CAJA NORTON La rosca y el tornillo El paso de un tornillo o una tuerca es el resultado de un calculo matemático matemático que consiste en dividir el paso a construir, y el paso del tornillo patrón de la maquina.. Esa división da como resultado dos engranajes con sus cantidades de dientes respectivas que funcionando entre el cabezal y el tornillo patrón dan como resultado una rosca. Los sistemas y pasos de roscas En un torno paralelo pueden existir hasta 4 sistemas de rosca llamados. Whitwhort, Métrico, Métrico, Diametral Pitch y Modulo, cada sistema contiene hasta 56 pasos diferentes de roscas . Caja Norton Una de las tareas que se pueden ejecutar en un torno paralelo es efectuar roscas de diversos pasos y tamaños tanto exteriores sobre ejes o interiores sobre tuercas. Para ello los tornos paralelo paralelos s universales incorporan un mecanismo llamado caja Norton, 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 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 uno basculante y un cono de engranajes, y conecta el movimiento del cabezal del torno con el carro portaherramientas portaherr amientas que lleva incorporado un husillo de rosca cuadrada. El sistema mejor conseguido trata de una caja de cambios con varias cajas reductoras. De esta manera, con la manipulación de varias palancas se alcanzan distintas velocidades de avance de carro portaherramientas, permitiendo roscar una gran variedad de pasos de rosca tanto métricos como withworth. Las hay en baño de aceite y en seco, de engranajes tallados de una forma u otra, pero básicamente es una caja de cambios. Función de una caja Norton Antiguamente los primeros tornos paralelos permitían la construcción de roscas cambiando el tren de engranajes . Con la aparición de la caja norton muchos de esos cambios "se redujeron" principalmente principalmente cuando un rango de roscas esta dentro de un mismo sistema. Pero Inexorablemente Inexorablemente cuando se pasa de un sistema a otro o de un rango a otro no hay otro remedio mas que cambiar engranajes. Por lo general una torno paralelo grande es la que mayor cantidad de sistemas y pasos tiene porque su volumen lo permite . Pero en tornos chicos, sobre todos las actuales, los sistemas y pasos se reducen notablemente. notablemente. Por lo general las maquinas pequeñas hacen un solo sistema y un rango de roscas que puede ir de 8 a 12 pasos Los tornos medianos hacen 2 sistemas y un rango que puede ir hasta 6, 8, 12, 16 o 22 pasos, los de muy buena calidad hacen 4 sistemas hasta 36 pasos La mas grandes hacen 4 sistemas desde 36, 42, 48 ,52 o 56 pasos. Cuanto mas pasos tenga un torno mas cantidad de avances sensitivos tendrá y por consiguiente mejor terminación. Algunas maquinas de baja calidad hacen una gama de roscas sin necesidad de cambiar el tren de engranajes pero sacrifican cantidad de pasos y también avances sensitivos de precisión . Las maquinas mas grandes tienen palancas adicionales que conectan o desconectan el engranaje de 127 dientes y eso permite pasar de un sistema ingles a métrico sin cambiar el tren pero dentro del mismo sistema, si la caja construye 42,48, 52 o 56 pasos, es probable que necesite algún cambio en el tren de engranajes . No existe la maquina que h aga todos los sistemas y todos los pasos sin necesidad de cambiar el tren. Algunos tornos de construcción genérica, genérica, se venden como que el "no" cambio de engranajes es un signo de calidad o modernidad, cuando en realidad eso significa que hace menos pasos que lo convencional y por lo consiguiente menos avances de alta sensibilidad. De hecho cualquier maquina se puede convertir sin engranajes de recambio, solo debe sacar los recambios y modificar la estética de la tabla analógica.
Designación y campo de empleo Los cabezales divisores son dispositivos complementarios importantísimos de las fresadoras de consola y, sobre todo, de las fresadoras universales. Su participación en los trabajos de fresado amplía
considerablemente la aplicación de estas máquinas, ya que se utilizan para la elaboración de diversas herramientas cortantes, tales como escariadares, abocardos, avellanadores, machos de roscar, fresas y otras. También se emplean para el maquinado de piezas normalizadas de máquinas, como cabezas de tornillos, tuercas cuadradas y exagonales, ranuras, estrías, ruedas dentadas, embragues dentados frontales, etc. El cabezal divisor se usa para las operaciones siguientes:
Para girar periódicamente la pieza alrededor de su eje, en ángulos equidistantes o no. Para efectuar una rotación regulada de la pieza en l os procesos de elaboración de ranuras y/o ruedas dentadas helicoidales.
