Libro Procedimientos de Mecanizado Primero de Bachillerato Industrial 1

COLEGIO TÉCNICO “ECUADOR” PRIMER CURSO - MODULO DE PROCEDIMIENTOS DE MECANIZADO

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Contenido

CAPITULO I: ...................................................................................................................................................... 4 INFORMACION TECNICA DE PARTIDA Y GENERALIDADES ............................................................................... 4 1.1.

Especificaciones Especificaciones de planos, planos, representaciones y simbología simbología .................. ........................... ................... ................... .................. ............. .... 4

1.2.

Normativa Normati va metalúrgica metalúr gica ................................... .................. .................................. ................................... .................................... ................................... .......................... ......... 10

1.3.

Propiedades Propieda des mecánicas de los materiales materi ales ................................... .................. ................................... ................................... ................................ ............... 11

1.4.

Tratamientos Tratam ientos térmicos ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ............................. ............ 18

1.5.

Formas comerciales comercia les de los materiales materia les ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ..................... ... 30

1.6.

Características Caracte rísticas de los perfiles comerciales comercia les .................................. ................. ................................... ................................... ................................ ............... 32

1.7.

Conservación Conserva ción y mantenimiento mantenim iento de primer nivel .................................. ................ .................................... ................................... ....................... ...... 35

1.8.

Elementos Elemento s de ajustaje y reglaje .................................. ................ ................................... .................................. ................................... ................................. ............... 41

CAPITULO II: ................................................................................................................................................... 44 TRAZDO Y MARCADO DE PIEZAS.................................................................................................................... 44 2.1

Trazado y simbología simbologí a ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ............................. ............ 44

2.2

Normas y útiles de trazado traza do ................................... ................. ................................... ................................... .................................... ................................... .................... ... 45

2.3

Instrumentos Instrum entos de medición (generalidades) (genera lidades) ................................. ................ ................................... ................................... ................................ ............... 51

2.4

Elaboración Elabora ción de hojas operacionales operacio nales ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ........................ ...... 61

2.5

Procedimiento Procedim iento de trazado ................................. ............... ................................... ................................... .................................... ................................... ....................... ...... 67

2.6

Procedimiento Procedim iento y herramientas herrami entas de corte manual .................................. ................ .................................... ................................... ....................... ...... 68

CAPITULO III: .................................................................................................................................................. 76 DETERMINACION DE EQUIPOS DE TRABAJO ................................................................................................. 76 3.1

Tecnología Tecnolog ía del mecanizado.............. mecaniza do................................ ................................... ................................... .................................... ................................... ....................... ...... 76

3.2

Máquinas-herrami Máquinas- herramientas entas (generalidades) (general idades) ................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................. 80

3.3

Máquinas-herramientas (torno, fresadora, limadora) .................. ........................... ................... ................... .................. .................. ........... .. 81

3.4

Herramientas Herram ientas de corte ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ............................. ............ 89

3.5

Sistemas de sujeción sujeción para el proceso de mecanizado mecanizado.................. ........................... .................. .................. .................. .................. ............. .... 97

CAPITULO IV: .................................................................................................................................................. 97 PROCEDIMIENTOS DE MONTAJE DE PIEZAS, HERRAMIENTAS Y ACCESORIOS EN LAS MAQUINAS MA QUINAS .............. .............. 97 4.1

Mecanismos Mecanismo s de sujeción ................................. ................ .................................. ................................... .................................... ................................... .......................... ......... 97

4.2

Plato divisor universal .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 103

4.3

Herramientas Herram ientas de corte y utillajes ................................... ................. ................................... .................................. ................................... ............................ .......... 108

4.4

Porta herramientas herrami entas y conos de sujeción .................................. ................. ................................... ................................... ................................. ................ 115

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4.5

Parámetros Parámet ros de control ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 123

4.6

Elementos Elemento s de control y verificación verifica ción ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ...................... .... 123

CAPITULO V: ................................................................................................................................................. 136 ANALISIS Y DISTRIBUCION DE LOS PROCESOS DE MECANIZADO ................................................................ 136 5.1

Reglas graduadas, graduada s, flexómetros flexómetr os y escuadras escuadra s ................................... .................. ................................... ................................... ........................... .......... 136

5.2

Calibrador Calibrad or vernier .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................. ................ 136

5.3

Micrómetro Micrómet ro .................................... .................. ................................... .................................. ................................... ................................... ................................... ......................... ....... 136

5.4

Parámetros Parámet ros de los procesos de mecanizado mecaniza do .................................. ................. ................................... ................................... ........................... .......... 136

5.5

Caracterización Caracte rización de los procesos proceso s de mecanizado mecanizad o .................................. ................ .................................... ................................... ..................... .... 138

5.6

Cálculo de parámetros parámet ros ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 138

CAPITULO VI: ................................................................................................................................................ 138 UTILIAJES, PRESUPUESTOS Y OFERTAS DE MECANIZADO ........................................................................... 138 6.1

Clasificación de utillajes para fabricación por mecanizado ................. .......................... ................... ................... .................. ............ ... 138

6.2

Diseño y construcción construc ción de utillajes ................................. ............... ................................... .................................. ................................... ............................ .......... 138

6.3

Tiempos de fabricación fabrica ción ................................... .................. .................................. ................................... .................................... ................................... ........................ ....... 138

6.4

Costos de mecanizado mecaniz ado y medios de manipulación manipulac ión .................................. ................ .................................... ................................... ................... 141

