Cepilladora 1.1. Limadora o cepillo de codo
1.1.1. Generalidades Es una máquina herramienta para el mecanizado de piezas por arranque de viruta, mediante el movimiento lineal alternativo de la herramienta. La mesa que sujeta la pieza a mecanizar, realiza un movimiento de avance transversal para realizar determinados trabajos, como la generación de una superficie plana, de ranuras equidistantes, asimismo, también es posible desplazar verticalmente la herramienta o la mesa, manual o automáticamente, para aumentar la profundidad de pasada. Es una máquina-herramienta con movimiento principal de traslación que se realiza en sucesivos ciclos de avance y retroceso de la herramienta. En el avance, la herramienta elimina material, mientras que en el retroceso vuelve a su posición inicial de ciclo sin eliminación de material.
1.1.2. Diferencias entre limadora o cepilladora de codo y la cepilladora Las principales diferencias entre la limadora o cepillo de codo y la cepilladora de mesa son 2: a) En la limadora o cepillo de codo el movimiento principar de avance lo realiza la herramienta, mientras que la pieza solamente realiza los movimientos secundarios de avance transversal y de penetración, mientras que en la cepilladora de mesa, el movimiento principal los realiza la pieza mientras que la herramienta solamente realiza los movimientos secundarios, de avance transversal y de penetración.
Limadora
b) En la limadora solamente se monta una herramienta que trabajaría en la carrera de avance del carnero y retrocedería a su posición original sin trabajo, mientras que en la cepilladora de mesa, se pueden montar varias herramientas con la Cepilladora posibilidad de que estas trabajen una en la carrera de avance y otra en la de retroceso o varias en la carrera de avance. Partes principales y funcionamiento. Limadora Una limadora puede ser esquematizada de la siguiente forma:
•
Bancada: Es el elemento soporte de la máquina, aloja todos los mecanismos de accionamiento, suele ser de fundición y muy robusta. Está provista de guías horizontales sobre las que deslizan el carnero y dos guías verticales sobre las que puede desplazarse verticalmente la mesa.
•
Carnero o carro: Es la parte móvil de la máquina, realiza un movimiento rectilíneo alternativo, se desliza sobre guías horizontales situadas en la parte superior de la bancada y en cuya parte frontal hay una torreta provista de un portaherramientas en el que se fija la herramienta de corte.
•
Guías
•
Motor de accionamiento: El motor de accionamiento suministra la potencia requerida para el mecanizado, que se realiza gracias al movimiento alternativo del carnero. Los valores de potencia oscilan entre 1 Kw. y 8 Kw. según las dimensiones de la máquina-herramienta. El movimiento alternativo de traslación se consigue mediante un mecanismo de colisa, esquematizado.
•
Mecanismo de accionamiento del carnero: Hay varios tipos de mecanismos de accionamiento del carnero: Por cremallera, por palanca oscilante, biela-manivela o hidráulico. El más utilizado es por colisa o accionamiento biela-manivela. Este mecanismo conecta el motor de accionamiento a una rueda o volante que gira con una velocidad angular constante. A su vez esta rueda, mediante un saliente regulable en distancia al eje de rotación de la rueda, obliga el movimiento en vaivén de una horquilla cerrada que tiene su extremo inferior anclado a un punto fijo, situado en el mimo plano vertical que el propio eje de rotación de la rueda. La horquilla va unida en su extremo superior a un elemento móvil en forma de U, que se desplaza, obligado por una guía, según una dirección contenida en el plano horizontal. Este elemento es solidario al carnero y le proporciona su movimiento de traslación en avance y retroceso.
El perfil de velocidades del elemento móvil y del carnero, se encuentra esquematizado en el esquema anterior, y a partir de él, puede observarse que la velocidad de corte v, no es constante, ya que comienza con valores iniciales nulos en los extremos de los recorridos, hasta alcanzar los valores máximos durante los recorridos de avance (+v) y retroceso (-v).
El valor máximo de la velocidad en el retroceso, es mayor que el valor máximo de la velocidad durante el avance. Asimismo el tiempo empleado en el retroceso es menor que el empleado durante el avance. •
Porta herramientas: Es la parte sobre la cual se fija la herramienta de corte. Esta provisto de un sistema (charnela) por el cual la herramienta se repliega el la carrera de retroceso para no incidir sobre la pieza.