En el primer caso el cabezal divisor es un dispositiva para dividir la circunferencia de la pieza en partes, operación que la realiza el obrero a mano a intervalos entre el fresado. En el segundo caso el cabezal divisor, además de realizar la operación ordinaria de dividir, toma participación en el trabajo de la máquina, imprimiéndole rotación a la pieza que se elabora durante el fresado. Resumen: Cabezal Universal Divisor, componente de la fresadora, encargado de hacer la división de la trayectoria circular del trabajo y sujetar el material que se trabaja. Constitución, funcionamiento, montaje, ventajas, mantenimiento, metodos de aplicación: División directa, División indirecta, División angular, División diferencial, Fresado de ranuras espirales. INTRODUCCION La utilización de las fresadoras a sido de gran ayuda en el trabajo industrial ya que nos permite un mejor acabado en las diferentes piezas que se fabrican que se utilizan en la vida cotidiana así, como también el mejoramiento en su calidad y presentación y precisión. El manejo de la fresadora requiere de personal capacitado para que conozca y determine la materia prima a utilizar dependiendo del producto a realizar. Es muy importante que el operador de estas maquinarias conozca las medidas de seguridad que hay que tener al iniciar o poner en marcha este tipo de maquinaria así como también al termino del trabajo darle el mantenimiento adecuado para su mejor utilización. CABEZAL UNIVERSAL DIVISOR El cabezal universal divisor es un accesorio de la fresadora, en realidad es uno de los accesorios más importantes, diseñado para ser usado en la mesa de la fresadora. Tiene como objetivo primordial hacer la división de la trayectoria circular del trabajo y sujetar el material que se trabaja. El eje portafresas que posee el cabezal se coloca formando cualquier ángulo con la superficie de la mesa. Este accesorio se acopla al husillo principal de la máquina, permitiéndole realizar las más variadas operaciones de fresado. El cabezal universal es uno de los más comúnmente usados en la industria. Se usa para ejecutar todas las formas posibles de divisiones. Es un accesorio muy preciso y versátil. Sujeta la pieza en uno de sus extremos, bien sea en la copa universal, entre copa y punta o entre puntas y es posible producirle un movimiento giratorio a la pieza en combinación con el movimiento longitudinal de la mesa para el fresado de hélices. El cabezal divisor se necesita para la fabricación de piezas en las que hay que realizar trabajos de fresado según determinadas divisiones (ruedas dentadas, cuadrados y hexágonos, árboles de chavetas múltiples, fresas, escariadores). Con su ayuda también es posible fresar ranuras en espiral. Constitución: Los divisores universales pueden variar en su diseño y forma, pero su principio de funcionamiento es el mismo. Su estructura fundamental tiene dos partes: a. La base es un caja de hierro fundido que se fija en la mesa de la fresadora, se fija en el bastidor. Presenta una cornisa circular que permite al cabezal girar en el plano vertical. Tiene escala graduada para fijar los grados. Su objetivo principal es servir de cuna al cuerpo orientable. Lleva una escala de referencia que permite controlar la inclinación del cuerpo orientable. b. BASE (A) c. CUERPO ORIENTABLE
Es una carcaza con dos extremos salientes cilíndricos, los cuales se apoyan en la base del divisor y permiten orientar e inclinar el eje del husillo a cualquier ángulo respecto de la mesa. Dentro de sí contiene el conjunto de órganos, que es la parte más importante del divisor, y que permite dar a la pieza los movimientos para hacer cualquier número de divisiones. El cuerpo suele dividirse en dos partes, una parte (B) que se adapta a la base apoyada en el bastidor, el cual tiene otra colisa circular; y la otra parte (C) del cuerpo que es la que contiene el portafresas y puede girar en un plano perpendicular al de la colisa de la base.
El cabezal divisor (aparato divisor universal) (Figura 1) consta de la carcasa en que va soportado el husillo del cabezal divisor. Este husillo sirve para alojar el montaje de sujeción. Las piezas a trabajar pueden sujetarse en voladizo o entre puntos. El disco divisor va fijado sobre el husillo del cabezal. En el aparato divisor también existe un mecanismo de tornillo sin fin necesario para la división indirecta, así como un dispositivo para la división diferencial y para el fresado de ranuras helicoidales.
Cabezal divisor Figura 1:
Funcionamiento El movimiento de rotación llega al husillo secundario o portafresas a través del eje intermediario que se monta en el husillo principal. A este se acopla el sistema de engranajes del mecanismo interior del aparato.
Procesos de montaje de un cabezal universal en la fresadora 1. Se monta el eje intermedio entre el cabezal universal y el husillo de la máquina. a. Limpiamos el cono del eje intermedio y el cono del husillo principal. b. Introducimos el eje intermediario y fíjelo con el tirante.
Atención: Hay que cuidar que las ranuras del eje penetren en las chavetas de arrastre del husillo. 2. Colocamos el Cabezal Universal a. Hacemos coincidir las referencias que indican la posición correcta. b. Limpiamos las superficies que estén en contacto, tanto del cabezal universal como de la máquina. c. Como algunos ejes intermedios tienen en su extremo una chaveta de arrastre, estrías o un engranaje, debemos cuidar que haya una conexión correcta con los órganos internos del cabezal universal. d. Se coloca una tabla o una lámina de material blando entre la superficie de la mesa y el cabezal universal Nota: hay que ser precavido, para trasladar el cabezal universal es recomendable hacerlo con ayuda de otras personas, o se puede utilizar, también, un elevador mecánico. 3. Fijamos el Cabezal Universal a. Introducimos los tornillos y apretamos con suavidad. b. Al final, debemos apretar con fuerza para que los tornillos queden bien colocados.