6.5

Programación de sistemas y lenguaje lenguaje de programación .................. ........................... ................... ................... .................. ............... ...... 141

6.6

Regulación y puesta puesta a punto punto de sistemas automatizados .................. ........................... .................. .................. .................. .............. ..... 154

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CAPITULO I: INFORMACION TECNICA DE PARTIDA Y GENERALIDADES

1.1. Especificaciones de planos, representaciones y simbología 1.2. Normativa metalúrgica 1.3. Propiedades mecánicas de los materiales 1.4. Tratamientos térmicos 1.5. Formas comerciales de los materiales 1.6. Características de los perfiles comerciales 1.7. Conservación y mantenimiento de primer nivel 1.8. Elementos de ajustaje y reglaje

OBJETIVO DE LA UNIDAD: Identificar las características de los materiales y los cambios que se producen mediante los diferentes tratamientos que se realizan en los mismos, y realizar el mantenimiento de primer nivel en herramientas y maquinas básicas.

1.1.

Especificaciones de planos, representaciones y simbología

LOS PLANOS. INTRODUCCIÓN. Los planos son la representación gráfica y exhaustiva de todos los elementos que plantea un proyecto. Constituyen, los planos, la geometría plana de las obras proyectadas de forma que las defina completamente en sus tres dimensiones. Los planos nos muestran cotas, dimensiones lineales superficiales y volumétricas

de todas construcciones y acciones que comportan los trabajos los desarrollados por el proyectista. Los planos definen las obras que ha de desarrollar el Contratista y componen el documento del proyecto más utilizado a pie de obra.

PROCEDIMIENTO Y NORMAS DE EJECUCIÓN. Los planos son los documentos más utilizados de los que constituyen el proyecto y por ello han de ser completos, suficientes y concisos, es decir, incluir toda la información necesaria para poder ejecutar la obra objeto del proyecto en la forma más concreta posible y sin dar información inútil o innecesaria. Los planos han de contener todos los detalles necesarios para la completa y eficaz representación de las

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obras. Los planos deben ser lo suficiente descriptivos para la exacta realización de las obras, a cuyos efectos deberán poder deducirse de ellos los planos auxiliares de obra o taller y las mediciones que sirvan de base para las valoraciones pertinentes. Las dimensiones en todos los planos, generalmente, se acotarán en metros y con dos cifras decimales. Como excepción, los diámetros de armaduras, tuberías, etc. Se expresarán en milímetros, colocando detrás del símbolo la cifra que corresponda. En los planos de taller, mobiliario, maquinaria, etc. las dimensiones se suelen acotar en mm. Deberá poder efectuarse, salvo en casos especiales, las mediciones de todos los elementos sin utilizar más dimensiones que las acotadas. En particular, de no incluirse despiece detallado, deberá poderse deducir directamente de los planos, todas las dimensiones geométricas de los mismos, mediante las oportunas notas o especificaciones complementarias que las definan inequívocamente. En cuanto a las estructuras se refiere, contendrán, en su caso: Detalles de los dispositivos especiales, tales como apoyo o de enlace.

EL CROQUIS: OBJETIVOS DE LA CROQUIZACION: Se entiende por Croquis todo dibujo de un objeto concreto, hecho sin el rigor y exactitud que proporciona una escala determinada. El croquis suele realizarse, únicamente, con un lápiz, una goma, un papel y un soporte que no se mueva; no se necesitan reglas, escuadras ni compases. En este caso se hablara de un dibujo a mano alzada, ya que no hay apoyo en ningún tipo de regla o accesorio.

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La técnica de Croquis debe ser aplicada tomando en cuenta las líneas principales de un dibujo, por lo tanto para un ojo educado la ejecución debe realizarse en corto tiempo, ya que sólo hacen falta un par de líneas para identificar el objeto representado.

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Plano de conjunto El plano de conjunto nos explica las diferentes piezas que forman el objeto y la colocación relativa de cada una de ellas. Para realizarlo haremos una vista del conjunto (puede servirnos una igual a la dibujada para el plano general) e identificaremos mediante marcas (números correlativos encerrados en un círculo y que señalan a todas y cada una de las piezas que forman la máquina) todas y cada una de las piezas que componen el objeto. Al lado del dibujo se realizará una lista en la que a cada marca se asocie con el nombre de la pieza a la que corresponde (siempre en singular). El listado se construye empezando por la marca "1", que irá en la parte inferior, y continuando hacia arriba correlativamente. Si son necesarias más columnas se escribirá otra a la derecha de la anterior y así sucesivamente. Cuando el objeto o sistema técnico proyectado tenga cierto grado de complejidad se puede recurrir a dividir el conjunto en sus partes funcionales y, a continuación, realizar el plano de conjunto de cada una de esas partes. Si realizamos bien este apartado nos daremos cuenta de muchos errores que nos pasaban desapercibidos: piezas que no habíamos tenido en cuenta, dimensiones que no concuerdan, posibilidad de repetir piezas iguales y que inicialmente habíamos considerado diferentes... Ejemplo de plano de conjunto

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Como vemos, hay 20 piezas u operadores de los cuales 4 son iguales entre sí (las escuadras) y otras dos son iguales dos a dos (poleas y ejes de polea), el resto son todas diferentes.