•
Mesa: Sobre las guías verticales de la parte frontal de la bancada se apoya un carro provisto de guías horizontales sobre las que de desplaza la mesa propiamente dicha, por tanto puede moverse verticalmente por desplazamiento vertical del carro. El accionamiento de la mesa puede ser mecánico o hidráulico. El movimiento de avance de la herramienta es automático. 1.1.3. Herramientas de corte: La herramienta es de tipo monofilo, y similar a la empleada en operaciones de torneado, se encuentra sujeta en el extremo delantero del carnero, pudiendo ser regulada su posición en altura a fin de poder efectuar el movimiento de penetración. Existen diferentes tipos de herramientas en función de la finalidad para la cual están diseñadas: Herramientas para desbaste, herramientas para acabado, herramientas de izquierdas, herramientas de forma, herramientas para operaciones especiales, para esquinas… Dependiendo del material por el que se constituyen se pueden
agrupar en: herramientas de acero rápido para herramientas HS, acero extrarrápido al cobalto HSS, o metales duros con base de carburo metálico. La herramienta es de tipo monofilo y de aspecto parecido a la del torno, con la particularidad de que es más robusta y sus ángulos de corte son distintos.
1.1.4. Operaciones da trabajo: Las operaciones más habituales realizada en la limadora es la de planificado en desbaste de superficies planas. Para ello la herramienta recorre en sucesivas carreras de ida y vuelta de longitud L, toda la superficie de la pieza a mecanizar de anchura B. Los trabajos mas frecuentes que pueden realizarse con una limadora son: o o o o o
Mecanizado de superficies planas horizontales Mecanizado de superficies planas verticales Mecanizado de superficies planas inclinadas Ranurados, chaflanes, formas especiales, escalones… Mecanizado de engranajes
El trabajo en la limadora no permite obtener buenos acabados superficiales, siendo normalmente desarrollado como una operación de desbaste previa a otras operaciones de acabado realizadas en otras máquinas-herramienta tales como la fresadora.
1.1.5. Movimientos de trabajo A) movimiento principal: lo tiene la herramienta, que al trasladarse linealmente sobre la pieza provee la velocidad de corte Vc, en m/min. B) movimientos secundarios: los tiene la pieza y son el de avance f lateral en mm/carrera y la profundidad de pasada d. 1.1.6. Fijación de la pieza. La sujeción de la pieza se realiza o bien por bridas de sujeción directamente a la mesa de trabajo o bien mediante una mordaza anclada con anterioridad a la mesa.
1.1.7. Parámetros de corte En el limado, los parámetros y variables de corte, así como las expresiones que los relacionan, son análogos a los definidos para las operaciones de torneado, con la salvedad, de que la velocidad de corte es de traslación. En la figura quedan representados: el ancho de corte (b), el espesor de viruta in deformada (ac), la profundidad de pasada (ap), el avance (f), la sección de viruta in deformada (Ac), el ángulo de posición (kr), la velocidad de corte (v), la dirección de la velocidad de avance (vf), y el ancho de la pieza (B).
Algunas expresiones que relacionan estos parámetros son: Sección de viruta:
Ac= b ac = f ap
Velocidad de corte: En este caso, y debido al mecanismo de accionamiento, la velocidad de corte no es constante. En la práctica suele tomarse un valor medio para dicha velocidad en cada una de las dos carreras, avance y retroceso, considerándose constante a lo largo de las mismas. En la figura 30 se representan dichos valores medios como va y vr.
Velocidad de avance: En este caso no es una velocidad continua ya que se produce intermitentemente entre cada carrera de ida y vuelta. No puede por tanto hablarse de una velocidad de avance propiamente dicha, aunque sí tiene sentido hablar de la dirección de la velocidad de avance. Velocidad de corte:
Volumen de material eliminado por unidad de tiempo: &z =Ac v = f ap v Fuerza de corte: (paralela a la dirección de la velocidad v): Fc = ks Ac
Potencia requerida en el proceso: Pot = &W = Fc v = ks &z Tiempo de mecanizado:
La cepilladora
1.1.8. Generalidades Cuando la pieza es larga (mas de 700mm), la máquina usada es la cepilladora, ya que en esta, el movimiento alternativo lo tiene la mesa, en tanto la herramienta montada en un puente entre dos columnas tiene los movimiento secundarios. De esta forma la máquina realiza un mejor trabajo que la limadora donde el carnero debería sobresalir en un voladizo muy grande, que haría el trabajo impreciso, debido a la flexión. Estas máquinas pueden alcanzar grandes dimensiones (entre 2 y 10 m de largo).
