la fresa inician el corte de la pieza con el máximo espesor de viruta por lo que se necesita mayor esfuerzo de corte que en el fresado en oposición. Cuando la fresa se retira de la pieza el espesor de la viruta es menor y por tanto la presión de trabajo es menor produciendo así un mejor acabado de la superficie mecanizada. Este método de fresado requiere máquinas de mayor potencia y rigidez. Este fresado favorece la sujeción de la pieza porque tiende a apretarla hacia abajo.
Velocidad de corte
Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia de la fresa u otra herramienta que se utilice en el fresado. La velocidad de corte que se expresa en metros por minuto (m/min) tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de muchos factores especialmente de la calidad y tipo de fresa que se utilice de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la máquina son su gama de velocidades la potencia de los motores y de la rigidez de la fijación de la pieza y de la herramienta.
A partir de la determinación de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendrá el husillo portaherramientas según la siguiente fórmula:
Donde Vc es la velocidad de corte, n es la velocidad de rotación de la herramienta y Dc es el diámetro de la herramienta.
La velocidad de corte es el factor principal que determina la duración de la herramienta. Una velocidad de corte excesiva puede dar lugar a un desgaste muy rápido del filo de corte de la herramienta a la deformación plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado y a una calidad del mecanizado deficiente. Por otra parte una
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velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a la formación de filo de aportación en la herramienta a dificultades en la evacuación de viruta y al aumento del tiempo de mecanizado lo cual se traduce en una baja productividad y un coste elevado del mecanizado.
Potencia de corte
La potencia de corte (Pc) necesaria para efectuar un determinado mecanizado habitualmente se expresa en kilovatios (kW) y se calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta la fuerza específica de corte y del rendimiento que tenga la fresadora. Esta fuerza específica de corte (kc) es una constante que se determina en función del tipo de material que se está mecanizando, la geometría de la herramienta, el espesor de viruta, etc.
Para poder obtener el valor de potencia correcto el valor obtenido tiene que dividirse por un determinado valor dimensional que tiene en cuenta el rendimiento de la máquina (ρ). Este valor es la relación entre la potencia de corte efectiva es decir, la potencia necesaria en la herramienta respecto a la potencia consumida el motor de accionamiento principal de la máquina.
Donde Pc es la potencia de corte, Ac es el ancho de corte; p es la profundidad de pasada, f es la velocidad de avance, kc es la fuerza específica de corte y ρ es el rendimiento de la máquina.
Mecanizado rápido
El concepto de mecanizado rápido también llamado mecanizado de alta velocidad (MAV), se refiere al que se produce en las modernas máquinas herramientas de control numérico equipadas con cabezales potentes y robustos que les permiten girar a muchos miles de revoluciones por minuto hasta del orden de 30.000 rpm.
Fresado en seco y con refrigerante
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Fresado de aluminio utilizando taladrina.
En la actualidad el fresado en seco de ciertos materiales es completamente viable cuando se utilizan herramientas de metal duro por eso hay una tendencia reciente a efectuar los mecanizados en seco siempre que la calidad de la herramienta lo permita
Sin embargo, el mecanizado en seco no es adecuado para todas las aplicaciones especialmente para taladrados, roscados y mandrinados para garantizar la evacuación de las virutas especialmente si se utilizan fresas de acero rápido.
En el fresado en seco la maquinaria debe estar preparada para absorber sin problemas el calor producido en la acción de corte para evitar excesos de temperatura por el sobrecalentamiento de husillos herramientas y otros elementos suelen incorporarse circuitos internos de refrigeración por aceite o aire.
Salvo excepciones el fresado en seco se ha generalizado y ha servido para que las empresas se hayan cuestionado usar taladrina únicamente en las operaciones necesarias y con el caudal necesario. Es necesario evaluar con cuidado operaciones, materiales, piezas, exigencias de calidad y maquinaria para identificar los beneficios de eliminar el aporte de refrigerante.
Gestión económica del fresado
Cuando los ingenieros diseñan una máquina, un equipo o un utensilio, lo hacen mediante el acoplamiento de una serie de componentes de materiales diferentes y que requieren procesos de mecanizado para conseguir las tolerancias de fabricación adecuadas.
La suma del coste de la materia prima de una pieza, el coste del proceso de mecanizado y el coste de las piezas fabricadas de forma defectuosa constituyen el coste total de una pieza.
Desde siempre el desarrollo tecnológico ha tenido como objetivo conseguir la máxima calidad posible de los componentes así como el precio más bajo posible tanto de la materia prima como de los costes de mecanizado.
