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FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN
FECHA: 24/01/2016 FIMCP
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Título de la Práctica Nombre del alumno
Torno Mantilla Morán Xavier Mauricio
Paralelo 103
1. Resumen:
La finalidad de la práctica es aprender a manejar un torno paralelo de la manera mane ra más eficiente posible, controlando factores como la selección de herramienta de corte, avance, profundidad y velocidad de corte. Primero se recibieron las indicaciones del profesor de las operaciones principales en el torno como encendido y apagado, configuraciones de rpm, partes principales del torno, tipos de torno, tipos de herramientas de corte, movimientos de carro transversal, horizontal y superior(angular). Lo siguiente fue tomar el plano de trabajo dado por el profesor, realizar la simplificación de cotas para el torneado. Teniendo todo listo, se puede comenzar a mecanizar la pieza, siguiendo el procedimiento indicado por el profesor, midiendo cada una de las dimensiones con un calibrador para comprobar la exactitud del mecanizado. Como procedimiento final se da el acabado final a la pieza con la ayuda de una lija suave a alta velocidad, teniendo una pieza de buena calidad superficial y un mecanizado de precisión. pre cisión.
2. Objetivos
Adquirir conocimientos básicos del funcionamiento, estructura y características de los tornos. Desarrollar destrezas en el manejo de un torno paralelo. Maquinar una torta de aluminio de acuerdo a las especificaciones dadas en un plano. Conocer las normas de seguridad en el manejo de esta maquinaria herramienta.
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3. Fundamentos Teóricos: Máquina Herramienta
Nos permite construir otras máquinas, son herramientas que utilizan una fuente de energía distinta del movimiento humano. Torno
El torno provee la potencia para hacer girar la pieza a una velocidad determinada y para alimentar la herramienta a unos avance y profundidad definidos. Es una máquinaherramienta versátil, operada manualmente y usada en líneas de producción pequeñas y medianas (ver figura1).
Figura1. Torno Torneado
Es un proceso de mecanización en el cual una herramienta de filo único remueve material de la superficie de una pieza de trabajo que se encuentra rotando, donde la herramienta tiene un movimiento linear y paralela al eje de rotación de la pieza (ver figura2).
Figura2. Mecanizado en el torno Página 2
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Temperatura de corte
Estas son de gran importancia debido a tres factores que ocasiona la alta temperatura en el mecanizado de piezas: Reducen la vida útil de la herramienta. Peligro al operador al tener contacto con la viruta. Imperfecciones en las mediciones tomadas, debido a la expansión térmica del material.
Operaciones en el torno
La herramienta es recorrida en dirección radial a la pieza para crear una superficie plana en uno de sus extremos. En lugar de alimentar la herramienta de manera paralela al eje de rotación se lo hace con un ángulo de inclinación para crear un cono truncado. En lugar de mover la herramienta a lo largo de una línea recta, ésta sigue un contorno no recto formando un patrón en la pieza. En esta operación la herramienta tiene una forma específica que se traslada a la pieza cuando la misma herramienta es alimentada en dirección radial El filo de la herramienta es usado para cortar un ángulo en la esquina de la pieza cilíndrica. La herramienta se mueve radialmente dentro de la pieza de trabajo para cortar totalmente una parte de la misma. Una herramienta en forma de punta es alimentada linealmente en la superficie de la pieza en una dirección paralela al eje de rotación. Se usa un avance largo para crear rosca en el cilindro La herramienta se mueve linealmente paralela al eje de rotación sobre el diámetro interior de un agujero existente en la pieza. Se puede hacer taladrado en un torno moviendo la broca dentro de la pieza en movimiento. Es una operación de conformado y es usada para producir algún tipo de patrón en la pieza, que ayuda a dar agarre a las piezas o herramientas que se manipulan con las manos. Página 3
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Figura 3. Operaciones en el torno
Tipos de tornos más importantes según (Monte Maz, 2015): Esta es la máquina de tornear de uso más frecuente. Se corresponde con el modelo básico con eje de giro horizontal. La pieza a trabajar se sujeta entre puntos con un plato frontal o con uno de garras. Permite emplear varias herramientas a la vez Las máquinas de este tipo permiten mecanizar la pieza por medio de varias herramientas que se van aplicando sucesivamente, una tras otra. Las herramientas van sujetas en una torreta que puede girar para situarlas en posición de corte. Las torretas son generalmente de tipo o disco o de tipo corona, pero también hay tornos con torreta tipo tambor. La forma deseada es transmitida desde una plantilla a la pieza mediante un punzón de control. Torno automático. En estas máquinas están automatizadas las distintas operaciones, incluido el cambio de pieza. Hay tornos automáticos para barra y tornos automáticos con fijación de la pieza mediante garras. Página 4
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La pieza gira alrededor de un eje vertical, sujeto a una mesa giratoria horizontal. Este tipo de máquina se emplea normalmente para mecanizar grandes piezas de fundición o de forja.