Tiene un funcionamiento cinemáticamente similar al de la limadora, de ahí que su campo de aplicación sea también el trabajo en desbaste de superficies planas o de ranuras. A diferencia de la limadora, el movimiento principal lo lleva la pieza, siendo la velocidad de corte constante durante los semiperiodos de avance y retroceso. Las dimensiones del cepillo son mayores que las de la limadora, y por lo general, se emplea en el mecanizado de piezas de mayor tamaño. 1.1.9. Tipos de cepilladoras: El más empleado es el de dos montantes, dotado de uno o dos carros portaherramientas con movimiento independiente. Hay también cepilladoras especiales como son las cepilladoras copiadoras, las cepilladoras fresadoras y las cepilladoras de dos sentidos de corte. 1.1.9.1.
Cepilladoras de dos montantes (cepilladora de puente.)
Son los tipos más usados porque ofrecen gran solidez. Se componen principalmente de una bancada de fundición, a los lados se levantan los montantes C (uno a la derecha y otro a la izquierda).
Sobre la bancada van las guías para el desplazamiento de la mesa B, dicha mesa, que debe llevar la pieza a trabajar, puede trasladarse con movimiento alternativo de avance y retroceso. Los montantes C llevan también guías laterales para el deslizamiento del travesaño D, que puede regularse en la altura mediante la rotación simultánea de dos husillos. A lo largo de dicho travesaño puede deslizarse, a su vez, un carro que lleva el carro portaherramientas y que
realiza el movimiento transversal intermitentemente, según los desplazamientos proporcionales obtenidos al final de la carrera de retroceso de la mesa.
1.1.9.2.
Cepilladoras de un montante
Se emplean para el planeado de superficies de piezas muy grandes que no caben entre los dos montantes de una de las cepilladoras anteriormente descritas. Las características de estas máquinas son iguales a las ya expuestas, con la diferencia del travesaño, que se encuentra en voladizo y debe ser más robusto, a fin de soportar y evitar la vibraciones durante el arranque de viruta.
1.1.10. Movimientos de trabajo Los movimientos de trabajo de esta máquina son: o Movimiento de corte por desplazamiento longitudinal de la pieza. o Movimiento de avance por desplazamiento transversal de la herramienta. o Movimiento de profundidad de pasada por desplazamiento vertical de la herramienta. Movimientos de la herramienta: A la herramienta se le puede dar movimiento en dos direcciones, una en dirección transversal que se consigue por la traslación de carro portaherramientas sobre el puente y un movimiento vertical, que se puede conseguir o bien desplazando verticalmente el puente o desplazando verticalmente el carro portaherramientas. Movimientos de la pieza: En las cepilladoras el movimiento de corte se obtiene moviendo la pieza solidamente fijada sobre la mesa por debajo de la herramienta. Este movimiento generalmente es más lento en la carrera de corte que en la de retroceso, estando ambas velocidades aproximadamente en relación de 1,5 a 4. El movimiento de la mesa sobre la que va situada la pieza puede de varios tipos: Por tornillo y cremallera, por engranaje y cremallera, por tornillo y tuerca o hidráulicamente.