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Para disminuir el índice de piezas defectuosas se ha conseguido automatizar al máximo el trabajo de las fresadoras disminuyendo drásticamente el fresado manual y construyendo fresadoras automáticas muy sofisticadas o fresadoras guiadas por ordenador que ejecutan un mecanizado de acuerdo a un programa establecido previamente.
Condiciones de trabajo con fresadora
Al manipular una fresadora hay que observar una serie de requisitos para que las condiciones de trabajo mantengan unos niveles adecuados de seguridad y salud.
Para los riesgos de contacto y atrapamiento deben tomarse medidas como el uso de pantallas protectoras, evitar utilizar ropas holgadas, especialmente en lo que se refiere a mangas anchas o corbatas y si se trabaja con el pelo largo llevarlo recogido.
Para los riesgos de proyección de parte o la totalidad de la pieza o de la herramienta generalmente por su ruptura deben utilizarse pantallas protectoras y cerrar las puertas antes de la operación.
Para los riesgos de dermatitis y cortes por la manipulación de elementos deben utilizarse guantes de seguridad. Además los líquidos de corte deben utilizarse únicamente cuando sean necesarios.
Además la propia máquina debe disponer de elementos de seguridad como enclavamientos que eviten la puesta en marcha involuntaria, botones de parada de emergencia de tipo seta estando el resto de pulsadores encastrados y situados fuera de la zona de peligro.
Normas de seguridad
1 Utilizar equipo de seguridad: gafas de seguridad, caretas, entre otros...
2 No utilizar ropa holgada o muy suelta. Se recomiendan las mangas cortas.
3 Utilizar ropa de algodón.
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4 Utilizar calzado de seguridad.
5 Mantener el lugar siempre limpio.
6Si se mecanizan piezas pesadas utilizar polipastos adecuados para cargar y descargar las piezas de la máquina.
7 Es preferible llevar el pelo corto. Si es largo no debe estar suelto sino recogido.
8 No vestir joyería, como collares o anillos.
9 Siempre se deben conocer los controles y el funcionamiento de la fresadora.
10Es 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.
Conclusiones para fresadora:
la fresa posee una amplia gama de procesos para mecanizar debido a las distintos tipos de herramienta de corte que posee( fresas) además de tener la cualidad de trabajar de forma cilíndrica y frontal lo que la diferencia de las demás máquinas y tiene la ventaja sobre el torno que la herramienta de corte a la hora de mecanizar tiene un menor calentamiento como también un menor desgaste debido a que gira lo que hace que trabajen todos los dientes en el corte a diferencia del torno que solo trabaja uno.
El tiempo de mecanizado debido a la inexperiencia y otros factores de error humano varía el tiempo teórico con el real.
De las fresadoras podemos obtener variadas funciones que permiten fabricar piezas muy complejas donde se caracterizan sus ángulos, profundidades, alturas, etc. La mayoría de las piezas que se necesitan fabrican hoy en día tienen estas características, ya que cada día la tecnología obliga a diseñar piezas que permitan complementar enormes inventos diseñados para la vida útil, Producción, etc., gracias a las fresadoras universales la obtención de dichas piezas es posible fabricarlas y así tener un avance tecnológico en la ciencia del hombre.
La prevención de accidente durante el fresado es de suma importancia para evitar accidentes y no tener consecuencias de posibles pérdidas humanas como también de la misma máquina, Para prevenir los tipos de accidentes se debe normalizar los procesos y tener en cuenta los siguientes pasos: escoger para el trabajo tanto la maquina como la fresa adecuada, tener las piezas bien sujetas y muy seguras, establecer el número de revoluciones y el avance conveniente y refrigérese a su debido tiempo la pieza.
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Conclusiones para torno:
Podemos decir que con la aplicación práctica de estos temas es suficiente para entender lo que se aprendió en el curso ya que todos están relacionados y aunque cada uno tiene sus características aprendimos a hacer cálculos respecto a las máquinas y tiempo empleado aprendimos que existen diferencias para velocidades de corte y avance dependiendo de los materiales todo para hacer una pieza de ciertas especificaciones dándonos cuenta de que nosotros como Ingenieros Industriales debemos estar siempre informados respecto de las especificaciones y tiempos requeridos para fabricar las piezas controlando así al capital humando, materia prima, calidad y por ende los costos.
Bibliografía.
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Anexos:
Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Fresadoras y sobre tornos.
www.goodfellow.com/csp/active/static/S/AL00.HTML
www.monografias.com
http://html.rincondelvago.com/fresas-y-fresadoras.html