La simbología Es el estudio de los símbolos o el conjunto de éstos. Un símbolo, por otra parte, es la representación sensorial de una idea que guarda un vínculo convencional y arbitrario con su objeto. Simbología La noción de simbología se utiliza para nombrar al sistema de los símbolos que identifican a los diferentes elementos de algún ámbito. En este sentido puede hablarse, por ejemplo, de la simbología electrónica (con los

íconos o representaciones gráficas que permiten reconocer cada elemento interviniente). La electricidad, la química y la mecánica, entre otros ámbitos del conocimiento, tienen su propia simbología. Quien conoce la simbología de una especialidad, puede expresarse mediante los símbolos e interpretar diagramas o esquemas que apelen a los símbolos en lugar de las palabras.

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TIPO DE TOLERANCIA

FORMA

PROPIEDAD

SIMBOLO

Rectitud

--

Planicidad Redondez

○

Cilindridad

ORIENTACION

Inclinación

 _

Perpendicularidad

│

Paralelismo

//

Posición LOCALIZACION

Concentricidad – Coaxialidad Simetría

FORMA Y LOCALIZACION

Perfil de una línea Perfil de una superficie Oscilación Circular

OSCILACION Oscilación Lineal

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1.2.

Normativa metalúrgica

CLASIFICACIÓN DE LAS SUSTANCIAS POR SU COMPOSICIÓN. Atendiendo a su composición, las sustancias pueden clasificarse en dos grupos: a) SUSTANCIAS SIMPLES: son aquellas que no se pueden descomponer en otras más sencillas (hierro, cobre, plata, oro,...). Se pueden dividir en: * METALES: poseen brillo y son buenos conductores del calor y la electricidad (hierro, níquel, oro, Plata,...) * NO-METALES: carecen de brillo y son deficientes conductores del calor y la electricidad (oxigeno, hidrógeno, cloro,...). b) SUSTANCIAS COMPUESTAS: son las que se pueden descomponer, como por ejemplo la sal, que resulta de la combinación del cloro y del sodio. Se pueden dividir en: * ORGÁNICAS: en ellas entra a formar parte de su composición el carbono (alcohol, azúcar, urea,...). * INORGÁNICAS: el carbono no forma parte de su composición (agua, sal común, ácido sulfúrico,...). DIFERENCIA ENTRE MEZCLA Y COMBINACIÓN. Una mezcla es la reunión de varias sustancias que se pueden separar solamente por medios físicos (hormigón,...). Se puede realizar en cualquier proporción. El proceso de mezcla no desprende ni absorbe calor. Una combinación es la reunión de varias sustancias que dan origen a un nuevo producto del que no se pueden separar los componentes solamente por medios físicos, sino por reacciones químicas (agua,...). Su proporción es definida e invariable. El proceso de combinación puede absorber o desprender calor. ALEACIÓN. En muchas ocasiones, el metal puro no reúne las condiciones necesarias para ser utilizado en la fabricación de herramientas, piezas de máquinas,... y se requiere añadirle porciones variables de otros elementos metálicos o no-metálicos para conseguir las propiedades que exactamente corresponden al uso al que ha de ser destinada la aleación. Desde el punto de vista físico, toda aleación es una mezcla más o menos homogénea. Desde el punto de vista químico, las aleaciones pueden considerarse como uniones de metales o incluso con no-metales, ya que se han realizado a unas temperaturas, presiones y proporciones adecuadas para que el producto final corresponda a unas ciertas propiedades que se han previsto de antemano. Las aleaciones pueden ser resultado de la unión: * METAL+METAL: Ej. : Cobre + Zinc => Latón

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* METAL+METALES: Ej. : Cobre + Estaño + Zinc => Bronce * METAL+NO-METAL: Ej. : Plomo + Arsénico => Plomo de perdigones

1.3.

Propiedades mecánicas de los materiales

- FRAGILIDAD: un sólido es frágil cuando se rompe con facilidad al golpearlo. - TENACIDAD: se trata del caso contrario a la fragilidad. - ELASTICIDAD: un sólido es elástico cuando es capaz de deformarse ante la acción de una fuerza y volver a su forma inicial cuando cesa la fuerza que lo deformó. - DUREZA: un sólido es duro cuando presenta resistencia a ser rayado. - DUCTILIDAD: un sólido es dúctil cuando presenta la propiedad de poder estirarse en hilos. - MALEABILIDAD: un sólido es maleable cuando presenta la propiedad de poder extenderse en láminas. MEDIDAS DE LAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS METALES Las características mecánicas de los metales son las siguientes: - LIMITE DE ELASTICIDAD. - CARGA DE ROTURA. - ALARGAMIENTO. - DUREZA. - RESILENCIA. LIMITE DE ELASTICIDAD. El límite de elasticidad es la tensión máxima que puede soportar un metal sin sufrir deformación permanente. Su medición se realiza en un ensayo destructivo de tracción. Su valor viene dado por:

E=Pe/So - donde: Pe: Carga límite de deformación elástica So: Sección de la probeta antes de la rotura

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CARGA DE ROTURA. Una vez que en el ensayo de tracción se ha sobrepasado el límite elástico, el metal sigue deformándose, esta vez de forma permanente, hasta que llega el punto en que el metal se parte. Este punto es el llamado de Carga de Rotura. En la figura siguiente se refleja tanto el límite elástico como la carga de rotura:

Para cuantificar los valores de carga de rotura, se emplea la expresión:

R=Pm/So’ - donde: Pm: Carga máxima So': Sección de la probeta después de la rotura. ALARGAMIENTO. Una vez rota la probeta, uniendo las dos partes se puede medir su longitud final.