1.1.11. Partes constituyentes La bancada: Es la parte más robusta de la máquina soporta todo el conjunto y debe absorber las vibraciones que se producen en los cambios de sentido de movimiento de la mesa, que se desliza sobre guías. La calidad de ejecución de estas guías es de lo que depende en gran parte la precisión de la máquina. La mesa: Es la parte de la máquina sobre la que se fijan las piezas que se han de trabajar. Va provista de agujeros o ranuras para enganchar los accesorios de fijación de las piezas que han de ir firmemente sujetas a la mesa. También deben ser robustas para resistir el peso de las piezas y los esfuerzos desiguales que producen los medios de fijación de las piezas. Los montantes: Situados uno a cada lado de la bancada tienen por objeto sostener el puente que soporta el carro portaherramientas. También se fabrican cepilladuras de un solo montante, que debe ser mucho más robusto, ya que no sólo estará sometido a flexión sino también a torsión. El travesaño o frontón: Es la parte superior de la máquina, une los dos montantes y asegura su paralelismo e inmovilidad. En el puente o brazo Al carro portaherramientas desliza apoyado en el puente que une los dos montantes. Cabezales porta herramientas: (superiores y laterales). Son totalmente iguales a los de la limadora, soportan las herramientas de corte y están equipadas con una charnela que levanta la herramienta para librar la pieza durante la carrera de retroceso de la mesa ya que de no hacerse se corre el riesgo de despostillar o desafilar la herramienta. Algunas cepilladoras cuentan con 2 o 4 portaherramientas en cada bastidor de la maquina pudiéndose montar 2 o 4 herramientas al mismo tiempo 1.1.12. Amarre de las piezas Generalmente en piezas de gran tamaño que se maquinan en el cepillo de mesa Esta máquina se presta para trabajar piezas de hasta 8000 mm de longitud no se utilizan prensas ya que serían de dimensiones extremosas, para esto se recomienda la utilización de bridas, tornillos, tirantes o soportes especiales, diseñados especialmente para un trabajo específico.
1.1.13. Parámetros de corte, herramientas y operaciones de trabajo Los parámetros de corte, las herramientas y las operaciones de trabajo son totalmente iguales a las anteriormente descritas para la limadora, con la salvedad de en la cepilladora la mesa no es inclinable y se pueden montar varias herramientas y realizar trabajo en la carrera de avance y retroceso.
La mortajadora 1.2. Mortajadora Cinemáticamente trabaja de forma idéntica similar a la de la limadora o el cepillo, llegándose a considerar cepilladora vertical. Todo lo indicado para la limadora resulta igualmente aplicable a la mortajadora, excepto que el plano en el que se produce el movimiento principal de corte es vertical. Las mortajadoras al igual que en las cepilladoras y limadoras y en general todas las máquinas herramientas de movimiento alternativo tienen poco rendimiento, pues no pueden emplearse con grandes velocidades de corte porque las fuerzas de inercia se oponen a los cambios de sentido de marcha, además de las pérdidas de tiempo de trabajo que suponen los tiempos muertos de las carreras de retroceso.
1.3. Movimientos de corte Los movimientos de trabajo de la mortajadora son: • •
Movimiento de corte: por desplazamiento longitudinal o vertical de la herramienta. Movimiento de profundidad de pasada: por desplazamiento longitudinal o axial de la pieza.
Cuando se mecaniza con la mortajadora, se considera como movimiento de avance el movimiento transversal o axial de la pieza. Que posibilita el mecanizado
de superficies planas paralelas a la dirección de corte. El eje de desplazamiento de la mortajadora es vertical por lo que permite el mecanizado de piezas verticales de mayores dimensiones que la limadora, así como el trabajo de ranuras interiores en particular para el maquinado de formas internas complejas. 1.4. Trabajos de la mortajadora La disposición de la herramienta en la mortajadora, facilita el mecanizado de ranuras tanto exteriores como interiores, ya que fueron creadas principalmente para la ejecución de ranuras en cubos de poleas, volantes, etc. Pero también se emplean para contornear matrices, levas, placas para taller, engranajes, etc.
Las operaciones realizables son similares a las que realizas la limadora, pero con mayor potencia de arranque de material por el mayor apoyo que proporciona la mesa a las piezas sobre las que incide verticalmente la herramienta. Las operaciones son las siguientes: • Planeado de superficies planas. • Ranurados interiores y exteriores.