Ventajas del Cabezal Universal Divisor El cabezal universal divisor sirve como accesorio para el montaje de piezas; se inclina para facilitar el fresado en ángulo; permite hacer cualquier número de divisiones. Sirve también como Divisor Simple. Esto se puede lograr por tener sobre el husillo un plato divisor con ranuras que permite el operarlo directamente, si antes se ha desconectado el tornillo sinfín de la corona. Mantenimiento El divisor universal es muy valioso y delicado. No debe golpearse. El transporte debe ser muy cuidadoso. Hay que mantenerlo siempre limpio y lubricado. Montaje de piezas El montaje de piezas sobre el cabezal divisor universal permite hacer en la fresadora ciertas operaciones que de otro modo sería muy difícil o imposible de hacer. Por ejemplo: Lograr que la pieza gire en relación y simultáneamente con el desplazamiento de la mesa (engranajes helicoidales, brocas, sinfín). Dividir regularmente la periferia de una pieza (anillos graduados, ruedas dentadas). Fresar piezas en ángulo (engranaje cónico). Clasificación: Los montajes para mecanizar piezas en el aparato divisor, podemos agruparlos en tres: 1. Montaje al aire 2. Montaje entre puntas
3.
Montaje entre copa y punta
Estos son montajes típicos de torno. La misma disposición de la nariz del husillo, tanto del torno como del cabezal divisor universal, como también los mismos elementos empleados, (copas, puntos de centraje, contrapunta, bridas, …) permiten efectuar los montajes en forma similar.
Métodos de aplicación Se pueden aplicar estos métodos: División directa División indirecta División angular División diferencial Fresado de ranuras espirales División directa En el cabezal divisor universal se puede aplicar el sistema de división directa, como si se tratara de un divisor simple. En el procedimiento de división directa no están engranados el tornillo sin fin y la rueda helicoidal. El engrane se obtiene en virtud del giro de un cojinete rotativo excéntricamente en que va soportado el tornillo sin fin. La división se produce en un disco divisor que generalmente tiene 24 agujeros o muescas (entalladuras) pero algunas veces también 16, 36, 42 ó 60. El disco divisor en el que encaja un punzón divisor, está fijado al husillo del cabezal. En cada paso de división, el disco divisor y con él la pieza girada en las correspondientes distancias entre agujeros. No pueden obtenerse más divisiones que las que permiten, sin resto, el número de agujeros o muescas del plato divisor. De este modo pueden realizarse divisiones son dispositivos sencillos, que generalmente poseen discos recambiables. Mediante la división directa se opera más rápidamente que con los otros procedimientos. El divisor universal funciona en esta forma por tener un planto con ranuras, fijo al husillo principal, y un trinquete que encaja en las ranuras. Generalmente el plato trae 24 ranuras, pero algunos traen 16 – 32 – 42 ó 60 ranuras. La siguiente es la fórmula para la división directa con cabezal divisor universal: F=K N F = número de ranuras que se deben girar K = número de ranuras del plato N = número de divisiones que se requieren Observaciones
La división directa es muy limitada. Es aplicable cuando las divisiones que se requieren obtener corresponden a un submúltiplo del número de ranuras del plato. Para fresar cada cara es necesario encajar el trinquete en la ranura correspondiente y bloquear el husillo del cabezal. No hay que contabilizar la ranura donde quedó el trinquete para la nueva división. Desencajar el trinquete para cada nueva división. Si el cabezal lo permite, aislar el husillo de la rueda (corona) ya que el movimiento entre ambos no es necesario. División Indirecta Es uno de los sistemas de división que permite obtener un determinado número de divisiones, que no se lograrían por la división directa. En la división indirecta el husillo del cabezal divisor es accionado a través de un tornillo sin fin y una rueda helicoidal. La relación de transmisión del mecanismo de tornillo sin fin es 40 : 1, es decir que 40 revoluciones de la manivela divisora suponen una revolución del husillo del cabezal divisor. Si, por ejemplo, se quiere tener una división decimal, para cada paso parcial serán necesarias 40 : 10 = 4 vueltas de la manivela divisora. Para 32 divisiones, por ejemplo, se necesitarán 40 : 32 = 1 8/32 = 1 ¼ revoluciones. Para poder realizar el ¼ de revolución, hará falta un disco de agujeros con una circunferencia de agujeros cuyo número sea divisible por 4, por ejemplo la circunferencia de 16 agujeros daría ¼ de 16 = 4. La manivela divisora desplazable radialmente se ajusta en esta circunferencia de agujeros y se hace girar en 4 distancias entre agujeros. En este procedimiento de división se sujeta el disco de agujeros mediante la clavija de fijación. Los discos de agujeros (Figura 23) son recambiables. Tienen por lo general de seis a ocho circunferencias concéntricas de agujeros con diferentes números de agujeros. Dentro de cada circunferencia las distancias entre agujeros son iguales. La división se facilita mediante la utilización de la tijera de dividir (Figura 24). Se ahorra uno el tiempo perdido en el engorroso recuento de agujeros, expuesto además a equivocaciones. Entre ambos brazos de la tijera siempre tiene que haber un agujero más que el número de espacios entre ellos que se había calculado. Para evitar errores en la división hay que tener cuidado al seguir dividiendo, de que la manivela gire siempre por error, habrá que retroceder suficientemente la manivela para eliminar la acción del recorrido muerto, y entonces volver a girar hacia delante. También pueden realizarse por el procedimiento indirecto divisiones que vayan dadas en forma de ángulo.