Sabiendo su longitud inicial, el alargamiento vendrá indicado por la siguiente expresión:

A= (L1-L0)/L0 * 100

- donde:

L 1: Longitud final de la probeta después de la rotura L 0: Longitud inicial de la probeta antes de iniciarse el ensayo de tracción. A: Alargamiento proporcionado en %

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DUREZA. Existen diversos ensayos para medir la dureza, tales como el ensayo de dureza al rayado, a la lima,...; pero el que está más generalizado es el ensayo de dureza a la penetración. Uno de ellos es el ensayo Brinell, que se muestra a continuación:

El valor de dureza Brinell viene dado por la expresión resultante del cociente entre la carga aplicada a la bola de acero y la sección de la huella producida en la superficie del metal a ensayar:

HB= P(Kg)/S(mm2) RESILENCIA. La resilencia se define como la energía consumida en la rotura de una probeta que ha sido sometida a un ensayo de choque por medio de un martillo especial, tal y como se muestra a continuación:

Por tanto, la resilencia mide la TENACIDAD del material. EL HIERRO. ESTADO NATURAL. El hierro se encuentra en la naturaleza en forma de óxidos de hierro, formando parte de diversos minerales (hematites parda, hematites roja, magnetita, siderita, pirita,...). Es uno de los metales que mayor facilidad tiene para unirse al oxígeno, motivo por el cual es difícil hallarlo libre en la naturaleza. En estado puro es un metal blanco azulado, dúctil y maleable, que funde a los 1536 °C. Es un buen conductor de la electricidad y se imanta fácilmente.

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El hierro puro tiene pocas aplicaciones industriales, por lo que se alea con otros elementos para obtener propiedades mejoradas. Las aleaciones más importantes son de hierro al carbono. ALEACIONES DE HIERRO CON CARBONO. En función del porcentaje de carbono, las aleaciones de hierro con carbono se dividen en: * ACEROS: su contenido en carbono es inferior al 1,76 % * FUNDICIONES: su contenido en carbono se sitúa entre valores del 1, 76 % y el 6,67% COMPONENTES DE LOS ACEROS. Para conferir al acero definitivo determinadas propiedades mecánicas, se añaden a los aceros otros elementos además del carbono: silicio, manganeso,... Además, los aceros contienen impurezas que son nocivas, tales como el azufre y el fósforo.

CARBONO. En estado puro, el carbono se encuentra bajo las formas de diamante y grafito; en estado amorfo, en el carbón piedra, antracita, lignita,... En los aceros, repercute en gran medida sobre las características mecánicas y en su soldabilidad. De esta manera, a mayor porcentaje de carbono, mayor dureza del acero, aunque aumenta el riesgo de temple y disminuye su soldabilidad. MANGANESO. En cantidades moderadas, el manganeso es beneficioso para el acero, ya que se combina con el oxigeno más fácilmente que el hierro, además de con otras impurezas tales como el azufre. En cantidades excesivas produce efectos parecidos a los del carbono. SILICIO. En cantidades moderadas, también se combina con el oxigeno más fácilmente que el hierro. En cantidades excesivas, los efectos que produce son parecidos a los del carbono. CROMO. En cantidades específicas, confiere a los aceros características de inoxidabilidad. Por la facilidad que presenta para combinarse con el carbono, puede formar ciertos compuestos que son duros y frágiles. A medida que aumenta el porcentaje de cromo, disminuye su soldabalidad. 14


NÍQUEL. Añadido en los aceros, mejora las características de resistencia y alargamiento de los aceros. A medida que aumenta el porcentaje de níquel, aumenta el riesgo de temple y disminuye su soldabilidad. MOLIBDENO. Aumenta la resistencia de los aceros al calor, pero su contenido debe ser muy pequeño, ya que en caso contrario hay riesgo de temple y se hace difícil su soldabi1idad. En los aceros inoxidables mejora su resistencia a la corrosión. AZUFRE Y FOSFORO. Son los causantes en muchas ocasiones de la formación de grietas en caliente y en frío. Durante la soldadura, favorecen la aparición de poros, sopladuras y fisuras. Hay que limitar las cantidades de cada uno de ellos por debajo de 0,04%, no sobrepasando nunca la suma de los dos el 0,07%. CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS POR SU SOLDABILIDAD. Atendiendo a la soldabilidad de los aceros, estos se pueden clasificar en: * SOLDABLES: su contenido en carbono no excede del 0,25%. * MEDIANAMENTE SOLDABLES: su contenido en carbono varía entre 0,25% y 0,4%. * POCO SOLDABLES: contienen carbono en porcentaje que va de 0,4% a 0,6%. * NO SOLDABLES: son aquellos que tienen porcentajes de carbono superiores al 6%. Al igual que el carbono, los elementos aleantes y las impurezas juegan un papel muy importante en la soldabilidad del acero, así como en la aparición de grietas en el cordón de soldadura. Para evitar que la soldadura fisure, se recurre al precalentamiento. Para determinar la temperatura de precalentamiento, existen varias fórmulas; una de ellas es la realizada por Seferian, que tiene en cuenta no solamente la composición del material sino también el espesor. Para ello, se calcula el llamado CARBONO EQUIVALENTE, que no es más que la suma del porcentaje de carbono y de la influencia, expresada en porcentajes, de los demás elementos aleantes. De esta manera, el carbono equivalente debido a la composición será:

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Y, debido al espesor:

siendo:

e: espesor de la chapa El carbono equivalente total será la suma de los dos:

El cálculo de la temperatura de calentamiento se realiza mediante la siguiente fórmula:

ACEROS DE ALTA ALEACIÓN: EL ACERO INOXIDABLE. El acero inoxidable es un acero con contenido de Cromo suficiente (mínimo 11%) para que la aleación sea resistente a la corrosión. Esta resistencia a la corrosión es debida a la formación de una película impermeable de óxido de cromo que impide que la acción del medio ambiente siga oxidando el metal. Los elementos de aleación más comunes en el acero inoxidable (además del carbono y el cromo, por supuesto) son el níquel, el manganeso, el silicio, el molibdeno, el titanio y el niobio. Algunas de las influencias que estos elementos confieren al acero, son las siguientes: - Níquel: es antimagnético, no se endurece y es maleable. - Molibdeno: aumenta la resistencia a ciertos medios corrosivos y mejora la resistencia a la tracción. - Titanio y niobio: impiden la formación de ciertos compuestos perjudiciales para los aceros inoxidables. En la manipulación de las planchas de acero inoxidable, debe tenerse sumo cuidado en no rayarlas ni hacerles hendiduras más o menos profundas, ya que esto da lugar a la destrucción de la capa protectora y son zonas propensas a corrosiones por picaduras. Asimismo, después de su soldadura, debe procurarse cepillar los cordones con cepillos de alambres de acero inoxidable con el fin de eliminar las posibles zonas de contaminación que pudieran dar lugar a corrosiones. También es aconsejable tratar las zonas soldadas con diversos compuestos como el ácido fluorhídrico, ácido clorhídrico,..., que favorecen la creación de la capa de protección.

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ACEROS INOXIDABLES MARTENSITICOS. Los aceros inoxidables martensíticos tienen un contenido en cromo situado entre el 11 y el 18%, y entre 0,1 y 1,4% de carbono. Se endurecen cuando se enfrían desde la temperatura de soldadura (temple), produciendo fragilidad y tendencia al agrietamiento, por lo cual no se recomienda su soldadura. Son magnéticos y tienen menor coeficiente de expansión y menor conductividad térmica que un acero al carbono. Se utilizan en plantas químicas sometidas a condiciones medianamente corrosivas, cuchillería,... Si, a pesar de todo, deben soldarse, es preciso precalentarlos a temperaturas entre 200 y 400 °C para, después de la soldadura, pasar a enfriarlos lentamente para reducir la dureza y el peligro de grietas. También es recomendable un post-calentamiento a 650-700 °C. El tipo de electrodo a utilizar debe ser lo más parecido al metal base. ACEROS INOXIDABLES FERRITICOS. Los aceros inoxidables ferriticos tienen un contenido en cromo situado entre el 16 y el 28% y entre 0,01 y 0,35% en carbono. Debido a su bajo contenido en cromo, su estructura es casi completamente ferritica. Son magnéticos y más fáciles de soldar que los martensíticos porque no son endurecibles en modo alguno por tratamiento térmico; solo un poco por deformación en frió o en caliente. Poseen unas propiedades moderadas o mediocres de tenacidad y ducti1idad. Sufren crecimiento de grano y fragi1ización a temperaturas superiores a los 900 °C. Para su soldadura es preciso precalentarlos a 200 °C. Después de ésta, debe realizarse un pos tratamiento a 750 °C para ayudarles a recuperar su ductilidad. ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS. Su contenido en cromo oscila entre 17 y 27%, en carbono es inferior al 0,1% y contiene además un 8% de níquel aproximadamente. El níquel aporta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión y controla el crecimiento de grano debido a la presencia de cromo. El cromo tiende a formar carburos, mientras que el níquel tiende a descomponerlos. La adición de molibdeno a estos aceros mejora aún más la resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas. Son amagnéticos y presentan excelentes propiedades de tenacidad y ductilidad, y tienen una gran estabilidad estructural. Son los más ampliamente conocidos y utilizados.

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1.4.

Tratamientos térmicos

INTRODUCCION Por sus características mecánicas, facilidades de fabricación, reciclaje y aplicaciones debido a su variedad de aleaciones, el acero es uno de los materiales de mayor uso en el mundo. El acero tiene un sinnúmero de aplicaciones que van desde la construcción de muebles metálicos hasta la más alta tecnología aeronáutica y espacial. Todos los sectores de la industria utilizan aceros especiales en sus procesos productivos: la industria cementera, metalmecánica, del plástico, de producción de envases, productos procesados de aluminio, cobre, bronce, industria petrolera, mantenimiento mecánico, industria alimenticia, química, de papel, cartón, industria maderera, agrícola, etc. Los diferentes tipos de aceros vienen aleados, a más del carbono, con elementos como cromo, níquel, molibdeno, manganeso, vanadio, wolframio (tungsteno), cobre, aluminio, etc., que le confieren propiedades como resistencia al desgaste, tenacidad, resistencia a la corrosi6n, tenacidad a altas temperaturas, resistencia al desgaste a altas temperaturas, que combinadas dan al acero las características necesarias en su aplicación. Los procesos de fabricación y refinación del acero tienen también alta influencia en las propiedades y cualidades del acero. DEFINICIONES Y PRINCIPIOS BASICOS ACERO.- Aleación hierro - carbono con un porcentaje de carbono no mayor al 2% (Euro norma 20) y con porcentajes permisibles de manganeso, silicio, fosforo y azufre. En algunas excepciones de aceros de alto cromo, el porcentaje de carbono puede exceder del 2%. ACEROS ESTRUCTURALES.- Utilizados principalmente en la construcción de estructuras metálicas y edificaciones, considerados de baja aleación, su composición química tiene mayores rangos de homogeneidad. Diseñados para soportar cargas estáticas. ACEROS ESPECIALES.- Considerados aceros de mediana y alta aleación, su aplicación es muy diversa, tienen propiedades de acuerdo a su aleación, de composición química muy homogénea. Los procesos de producción de estos aceros son de mayor tecnología, lo que les proporciona mayor pureza y garantiza propiedades en el tratamiento térmico. Estructura de los aceros: Sin lugar a dudas, quienes nos relacionamos con el campo de los aceros habremos escuchado sobre la estructura del acero. En un material metálico los átomos tienden a ordenarse en formas geométricas, a este ordenamiento se le denomina estructura, existen tres estructuras superpuestas que podemos definir en cristalina, granular y macro gráfica.