Todas las máquinas antes mencionadas pueden equiparse con un sistema de control numérico o de control numérico asistido por ordenador. El resultado es una máquina semiautomática o totalmente automática que puede utilizarse de forma prácticamente universal gracias a la gran versatilidad y facilidad de programación del sistema de control.
Figura4. Tipos de tornos Partes del torno paralelo
Es una pieza pesada y robusta, hecha para soportar las partes de trabajo del torno, hecha de fundición de acero gris. Está fijado sobre el lado izquierdo de la bancada, contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y las unidades de avance. Incluye el motor, el husillo, el selector de velocidades, el selector de unidad de avance y el selector de sentido de avance. El husillo del cabezal es un eje cilíndrico, de acero templado, en su parte media tiene montadas las poleas que reciben el movimiento de rotación del motor. Es hueco, para permitir el torneado de piezas largas. Página 5
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Su función consiste en sujetar la pieza a maquinar. Hay varios tipos como los choques independientes de 4 mordazas o el universal mayormente empleado en el taller mecánico, al igual hay choques magnéticos y de seis mordazas. 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 agujeros en el centro de los ejes. Consta del carro principal, que produce los movimientos de avance y profundidad de pasada y del carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro principal. En los tornos paralelos hay además un carro superior orientable, formado a su vez por tres piezas: la base, el charriot y la porta herramientas. Su base está apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo en cualquier dirección.
Figura5. Partes del torno paralelo Página 6
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Ejes del torneado
El movimiento horizontal del carro es considerado eje z, donde z+ es hacia la derecha. El movimiento transversal del carro superior es considerado eje x donde x+ es hacia el operario (ver figura6).
Figura6. Ejes del torno paralelo Características principales de los tornos según (Universidad Nacional Abierta y a Distancia, 2015): o
Representa la capacidad del motor en HP
o
Es la longitud que existe entre el husillo principal y el cabezal móvil.
o
Peso de toda la máquina
o
Es el máximo diámetro que una pieza puede tener. Es dos veces la distancia entre el centro del husillo principal y la bancada.
o
Distancia del centro del husillo a la parte baja de la bancada
o
Distancia del centro del husillo al carro portaherramientas
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TALLER BÁSICO o
o
o
Diámetro máximo de una barra de trabajo que puede pasar por el husillo principal Cantidad de velocidades regulares que se pueden obtener con la caja de velocidades. El número de revoluciones menor y mayor que se pueden lograr con la transmisión del torno
Selección de herramientas de corte o
o
o
o
Adecuado en materiales de viruta dúctil, aceros y fundiciones dúctiles, usada en producción en serie (uso intensivo). Alta dureza en caliente, pero son frágiles, se emplean en producción en serie como en el sector automotriz. Alta dureza, alta resistencia al desgaste y una resistencia térmica al rojo hasta temperaturas de 650°C, para trabajos de metales blandos o de baja producción. Se fabrican a base de polvo de carburo, que junto a una porción de cobalto, usado como Aglomerante, le otorgan una resistencia de hasta 815°C.