Figura 23: Discos de agujeros
Figura 24: Empleo de la tijera en la división
Las operaciones de cálculo se ejecutan tomando como base la relación existente entre el tornillo sinfín y el número de dientes de la corona. La regla para determinar el número de vueltas de la man ivela, el número de agujeros y la circunferencia de agujeros del disco divisor, así: Consideremos la relación 1/40, o sea que la corona tiene 40 dientes y el tornillo sinfín u na entrada. Cuando hayamos dado una vuelta en el tornillo sinfín, la corona habrá desplazado un diente y el husillo 1/40 de vuelta. Si hacemos girar la manivela 20 vueltas, la corona se habrá desplazado 20 dientes, y por lo tanto, el husillo con la pieza habrá dado ½ vuelta. Para saber el número de vueltas que se deben dar a la manivela con objeto de lograr un determinado número de divisiones en el husillo, aplique la siguiente fórmula: F=K N F = número de vueltas de la manivela K = número de dientes de la corona N = número de divisiones por efectuar División Angular La división angular es otro de los sistemas de división que se pueden realizar con la ayuda del cabezal divisor universal, cuando la medida entre divisiones sobre una circunferencia está dada en grados y minutos. El ángulo entre divisiones tiene su vértice en el centro de la pieza.
División en grados: Como el husillo del cabezal gira 360 grados en una vuelta, en una sola vuelta de la manivela gira 360/40 = 9 grados (con una relación de 1/40) Por tanto, si se quiere desplazar un número determinado de grados, se aplica la siguiente fórmula: F=G A F = número de vueltas de la manivela
G = valor del ángulo entre divisiones A = giro de la manivela en una vuelta (9 grados) División diferencial La división diferencial constituye una ampliación del procedimiento indirecto de división. Se emplea en lo casos en que no es posible la división indirecta por no existir en ninguno de los discos los agujeros, las circunferencias de agujeros necesarias. Se elige por ello un número auxiliar de división (T´) que pueda ser obtenido por división indirecta y que pueda ser mayor o menor que el número pedido (T). La diferencia resultante (T´ - T) se compensa mediante un movimiento de giro del disco de agujeros se produce partiendo del husillo del cabezal a través de ruedas de cambio. Debe marchar paralelamente al movimiento de la manivela de división cuando T´ es mayor que T, tener sentido opuesto cuando T´ se eligió menor que T. En la división diferencial el disco de agujeros no debe quedar sujeto a la carcasa mediante la clavija de fijación, tal como suceda en la división indirecta (Figura 25). Tiene que poder girar, con la clavija suelta.
Figura 25: Divisor diferencial.
Fresado de ranuras espirales En el fresado de ranuras (ranuras helicoidales), como por ejemplo en la fabricación de fresas con un dentado especial, de escariadores, de brocas espirales, así como de brocas helicoidales, es necesario que el útil realice durante el proceso de fresado un movimiento rectilíneo y uno de rotación. El movimiento rectilíneo de avance se realiza por medio del husillo de mesa. El movimiento uniforme de giro se produce partiendo del husillo de mesa, a través de ruedas de cambio, ruedas cónicas, ruedas rectas, disco de agujero, clavija divisora, tornillo s in fin y rueda helicoidal, sobre el husillo del cabezal divisor (Figura 26). No pueden proveerse de ranuras espirales nada más que las piezas cuya división pueda realizarse por el método indirecto. En el fresado de ranuras helicoidales hay que elegir la relación de dientes de las ruedas de cambio de tal modo que el avance de la mesa para una revolución completa de la pieza sea igual al paso pedido para la hélice.
Figura 26: Fresado de ranuras helicoidales.
La pieza tiene que colocarse mediante basculación de la mesa de la máquina oblicua al eje de la pieza con oblicuidad igual al ángulo de posición o de ajuste b . Esto no resulta posible de conseguir nada más que en una fresadora universal o en una máquina fresadora dotada de un cabezal basculante. Si las piezas han de llevar varias ranuras espirales, tendrá que realizarse la división de la distintas ranuras igualmente con el cabezal divisor. Con objeto de disminuir la proporción, a veces importante, de los tiempos invertidos en la de fresar, así como para satisfacer las más altas exigencias en c uanto a precisión, se emplean aparatos divisores ópticos, hidráulicos, neumáticos y electro-automáticos. EJERCICIO DE APLICACIÓN División Indirecta En una pieza montada en un divisor universal cuya corona posee 50 dientes, es decir con una relación 1/40, encuentre el número de vueltas que se deben dar a la manivela para hacer 4 divisiones a igual distancia. Aplicamos la fórmula: F=K N F = número de vueltas de la manivela = ? K = número de dientes de la corona = 50 N = número de divisiones por efectuar = 4 ® F = 50 = 12 1/2 4 ® F = 12 1/2 Es necesario dar 12 vueltas completas más una fracción de ½ vuelta. Las vueltas enteras se dan partiendo de un agujero cualquiera del plato divisor, y volviendo al mismo. Para la fracción de vuelta se necesita disponer de un círculo cuyo número de agujeros sea múltiplo de la fracción.
CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES DEL MECANIZADO EN LOS TORNOS Fines y esencia del mecanizado en los tornos El mecanizado con arranque de viruta (torneado, taladrado, fresado rectificado), etc., tiene una amplia aplicación entre los distintos métodos de fabricación de piezas para máquinas, mecanismos, instrumentos y otros artículos. Consiste, esencialmente, en elaborar nuevas superficies mediante deformación y separación ulterior de las capas superficiales del material formando virutas. En los tornos se fabrican árboles, poleas, ruedas dentadas y otras piezas semejantes, llamadas cuerpos de revolución (fig. 1, a-c). Las herramientas para el mecanizado de las piezas brutas son las cuchillas, brocas, avellanadores, escariadores, machos de roscar, etc. Por medio del mecanizado en el torno ( torneado ) se puede obtener piezas de superficies cilíndricas, cónicas, de forma y planas, así como tallar la rosca, cortar los chaflanes y trabajar los radios
PIEZAS DE TIPO OBTENIDAS POR EL MECANIZADO EN LOS TORNOS:
FORMAS DE LAS SUPERFICIES OBTENIDAS POR MEDIO DEL MECANIZADO:
a) árbol escalonado; b) poleas; c) rueda dentada (engranaje).
1) cilíndrica; 2) de radio 3) chaflán; 4) plana (de cara); 5) de forma; 6)cónica; 7) de rosca.
MECANISMOS Y PIEZAS FUNDAMENTALES DEL TORNO La bancada (4), es la base sólida de hierro colado donde se montan los mecanismos: principales del torno. La parte superior tiene dos guías de forma plana y dos de forma prismática para el desplazamiento de los mecanismos móviles del torno: el carro-soporte y el cabezal móvil. La bancada está instalada en dos pies. El cabezal fijo (1), es una caja de hierro colado que tiene en su interior el órgano principal del torno llamado husillo, que es un árbol hueco y la caja de velocidades. En el extremo derecho del husillo se fijan los dispositivos que aprietan la pieza a trabajar. El husillo es accionado mediante un motor eléctrico situado en el pie izquierdo a través de la transmisión por correas trapezoidales y el sistema de ruedas dentadas y acoplamientos en el interior del cabezal fijo. Los movimientos de avance se pueden ejecutar a mano o mecánicamente - El avance mecánico lo recibe el carro-soporte desde el husillo guiador o desde el husillo patrón (al filetear la rosca).
El carro-soporte (6), consta de la corredera, la cual se desplaza sobre las guías de la bancada, del mandil donde se encuentra el mecanismo para transformar el movimientos rotativo dé los husillos guiador y de avance en movimientos rectilíneo del carro-soporte, del mecanismo del carro transversal, del mecanismo del carro de cuchilla (superior) y del mecanismo portacuchillas. La caja de avances (3), es un mecanismo que transmite el movimiento giratorio desde el husillo principal a los husillos de avance y guiador y que regula la velocidad del movimiento de avance del carro-soporte (la dimensión del avance). El movimiento de rotación se transmite a la caja de avances desde el husillo principal mediante el mecanismo de inversión y la guitarra con las ruedas dentadas cambiables.
La guitarra (2), se emplea para el ajuste del torno a la magnitud requerida del avance o al paso de la rosca a filetear por la combinación adecuada de las ruedas dentadas cambiables. El cabezal móvil (7), se emplea para mantener el extremo derecho de las piezas largas y para fijar y hacer avanzar las herramientas de espiga (brocas, avellanadores y escariadores) El equipo eléctrico del torno está instalado en el armario 8. La conexión y desconexión del motor eléctrico, la puesta en marcha y la parada del torno, el mando de las cajas de velocidades y de avances, el mando del mecanismo de la placa de distribución (mandil), etc., Para la sujeción de la pieza se utilizan en los tornos diferentes dispositivos: platos de arrastre, mandriles extensibles, as abrazaderas, lunetas, mandriles. para verificar -la precisión del mecanizado de las piezas el tornero emplea los pies de rey universales, micrómetros, calibres de tolerancias, plantillas, medidores de ángulos y otros instrumentos de medida. VISTA GENERAL DEL TORNO 1) cabezal fijo con la caja de velocidades; 2) guitarra de las ruedas cambiables; 3) caja de avances; 4) bancada; 5) mandil; 6) carro soporte; 7) cabezal móvil; 8) armario; para el equipo electrónico.
CONCEPTO ACERCA DEL PROCESO DE FORMACIÓN DE LA VIRUTA Las piezas de las máquinas son elaboradas de las piezas brutas. La capa de metal que se arranca de la pieza bruta durante el mecanizado se llama sobreespesor La pieza en bruto es un artículo de la producción de la cual se obtiene la pieza acabada mediante la variación de la forma, dimensiones, grado de aspereza de las superficies y propiedades del material. El proceso de corte es un proceso seguido por fenómenos físicos complejos (deformaciones plásticas y elásticas de la pieza en bruto, desprendimiento de calor, formación del promontorio en la parte de corte de la herramienta), que ejercen gran influencia sobre el trabajo de la herramienta de corte, la productividad del trabajo y la calidad del mecanizado. El proceso de corte en el torno tiene lugar solo cuando se realizan simultáneamente los dos movimientos fundamentales: el movimiento principal I y el movimiento de avance II.