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- La estructura cristalina no es visible al microscopio, esta se refiere al orden en forma de cristales que toman los átomos de los distintos elementos del acero, la cual puede variar con la composición química y la temperatura. - La estructura granular está conformado por el agrupamiento de cristales, esta estructura puede ser observada con microscopios metalograficos, el tamaño de estos granos tienen gran influencia en las propiedades mecánicas de los aceros, el tamaño de grano depende en el tratamiento térmico del tiempo y la temperatura, a mayor tiempo y a mayor temperatura el tamaño de grano del acero crece. Es fundamental conservar un tamaño de grano menor para evitar la fragilidad del acero, por esto es de gran importancia observar los tiempos y temperaturas para cada acero. - La estructura macrografica se basa en la fibra que se forma al alargarse o estrecharse los granos en procesos de conformado como la laminación o el forjado.

CONSTITUYENTES: En un acero podemos encontrar pequeñas masas vistas al microscopio, perfectamente definidas que pueden ser elementos libres, compuestos químicos, soluciones solidas y mezclas mecánicas, entre los principales constituyentes están la ferrita, cementita, perlita, austenita, martencita, bainita.

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TRATAMIENTOS TERMICOS Y TERMOOUIMICOS Un tratamiento térmico de aceros especiales tiene tres procesos que lo definen: el calentamiento, tiempo de permanencia y enfriamiento. Las variantes en velocidades de calentamiento, enfriamiento y tiempos de permanencia diferencian a los distintos tipos de tratamientos térmicos. Los tratamientos termoquímicos necesitan, a m6s de los procesos normales de un tratamiento térmico, un medio o atm6sfera de difusión del elemento que va a formar parte de la composici6n química del acero, que puede ser carbono o nitrógeno. Existen medios de difusi6n líquidos como los baños de sales que funden a 800'C, gaseosos y sólidos. Esta difusión necesita temperatura para que el proceso se acelere o para tener una estructura donde el acero tenga mayor capacidad de difusi6n. La mayoría de las propiedades de un acero especial se las obtiene luego del tratamiento térmico. Todos los aceros vienen con algún tipo de tratamiento en su fabricaci6n (estado de suministro) que pueden ser: recocido, bonificado, apagado, etc. Otros tratamientos en cambio se los realiza luego de procesos de mecanizado (distensionado, temple, revenido). Al obtener los aceros especiales sus propiedades luego del tratamiento térmico, este se convierte en uno de los procesos más importantes dentro de la fabricaci6n de una pieza mecánica, sobre todo al tomar en

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cuenta que una pieza de acero que va al tratamiento t6rmico tiene un alto valor agregado (costo acero + costo mecanizado). Por esta raz6n es de suma importancia el seleccionar una planta de tratamiento que cumpla con requerimientos besicos en equipos, instalaciones, tecnología, control de calidad y capacitaci6n de su personal para que los procesos sean de la más alta calidad.

RECOCIDO DE REGENERACION.- Consiste en elevar la temperatura a un valor determinado por el tipo de acero, seguido por mantenimiento de 1 a 2 horas y un enfriamiento lento dentro del horno. Este tratamiento baja la dureza luego de procesos donde se han producido un error de dureza, normalmente por temple o para poder mecanizar piezas endurecidas. NORMALIZADO.- Este tratamiento tiene el mismo objetivo que el recocido de regeneración pero es aplicable solo para aceros de bajo porcentaje de carbono y de baja aleación, ya que el enfriamiento luego del mantenimiento es al aire (aceros de mediano y alto porcentaje de carbono y aleaci6n se endurecen con un enfriamiento al aire). El normalizado elimina tensiones internas, afina la estructura y baja la dureza. DISTENSIONADO.- La deformaci6n en el tratamiento t6rmico es un efecto inevitable del proceso debido a la concentración de esfuerzos mecánicos y térmicos en el material, es posible sin embargo minimizar la deformación para que esta se encuentre en límites manejables. El acero a lo largo de su vida sufre una gran concentración de esfuerzos, comenzando en su fabricación al ser laminado, luego al momento del maquinado de las piezas al aumentar o retirar masa, en el tratamiento t6rmico al sufrir cambios estructurales y choque t6rmico, al ser rectificado o erosionado sin los cuidados adecuados, y finalmente los esfuerzos que produce el montaje y t rabajo de las piezas. Una operaci0n de corte aplica sobre el acero energía, la cual se convierte en calor y es absorbido en su mayoría por la herramienta de corte y el resto por el acero, pudiendo llegar a temperaturas superiores a los 700 'C en la herramienta y a los 300'C en la zona de contacto de la pieza, si a esto se añade la deformaci6n plástica del acero a cortar por la presión, podemos obtener tensiones internas importantes.