Velocidad de corte
( )
Figura7. Herramientas de corte
Es la velocidad lineal de la periferia de la pieza, y debe ser escogida antes de iniciar el mecanizado. Su valor depende de muchos factores como el tipo de herramienta, la dureza y resistencia al mecanizado del material y de la velocidad de avance empleada. La duración de la herramienta está fuertemente ligada a la velocidad de corte, donde una alta velocidad nos permite realizar el trabajo en menor tiempo, pero acelera el desgaste de la Página 8
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herramienta. Los fabricantes de herramientas de corte ofrecen información sobre la velocidad de corte adecuada para una determinada vida útil (GABP ingeniería, 2016). Con una velocidad de corte excesiva, tendremos: Desgaste rápido del filo de corte de la herramienta Deformación plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado Deficiente calidad de mecanizado Con una velocidad de corte demasiado baja, tendremos: La formación de filo de aportación en la herramienta Dificultades en la salida de viruta Aumento del tiempo de mecanizado A partir de la velocidad de corte se puede obtener el número de revoluciones por minuto que deberá tener el husillo portaherramientas según la siguiente expresión:
− ] ∗ ∗ [] [ = 1000
Donde : es la velocidad de rotación de la herramienta : es el diámetro de la herramienta Velocidad de Rotación del material (n)
Es la velocidad de rotación del husillo portaherramientas habitualmente en . En los tornos convencionales hay una gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal. (GABP ingeniería, 2016).
∗ 1000 = [...] = ∗ []
Donde : es la velocidad de corte : es el diámetro de la herramienta Velocidad de Avance
()
Es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es un factor muy importante del cual va a depender la rugosidad de la superficie en el mecanizado. Cada mecanizado puede cortar en un rango de velocidades de avance por cada revolución de la herramienta, denominado avance por revolución ( ). Este rango se determina Página 9
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experimentalmente y se encuentra en catálogos de los fabricantes de las herramientas (GABP ingeniería, 2016). Con una elevada velocidad de avance tenemos: Buen control de viruta Mayor duración de la herramienta Elevada rugosidad superficial Mayor riesgo de deterioro de la herramienta por rotura Con una baja velocidad de avance tenemos: La formación de virutas más largas que pueden formar bucles. Incremento en tiempo del mecanizado, producción más costosa.
Profundidad de Corte
Es la profundad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de la herramienta. Al realizar mecanizados de desbaste se utilizan filos con mayor longitud de arista de corte que permiten mecanizados con mayores profundidades de pasada y velocidades de avance. Sin embargo para las operaciones de acabado, se requiere una profundidad de corte menor (mínimo 0.4 mm). Cuando se requiere un terminado fino, deberá reducirse el avance más bien que acelerar la fresa. Tabla de velocidad de corte
Tanto la Velocidad de corte (Vc), la profundidad de corte (s), el avance (a) y los ángulos de corte (alfa, beta y gama) del mecanizado ya están definidos en tablas o libros, según el material a trabajar, así como el tipo de cuchilla o herramienta a utilizar, para poder obtener mayor eficiencia en el proceso de mecanizado, donde Ws: Metales duros, SS: Aceros rápidos, Hs: Aceros de herramientas, ver anexa1A y 1B. Medidas de seguridad en el torno
1. Utilizar equipo de seguridad: gafas de seguridad, mandil, etc. 2. No utilizar ropa holgada o muy suelta. Se recomiendan las mangas cortas. 3. Utilizar ropa bien ajustada, sin bolsillos en el pecho y sin cinturón. Con elásticos en vez de botones 4. Utilizar calzado de seguridad, que proteja contra los pinchazos, y cortes por viruta y contra la caída de piezas pesadas.(punta de acero) 5. Mantener el lugar de trabajo siempre limpio. 6. Si se mecanizan piezas pesadas se debe utilizar tecles adecuados para cargar y descargar las piezas de la máquina. 7. Es preferible llevar el cabello corto. Si es largo no debe estar suelto sino recogido. Página 10
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8. No vestir joyería, como collares, pulseras, anillos o cualquier pieza que cuelgue. 9. Siempre se deben conocer los controles y funcionamiento del torno. Se debe saber cómo detener su operación. 10. 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. 11. Las virutas producidas durante el mecanizado, nunca deben retirarse con la mano. Las virutas largas se retiraran con un gancho provisto de una cazoleta que proteja la mano. Las virutas menudas se retiraran con un cepillo o rastrillo adecuado. 4. Instrumentos, materiales y equipos utilizados
Torno paralelo, tornillo de banco. Torta de aluminio. Plano de referencia. Tabla de selección de velocidades (RPM) de maquinado. Implementos: llave de ajuste, juego de llaves, lima, sierra y arco de sierra, tarraja, calibrador Vernier, juego de cuchillas, broca de centro, broca 6, 8, 12, 15 mm de diámetro. Refrigerante (Diesel o aceite soluble), manteca de chancho con azufre, brocha, Wipe. Equipos de protección personal (zapatos punta de acero, mandil, gafas de seguridad).