• Estriados. • Contorneados. • Perfilados. • Tallado de dientes rectos. • Tallado de chaveteros También se emplea para el desbaste y semiacabado de matrices, mecanizado de grandes piezas y tallado de dientes rectos interiores o exteriores en piezas de grandes dimensiones. 1.5. Tipos de mortajadoras El tipo principal es la mortajadora ordinaria, que puede ser de cabezal fijo (llamada vertical) y orientable (llamada inclinada). Dentro de esta clase de mortajadoras, construyen las de alta precisión de carrera corta para trabajos delicados. Las mortajadoras punzadoras, parecidas a las ordinarias pero de mayor potencia y la especialidad del trabajo. Las mortajadoras sobre pórtico, se utilizan para mecanizar piezas grandes como bastidores de locomotoras, etc. Están formadas por una mesa de grandes dimensiones sobre la que se desliza un pórtico que soporta el portaherramientas. Además de su mayor tamaño y de su forma exterior se diferencian de las ordinarias en que el movimiento de avance se consigue por el movimiento del pórtico. Las mortajadoras transportables, se emplean para mecanizar piezas de muy grandes dimensiones como tapas de turbinas, bancadas de laminadores, etc. 1.6. Parámetros de corte Fuerza de corte y potencia absorbida por la mortajadora: Se calculan igual que en las limadoras, siendo la Fuerza: F=K.p.a y la potencia: P = k.p.a.v (CV) Siendo: K; fuerza específica de corte. p; profundidad de pasada. a; avance. v; velocidad de corte. p; rendimiento que varía de 0,6 a 0,8.
La Brochadora 1.7. Brochadora: Es una máquina-herramienta con movimiento principal de traslación que, a diferencia de las otras máquinas-herramienta descritas, emplea una herramienta multifìlo denominada brocha o aguja de brochar. Mecaniza superficies paralelas a su generatriz en una sola pasada de movimiento rectilíneo. El brochado se emplea principalmente para la realización de formas poligonales partiendo generalmente de agujeros cilíndricos, pero también se emplea para la obtención de ranuras de chaveteros. Otra aplicación interesante es el mecanizado de superficies helicoidales en un tiempo 20 veces menor que el que precisa con otros procedimientos, obteniéndose además un trabajo más perfecto. 1.8. Componentes principales: Bancada: Es el soporte general de la máquina y alberga todos los elementos de transmisión de la potencia del motor al brazo tractor o impulsor. Mesa: Sirve para apoyar la pieza que se ha de mecanizar, no es preciso ningún procedimiento de sujeción de la pieza pues la herramienta ejerce sobre ella un esfuerzo de tracción que la aprieta contra la mesa. Brazo tractor o impulsor: Según tire o empuje y es el órgano que transmite el movimiento rectilíneo. Herramienta para el brochado: Brochas: La herramienta es la pieza fundamental de la brochadora hasta el punto de que puede considerarse que la máquina no es más que un dispositivo para proporcionar el sencillo movimiento rectilíneo a la brocha, que por sí sola realiza una operación completa de mecanizado. La brocha se diseña ex profeso para cada trabajo.
Las brochas o agujas de brochar, son barras provistas de múltiples hileras de dientes siendo la sección de trabajo de cada hilera un poco mayor que la hilera precedente, lo que produce un pequeño aumento de pasada de hilera a hilera, en su avance, hasta llegar a la dimensión definitiva con el paso de los últimos dientes.
1.9. Tipos de brochadoras: Existen dos clases de brochadoras que se clasifican por la posición en que trabaja la herramienta: • •
Brochadoras horizontales, que son las más corrientes. Brochadoras verticales.
Dependiendo de la clase de trabajo que han de realizar: • •
Brochas para mecanizar interiores las más usadas. Brochas para mecanizar exteriores.
1.10. •
Movimientos de trabajo
Movimiento principal: lo tiene la herramienta, que al moverse axialmente, desarrolla la velocidad de corte (Vc, en m/min.).
•
Movimiento de avance o movimiento secundario: en realidad no es un movimiento pues el equivalente al avance está dado por el incremento de la altura de los dientes (en mm/diente).
•
Movimiento de profundidad de pasada se produce automática y progresivamente a medida que avanza la brocha y es constante para cada herramienta.
1.11.
Parámetros de corte
La velocidad de corte Por lo general es menor que la de los restantes procesos de mecanizado descritos, y depende del diseño de la brocha además del material que esté siendo mecanizado. Es importante resaltar el hecho de que cada brocha puede ser empleada única y exclusivamente en la operación para la cual ha sido diseñada. Siendo una herramienta costosa de fabricar su uso se restringe para series largas o para operaciones en las que la geometría final no puede obtenerse mediante otros tipos de mecanizado convencional. Potencia necesaria para el brochado: La fuerza de corte es:
Donde: w : Ancho de cada hilera de dientes. Puede tener que sumarse los anchos como en el caso de una estría. d: Profundidad de pasada por diente z: N° de dientes ocupados (redondeados al entero inmediato superior)