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Tomando en cuenta que para la fabricaci6n de las piezas se invierte recursos e insumos costosos se hace necesario extremar precauciones, es por esto que realizar un DISTENSIONADO o ALIVIO DE TENSIONES a las piezas reduce el riesgo de deformación y resguarda la inversión hecha; la figura muestra la tendencia de deformación de las piezas por efectos de la temperatura de tratamiento térmico.

El distensionado es un proceso térmico que libera las tensiones interna del material sin presentar ningún cambio estructural y por lo tanto manteniendo las propiedades como maquinabilidad, ductilidad, etc., este proceso consiste en un calentamiento a fondo a temperaturas suficientemente altas pero sin llegar a temperatura de transformación austenitica, mantenimiento a dicha temperatura dependiendo de las dimensiones de la pieza, y posterior enfriamiento lento. Existen dos tipos de DISTENSIONADO: el DISTENSIONADO intermedio que se aplica a piezas desbastadas o soldadas, y e DISTENSIONADO de trabajo que se aplica a piezas rectificadas o que ya han cumplido varios ciclos de trabajo. Al realizar el DISTENSIONADO intermedio se presentan leves deformaciones en las piezas que f6cilmente se pueden corregir ya que se ha hecho solo un desbaste, evitando de esta manera que dichas deformaciones se presenten en piezas con medidas finales y con tratamiento térmico.

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Este tipo de DISTENSIONADO se lo debe realizar siempre que se haya retirado m5s de un 20% del material inicial, cuando las piezas tengan ángulos de corte muy agudos, cuando se haya realizado desbaste desigual de las caras, cuando se haya realizado cordones de soldadura en la pieza, cuando la pieza sea muy asimétrica, etc. El DISTENSIONADO de trabajo se aplica a piezas que deban ser rectificadas o pulidas, así como a piezas que ya han trabajado y se requiera Nitrurarlas, es recomendable realizar este proceso a las matrices de corte previo al reafilado de las mismas.

RECOMENDACIONES ANTES DEL TRATAMIENTO TERMICO. . Las piezas deben poseer TOLERECIA para el Tratamiento térmico, a fin de poder realizar correctamente el rectificado posterior. . Es recomendable en cambios de secciones aplicar radios de entalle, ya que en ángulos vivos o perforaciones muy cercanas entre sí constituyen generadores de fisuras. TEMPLE.- Este tratamiento tiene como finalidad elevar la dureza del acero, para así aumentar su durabilidad en uso. El temple comprende un calentamiento a temperatura de 50 - 60 'C por encima del punto crítico de transformación (en los aceros especiales la temperatura de temple viene determinada por el fabricante), mantenimiento durante un espacio de tiempo a esta temperatura y un enfriamiento brusco a una velocidad superior a la crítica de temple para obtener por transformaci6n una elevaci6n de dureza. Esta transformaci6n se sucede cuando el átomo de carbono insertado en el centro de la estructura cubica se desplaza por calentamiento progresivo hacia el centro de las caras del cubo que va aumentando de tamaño hasta constituir la estructura cubica de cara centrada llamada austenitica. Si luego de esta transformaci6n enfriamos rápidamente a razón de 150 'C/seg., el carbono situado en las caras del cubo no tiene el tiempo suficiente para regresar al centro del cubo, este carbono queda atrapado en la red en soluci6n solida. La nueva estructura formada se denomina martensita, distinguible al microscopio por su forma de agujas o lanzas.

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El porcentaje de carbono en el acero, a partir del cual se pueden obtener transformaciones adecuadas para elevar la dureza del acero considerablemente se puede estimar sobre el 0,30%, en porcentajes menores no existe el suficiente carbono para ocupar los espacios de la estructura cubica de cara centrada (FCC) y en consecuencia no se pueden alcanzar elevadas durezas. Para aceros de porcentaje menor al 0,30% existen tratamientos de endurecimiento superficial como la cementación. Para obtener la máxima transformación martesitica es necesario conocer la velocidad crítica de los diversos medios de enfriamiento. La velocidad crítica es la velocidad de enfriamiento necesaria para mantener estable la austenita hasta el inicio del punto Ms. El aumento de carbono y de ciertos elementos de aleaci6n como el Mn, Cr, Mo y Ni disminuyen la velocidad crítica. Es por esto que aceros de mediana y alta aleación no necesitan enfriamientos excesivamente bruscos. Para tener 6xito en un tratamiento t6rmico debemos conocer: - La influencia de los elementos de aleación sobre la velocidad crítica y penetraci6n del temple. - Velocidad de los medios de enfriamiento existentes como son el agua, el aceite, baños de sales, aire, aire comprimido, gases, etc. En el siguiente grafico podemos observar la influencia de los elementos ale antes en la penetración del temple, para un acero al carbono del 0,4 %.