5. Procedimiento experimental
= 2 Módulo = 22 Número de dientes ∅ = 16 Diámetro de cuba = 16 Longitud de manzana ∅ = 1.7 ∗ ∅ Diámetro de manzana tan = (Donde es el ángulo primitivo) tan = ∗ (Donde es el ángulo de la cabeza del diente) = Relación de longitud del tallado de dientes Página 11
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= tan− = 18.435º Alfa (Ángulo primitivo) = tan− ∗ = 1.647º Beta (Ángulo de la cabeza del diente) − ∗ = 0.8668º Gamma (Ángulo del pie del diente) = tan− .∗ tan ∅ = ∗ = 44 Diámetro primitivo = 2.16 ∗ = 4.32 Altura del diente = 1.367 Constante de diente1 = . = 0.16 ∗ = 0.2187 Constante de diente2 ∅ = = 17.5682º Ángulo de fresado ∅ = 1.7 ∗ ∅ = 27.2 Diámetro de manzana ∅ = ( 2.953cos) = 38.39 Diámetro de espalda ∅ = ∗ ( 2.953cos) = 25.59 Diámetro de pecho ∗ = 69.57 = Página 12
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= sin = 1.366 ∅ = + = 20.082º Ángulo de torneado ∗ = 23.19 = ∗ ∗ ∗ cos∅ = 21.78 = ∗ = + + = 39.146 Longitud de la pieza = + 4 = 43.146 Longitud de la pieza en bruto (a cortar) PASO IMAGEN
PROCEDIMIENTO
1
Lo primero es diseñar el plano de trabajo con las cotas necesarias para realizar el mecanizado en el torno(ver anexo2). Luego se procede a cortar el material justo en la medida calculada de longitud en bruto. Luego se recibe una inducción del manejo de la máquina herramienta, así como las medidas de seguridad a tener en cuenta.
2
Una vez asignada el área de trabajo (torno), se procede a preparar la máquina, asegurando la torta de aluminio al choque, verificando que en su movimiento rotacional no encontrará obstáculos.
3
Se asegura la Herramienta de corte (cuchilla) en la porta herramientas, y utilizando el contrapunto centramos la cuchilla.
4
Lo siguiente es configurar las revoluciones por minuto (rpm) que va a dar la pieza a mecanizar, según el diámetro del material y la velocidad de corte. Se debe de verificar que ninguna pieza o herramienta abandonada sobre el torno, pueda caer o salir despedida. Durante el torneado, la persona que vaya a tornear se situara de forma segura, lo más separado que pueda de las partes que giran. Página 13
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5
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Dependiendo del tipo de material (aluminio fundido) y del avance, se va a producir viruta larga o corta, las cuales deben ser retirados para evitar cortes en el operario o algún desperfecto en la pieza. Las virutas cortas de aluminio se pega a la punta de la cuchilla, por eso se requiere untar diésel o aceite, para proteger la cuchilla. La primera operación a realizar es el refrentado de una cara, para esto colocamos la cuchilla con un ángulo de 45º respecto al eje z, y procedemos con el desbaste en el eje x. Teniendo la cara refrentada (completamente recta) se procede a cilindrar la pieza, para esto se coloca la cuchilla a 45º con respecto al eje x y procedemos con el desbastes en el eje z, aumentado la penetración de la cuchilla en el eje x. Debemos de ir tomando medida con un calibrador hasta llegar al diámetro y longitud requerida en el plano. Por ultimo debemos de girar la cuchilla a un ángulo primitivo con respecto al eje z, para hacer el primero cono (girando el carro superior) (ver plano). Debido a que no podemos trabajar toda la pieza directamente, se trabaja un primer tramo para luego dar vuelta al material para trabajar el siguiente lado. Hasta aquí tenemos realizado la mitad de la pieza, procedemos a retirarla y darle la vuelta a la pieza, para trabajar del otro lado. La pieza se debe de centrar para seguir con el mismo eje de giro de la pieza. Lo siguiente es refrentar la pieza poniendo la cuchilla a 45º respecto al eje z. Lo siguiente es realizar el cono mayor, para esto movemos el carro superior al ángulo de torneado ∅ con respecto al eje z, dándole penetración con un movimiento con respecto a x, el desbaste se realiza con respecto al carro superior, tomando medida con el calibrador. Página 14
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Se realiza el último cono, moviendo el carro a un ángulo primitivo con respecto a z. Para finalizar el trabajo realizamos la perforación indicada en el plano de trabajo, usando el contrapunto, donde montamos un choque de brocas, comenzando con la broca de centrar, luego vamos aumentando el diámetro de la broca progresivamente hasta alcanzar la perforación con el diámetro deseado. El taladrado se debe realizar con un avance y retroceso lento de las brocas para retirar la viruta y lubricar la broca. Para darle un acabado mucho más fino, podemos pasar una lija de grano fino a la pieza, a altas velocidades de giro.