MOVIMIENTOS EJECUTADOS POR EL TORNO Y SUPERFICIES EN LA PIEZA DE TRABAJO
Torneado Exterior; b) Al Refrentar y Tronzar
1 - Superficie de trabajo; 2 - Superficie de corte; 3 Superficie trabajada; I - Movimiento Principal; II Movimiento de Avance
El movimiento principal y el que consume la mayor parte de la potencia del torno es el movimiento de rotación de la pieza. AL aproximar la cuchilla a la pieza en rotación, se tornea en ella una ranura anular, y para tornear toda la superficie cilíndrica es necesario desplazar la cuchilla a lo largo del eje de la pieza. El movimiento de avance es el movimiento progresivo de la cuchilla que garantiza una penetración de la misma en nuevas capas de metal. En la pieza a trabajar se distinguen las siguientes superficies: de trabajo , que es la superficie de donde se debe quitar la capa de metal; trabajada , que es la superficie que resulta en la pieza después de arrancar la capa de metal (viruta), y de corte, que se forma directamente en la pieza por el borde cortante de la cuchilla. La superficie de corte puede ser cónica, cilíndrica, plana (frontal) y de forma, de acuerdo a como sea el borde cortante de la cuchilla y su disposición respecto a la pieza. PROCESO DE FORMACION DE VIRUTA: 1- Pieza a Trabajar; 2- Elementos de Viruta; 3- Cuchilla.
Herramienta de Corte (la cuchilla ), es decir, una cuña que penetra, bajo la acción de la fuerza P transmitida por el mecanismo de trabajo del torno, en la capa superficial de la pieza, comprimiéndola al mismo tiempo (fig. 5). En esta capa comprimida surgen esfuerzos internos, y cuando estos superan, por la penetración siguiente de la cuchilla, las f uerzas cohesivas entre las moléculas del metal, el elemento comprimido 2 se rompe y se desliza hacia arriba por la superficie de trabajo de la cuchilla. El movimiento siguiente de la cuchilla comprime, rompe y desplaza los elementos inmediatos del metal formando la viruta. TIPOS DE VIRUTA
a- De Elementos; b- Escalonada; cFluida Continua de Espiral; d- Fluida Continua de Cinta; Fraccionada
TIPOS DE VIRUTA Según las condiciones del maquinado y del material a trabajar resulta la viruta de varias formas.
La viruta de elementos (viruta de cortadura) se obtiene al trabajar metales duros y poco dúctiles (por ejemplo, acero duro) con bajas velocidades de corte. La viruta escalonada se forma al trabajar aceros de la dureza media, aluminio y sus aleaciones con una velocidad media de corte: Esta representa una cinta con la superficie Lisa por el lado de la cuchilla y dentada por la parte exterior.
La viruta fluida continua se obtiene al trabajar aceros blandos, cobre, plomo, estaño y algunos materiales plásticos con altas velocidades de corte. La viruta fraccionada se forma al cortar materiales poco plásticos (hierro colado, bronce) y consta de trocitos separados Partes, elementos y ángulos de la cuchilla La cuchilla consta del cuerpo (mango o vástago) y de la cabeza (la parte cortante). El mango sirve para sujetar la cuchilla en el portaútil del torno. En la cabeza de la cuchilla se diferencian los siguientes elementos:
- cara de desprendimiento, por la cual se mueve la viruta; -caras de incidencia (principal y auxiliar dirigidas hacia la pieza que se trabaja); - bordes ( filos) cortantes: principal, formado por la intersección de la cara de desprendimiento y la principal de incidencia, y auxiliar, formado por la intersección de la cara de desprendimiento y la auxiliar de incidencia; - el vértice de la cuchilla o sea, el punto de conjugación de los bordes cortantes* principal y auxiliar; puede ser agudo, redondeado o cortado. Para garantizar la capacidad de corte necesaria de la herramienta, obtener la precisión y calidad de acabado requeridas de las superficies de la pieza y también una alta productividad del trabajo, es imprescindible la elección acertada de la geometría de la cuchilla; es decir, la dimensión de los ángulos de la cabeza de la cuchilla. Se diferencian los ángulos en el plano y los ángulos fundamentales de la cuchilla (ángulos de la cuña de trabajo).
Los ángulos en el plano, son aquellos formados por los filos de la cuchilla y la dirección del avance: (fi) es el áng ulo prin cipal en el p lano , el án g u lo en el p lan o .
Los ángulos fundamentales de la cuchilla son: el ángulo de desprendimiento (gamma), el ángulo principal de incidencia (alfa), el ángulo de filo (beta) y el ángulo de corte (delta). El ángulo de inclinación del borde cortante, (lambda) que es el formado entre el borde cortante y la superficie de apoyo de la cuchilla. Los valores numéricos de los ángulos de la cuchilla se toman de acuerdo a las tablas, según las condiciones del mecanizado
Clasificación de las cuchillas para tornos Según la dirección del movimientos de avance se clasifican en cuchillas d e m a n o y cuchillas de mano derecha . izquierda Según la forma y situación de la cabeza respecto al cuerpo, las cuchillas se dividen en rectas, acodadas y alargadas. Por la clase de trabajo a ejecutar se distinguen las cuchillas para cilindrar, de tope, para refrentar (para caras), tronzar, acanalar, perfilar, roscar y mandrinar
Existen las cuchillas para desbastar (para el mecanizado previo) y las cuchillas para acabar (mecanizado definitivo) Las cuchillas pueden ser enteras, fabricadas de un mismo material y c o m p u e s t a s : el mango de acero para construcciones y la parte cortante de la cuchilla de metal especial para herramientas. Las cuchillas compuestas se dividen en Soldadas, con la plaquita de corte soldada y con la plaquita de corte fijada mecánicamente
CLASIFICACIÓN DE LAS CUCHILLAS SEGÚN LA CLASE DE TRABAJO A EJECUTAR: a- Recta para Cilindrar; b- Acodada para Cilindrar; c- De Tope; d- De Refrentar (para caras); e- De Tronzar; f- De Acanalar; g- De Perfilar; h- De Roscar; i- De Mandrilar Orificios Pasantes; j- De Tope para Mandrilar.