8
6. Cálculos Representativos:
El cálculo más representativo es el de determinar la velocidad de giro del plato de sujeción del torno (choque) mediante el uso de tablas, en función del tipo de material. Según la tabla 1, la velocidad de corte más apropiada para el desbaste es 140 (para aluminio) y el diámetro de la torta es de 60mm. Teniendo la fórmula:
∗1000 = [... ] = ∗ [] Podemos reemplazar los datos que tenemos: ∗ 1000 140 = 743 [. ..] = ∗ 60[] 7. Resultados:
Al momento de calcular las revoluciones por minuto, posiblemente no exista este valor exacto en el torno, entonces se escogerá la revolución superior inmediata a esta, esto se puede hacer debido a que el material va a disminuir su dimensión, que reflejado en la formula hace que aumente los rpm. Esta operación de torneado es una operación de precisión, requiere mucha habilidad por el operario.
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Fotos del proceso final del torneado 8. Conclusiones:
Se aprendió a operar un torno de la manera más eficiente posible, reconociendo cada una de sus partes y su respectivo uso. Se logró identificar los diferentes riesgos que pueden ocurrir al operar una máquina herramienta, para así trabajar de una manera segura, protegiendo la integridad propia, así como las personas que se encontraban en el taller. Los planos de dibujo deben ser simplificados de acuerdo al trabajo de mecanizado a realizar, para una mejor interpretación del mismo. 9. Recomendaciones:
Es de vital importancia el manejo de instrumentos de medida como el calibrador vernier y el micrómetro. Antes de iniciar trabajos en el torno se debe de verificar su correcto funcionamiento, ya que existen tornos, que por sus años de funcionamiento comienzan a presentar fallas, lo que aumenta el riesgo de sufrir algún accidente. Toda duda de funcionamiento debe ser consultada al profesor, por más mínima que sea. El equipo de protección personal es muy necesario, para precautelar nuestra integridad, la de las personas que se encuentren en el taller y el buen estado de la maquina 10. Referencia bibliográfica
GABP ingeniería. (2016). GABP. Obtenido de http://gabpingenieria.weebly.com/uploads/2/0/1/6/20162823/pffresadora.pdf Monte Maz. (2015). Instituto Técnico y Orientado Sagrado Corazón. Obtenido de http://www.iscmm.com.ar/PRESENTACION.pdf Universidad Nacional Abierta y a Distancia. (2015). UNAD. Obtenido de http://datateca.unad.edu.co/contenidos/332571/PROCMANUF/leccion_16_operaciones_de _torneado.html Página 16
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11. Anexos:
Anexo1A.Velocidades de corte en metros por minuto para trabajar diversos materiales en las máquinas herramientas. Valores medios utilizando herramientas de acero rápido.
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Anexo1B.Velocidades de corte en metros por minuto para trabajar diversos materiales en las máquinas herramientas. Valores medios utilizando herramientas de acero rápido.
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Anexo2 Plano de trabajo (torneado)
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