Materiales para las cuchillas La parte de trabajo de la herramienta de corte, incluyendo la cuchilla, debe tener alta dureza , alta re si st en ci a té rm ic a al rojo (tener la capacidad de no perder la dureza con temperaturas elevadas), alta resistencia al desgaste (resistencia al frote), así como ser lo suficientemente dúctil (resistencia a las cargas de impacto) Los materiales de los cuales se fabrican las partes de trabajo de las herramientas de corte deben obedecer a los requisitos mencionados. Los materiales de herramientas se dividen en tres grupos: En el primero están los materiales para las herramientas que trabajan a bajas velocidades de corte. A éstos pertenecen los aceros al carbon o para herramientas , con una resistencia térmica al rojo de 250-300 o C. El segundo grupo son los materiales para herramientas que trabajan a velocidades elevadas de corte, los acero s r ápid os , estos aceros adquieren alta dureza, alta resistencia al desgaste y una resistencia térmica al rojo hasta temperaturas de 650 o C. El tercer grupo reúne los materiales para herramientas que trabajan a altas velocidades de corte, los cermets , fabricados como plaquitas de varias dimensiones y formas. Que alcanza una resistencia al rojo de 1000°C. Para el labrado de aceros se emplean las aleaciones duras del grupo de titanio-tungsteno-cobalto (TK): T5K10 para el desbastado y corte interrumpido, T15K6 para el semiacabado y acabado.
DESGASTE Y AFILADO DE LAS CUCHILLAS
Como resultado del rozamiento de la viruta con la cara de desprendimiento de la cuchilla y de las caras de incidencia de la misma con la superficie de la pieza a trabajar, se desgasta la parte de trabajo de la cuchilla. La cuchilla desgastada (embotada) se reafila. Para el afilado de las cuchillas se usa la máquina afiladora-rectificadora. Para garantizar una posición estable de la cuchilla que se afila, en la máquina se encuentra un dispositivo especial llamado apoya manos AL afilar la cuchilla es necesario presionar ligeramente la superficie que se afila contra la muela en rotación y, para que el desgaste de esta última sea más uniforme y la superficie que se afila resulte plana, la cuchilla se debe desplazar continuamente a lo largo de la superficie de trabajo de la muela. Se afilan primeramente las caras principales y auxiliares de incidencia, a continuación la cara de desprendimiento y el vértice de la cuchilla. Después del afilado se efectúa el afinado de la cuchilla, consistente en el esmerilado de las caras de desprendimiento a incidencia en una parte estrecha a lo largo del borde cortante, lo que garantiza la rectificación del filo y la elevación de la durabilidad de la cuchilla. El acabado de afinado se efectúa en las muelas de acabado de diamantes. La geometría de la cuchilla después del afilado se comprueba con plantillas especiales, transportadores de ángulos y otros instrumentos. El afilado de las cuchillas lo tienen que realizar solamente aquellos obreros que conozcan las instrucciones sobre la técnica de seguridad Para trabajar con la máquina afiladora hay que observar los siguientes requisitos de seguridad:
Antes de comenzar el afilado de la herramienta hay que asegurarse del buen estado de lodos los mecanismos y dispositivos de la máquina, incluso de la cubierta protectora de la muela y el sentido correcto de rotación de la misma (la muela debe girar hacia la cuchilla); comprobar la colocación correcta del apoya manos: la holgura entre la cara de trabajo de la muela y el extremo del apoya manos no debe exceder de 3 mm. Se permite una nueva colocación del apoya manos solamente después de que la muela esté parada por completo; se prohíbe trabajar en una máquina de afilar sin apoya manos ni cubierta protectora; durante el afilado se debe cerrar la zona del afilado instalando una pantalla protectora transparente o ponerse gafas protectoras.
Es imprescindible observar las siguientes reglas para el use de las cuchillas:
Antes de conectar el avance, es necesario apartar la cuchilla de la pieza, lo qua protege el borde de corte contra el desmenuzamiento; Se recomienda afilar periódicamente la cuchilla con una barra abrasiva de grano fino directamente en el portacuchillas, lo qua alarga la duración de servicio de la cuchilla; Se prohíbe dejar qua el borde de incidencia de la cuchilla se embote considerablemente, es necesario reafilar esta última antes de qua comience a destruirse el borde de corte, o sea, con una anchura de la partes desgastada de la cara de incidencia principal de la cuchilla de 1 . . . 1,5 mm; Se prohíbe emplear las cuchillas como guarniciones, La cuchilla de aleación dura se debe entregar al almacén, cuando la plaquita de aleación dura se ha separado del mango. Se prohíbe colocar las cuchillas sin orden (en montón) en la caja para las herramientas.
CONCEPTO DEL RÉGIMEN DE CORTE DURANTE EL TORNEADO
El proceso de corte se caracteriza por un régimen determinado. Los elementos que lo constituyen son la profundidad de corte, el avance y la velocidad de corte. La profundidad de corte t es la dimensión de la capa eliminada en una pasada de la
cuchilla, perpendicular a la superficie trabajada. Durante el torneado longitudinal exterior la profundidad de corte se determina como la mitad de la diferencia entre el diámetro de la pieza en bruto D (superficie de trabajo) y el diámetro de la superficie trabajada d: Durante el mandrinado (fig. 16, b) la profundidad de corte es igual a la mitad de la diferencia entre el diámetro del orificio después del maquinado y el diámetro del orificio antes del maquinado. Durante el refrentado la profundidad de corte es igual a la dimensión de la capa que se corta, medida en la dirección perpendicular a la cara trabajada (fig. 16, c) y durante el acanalado y tronzado la profundidad de corte es igual a la anchura de la ranura formada por la cuchilla (véase fig' 16, d). El avance (más exactamente la velocidad de avance) es la dimensión del desplazamiento
del borde de corte de la cuchilla en dirección del avance por una revolución de la pieza en trabajo (s mm/rev. fig. 17). Durante el torneado se distinguen el avance longitudinal , dirigido a lo largo del eje de la pieza a tornear; el avance transversal , en dirección perpendicular al eje de la pieza; el avance inclinado bajo un ángulo con relación al eje de la pieza (durante el mecanizado en el torno de una superficie cónica). La velocidad de corte v es el recorrido que hace el punto de la superficie de corte más
alejado del eje de rotación con relación al borde de corte de la cuchilla por unidad de tiempo (m/min). La velocidad de corte depende de la frecuencia de rotación y del diámetro de la pieza que se trabaja. Cuanto mayor sea el diámetro D de ésta, tanto más alta será la velocidad de corte con una misma frecuencia de rotación, puesto que el recorrido que hace el punto A de la superficie de corte (fig. 18) por una revolución de la) pieza (o por minuto) será mayor que el recorrido que hace el punto La magnitud de la velocidad de corte se puede determinar por medio de la fórmula
D es el diámetro mayor de la superficie de corte en mm; n , la frecuencia de rotación de la pieza a trabajar (r.p.m.).
Si se conoce la velocidad de corte v , tolerable por las cualidades de corte de la herramienta y el diámetro de la pieza a trabajar D , se puede determinar la frecuencia de rotación requerida de esta última y ajustar para esta frecuencia e1 husillo:
r.p.m.
ORGANIZACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL PUESTO DE TRABAJO DEL TORNERO es una parte del área de producción del taller en la que se sitúa un EL pu esto de trabajo obrero o más y provista de los equipos tecnológicos operados por ellos, herramientas y dispositivos necesarios (para un tiempo limitado). La preparación del puesto de trabajo debe garantizar un gasto mínimo de tiempo, una cantidad mínima de movimientos y esfuerzos para ejecutar el trabajo, menor cansancio, elevada capacidad de trabajo del obrero, así coma seguridad de trabajo y utilización económica de los medios de producción. En la planificación del puesto de trabajo del tornero influyen las dimensiones máximas y la destinación del torno, las medidas y peso de las piezas a trabajar, así como el tipo de producción. Para producir por unidad o en serie, cuando se tienen que mecanizar diversas piezas brutas, se coloca en el puesto de trabajo un armario para las herramientas y el tablón. Las piezas a trabajar y las piezas acabadas se colocan en el tablón, los accesorios de grandes dimensiones se colocan en un estante inferior del tablón' Si se tienen que mecanizar principalmente cilindros fijados entre las puntas, es más conveniente colocar el tablón con las piezas hacia la izquierda y el armario para las herramientas a la derecha del obrero, puesto que la pieza a trabajar se instala entre las puntas con la mano izquierda' Cuando se. Más abajo se colocan sucesivamente las herramientas de corte, adaptadores, puntas, abrazaderas, almohadillas. El puesto de trabajo debe mantenerse limpio. La suciedad y el desorden conllevan pérdidas del tiempo de trabajo, defectos de producción, accidentes, paro y desgaste prematuro del torno. Los locales de trabajo deben estar equipados con dispositivos a instalaciones seguras para garantizar la evacuación del aire y la afluencia del aire limpio.
OBSERVACIÓN:
El puesto de trabajo debe mantenerse limpio. La suciedad y el desorden conllevan pérdidas del tiempo de trabajo, defectos de producción, accidentes, paro y desgaste prematuro del torno. En el puesto de trabajo el suelo debe estar liso y impio, si n manchas de aceite o de líquido lubricante y refrigerante. Los locales de trabajo deben estar equipados con dispositivos e instalaciones seguras para garantizar la evacuación del aire y la afluencia del aire limpio. La temperatura del taller debe ser de 15… 18o C.
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ÁNGULOS DE LA CUCHILLA EN EL PLANO
- Principal; - Auxiliar
ÁNGULOS FUNDAMENTALES DE LA CUCHILLA - Principal de Incidencia; - De Filo (de afilado); - De Desprendimiento; - De Corte a))))n)) b c) TIPOS DE CUCHILLAS SEGÚN LA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO DE AVANCE: a- De Mano Izquierda; b- De Mano Derecha FORMAS DE LAS CABEZAS DE LAS CUCHILLAS: a- Recta; b- Acodada; c- Alargada CLASIFICACIÓN DE LAS CUCHILLAS SEGÚN EL PROCEDIMIENTO DE SUJECIÓN DE LA PARTE CORTANTE a- Entera; b- Soldada; c- Con la Plaquita Soldada; d- Con Sujeción Mecánica de la Plaquita.