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En cuanto a los medios de enfriamiento, estos deben ser lo necesariamente bruscos para evitar el paso del enfriamiento por la zona perlitica de la transformación (nariz perlitica). Esta zona critica tiene una rango de 650 - 550 'C que coincide con el punto de ebullici6n de muchos medios de enfriamiento por lo que se necesita disponer de agitación para aumentar la capacidad de enfriamiento. En este manual de aceros usted podrá encontrar en cada calidad de acero los medios de enfriamiento con la velocidad crítica necesaria para obtener una estructura de temple adecuada. En nuestra planta de tratamientos térmicos tenemos a mas de los medios convencionales (aceite térmico, agua, aire, aire comprimido), enfriamiento en baño de sales a 200 'C seguido de un enfriamiento al aire (martempering), con el cual se puede obtener una estructura c combinada que le proporciona al acero especial mayor tenacidad, menor deformación por choque térmico, mayor homogeneidad de dureza, sin descuidar su resistencia al desgaste. El proceso Martempering es ideal para aceros de herramientas de alta aleaci6n cuya temperatura de inicio de transformación de martensita Ms es a 200'C y su velocidad de enfriamiento critica no es elevada. También se utiliza para enfriamiento de aceros luego de procesos de cementaci6n y en aceros de maquinaria de mediana aleación. Las propiedades de este tipo de enfriamiento son notables en comparación con el enfriamiento al aceite. TEMPLE SUBCERO.- A finales del siglo pasado, cuando se inici6 a comprimir gases como el oxigeno y nitrógeno, los cuales se encuentran a temperaturas criogénicas en su estado liquido, se noto que los materiales de los recipientes que los contenían, mejoraban sus propiedades físicas considerablemente. Este mismo efecto, mes tarde fue descubierto por la NASA, ya que durante el trayecto de los transbordadores en el lado oscuro del espacio estos se enfriaban tambi6n a temperaturas criog6nicas, y al regresar a la tierra los materiales expuestos a estas temperaturas también adquirían mejores propiedades. A principios de los ochentas, la industria metal - mecánica comenzó a utilizar el tratamiento criogénico como estabilizador dimensional, ya que los cambios repentinos de austenita a martensita provocan cambio en las dimensiones, y si se lograba tener una estructura 100% martensitica desde el proceso de fabricación, se eliminarían estos cambios dimensionales. Fue durante esta misma década, que se

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descubrió que a través de este cambio micro estructural se obtenían aumentos del tiempo de vida útil de más de 400% y se empez6 a comercializar para este propósito. Cambios micros estructurales: -Toda la austenita retenida se convierte en martensita. -Se precipitan millones de eta-carburos. -En ocasiones se refina la martensita. La austenita retenida se puede obtener por dos razones: primero, por mala precisi6n de parámetros de templado, cosa que ocurre casi siempre; segundo porque en materiales con mes de 0.4% de carbono, la línea final de formaci6n de martensita, se encuentra por debajo de temperatura ambiente, y el proceso de templado solo enfría hasta temperatura ambiente. La cantidad de austenita retenida después del temple puede variar entre 5% y 3%o, dependiendo del material y la habilidad de los operadores. Con el tratamiento subcero se disminuye la austerita retenida, transform5ndola en martensita mucho mes resistente al desgaste y con perfecta estabilidad dimensional.

Diagrama TTT para un acero 0.8% C. La línea de terminación de Martensita Mf se encuentra -50 grados F, por lo que el proceso de templado no logra convertir toda la austenita en martensita. Este acero solo contiene carbono, la presencia de otros elementos de aleación disminuirían a un mas el valor de Mf.

Los elementos de aleaci6n sobresaturados dentro de la martensita, se precipitan en forma de etacarburos, formando una estructura molecular más densa y mucho más resistente al desgaste. Estos carburos dependen de la cantidad y el tipo de elementos de aleaci6n que contenga el material (Carburos de tungsteno, carburos de vanadio, etc.). La formaci6n de los eta-carburos, depende del tiempo de exposición a temperaturas subcero. En materiales puros, siempre encontramos defectos moleculares como vacancias, traslapes, dislocaciones de borde, etc. Con el tratamiento subcero estos defectos se ven modificados quedando una estructura

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molecular perfecta que cambia las propiedades haci6ndolo m6s resistente al desgaste y mes tenaz. Este efecto es el que causa la liberación de los esfuerzos residuales.

Beneficios y resultados: . Resistencia al desgaste: aumenta considerablemente, de 25o/o a 40%o. . Dureza: en algunos casos incrementa de 1 a 3 puntos HRC, dependiendo de la cantidad de austenita retenida. . Tenacidad: incrementa o se mantiene estable en aceros. . Esfuerzos residuales: se liberan por completo. . Estabilidad dimensional: este era el prop6sito original del temple subcero, estabiliza las dimensiones del material, ya que se obtiene una estructura martensitica. . Resistencia a la corrosi6n intergranular: aumenta hasta 70%. . Estos cambios se dan en el 100% de la estructura, por lo que es necesario aplicarlos una sola vez. Los afilados o rectificados posteriores no afectan los beneficios del temple subcero, por lo que el tratamiento mejora las propiedades durante toda la vida útil que tenga la herramienta. REVENIDO.- Es la operación final del tratamiento t6rmico, su finalidad principal en disminuir las tensiones causadas por el choque térmico del temple, con esto se estabiliza la estructura martensitica inestable por ser atrapada, el revenido de recomienda realizarlo inmediatamente despu6s del temple, ya que la estructura del acero tiende a volver a su estado natural, pudiendo ser causa de fisuras. Otra finalidad del revenido es la reducci6n de dureza a la necesaria para el uso de la pieza, ganando en tenacidad en disminución de la resistencia al desgaste. De ahí la importancia del revenido, ya que dependiendo de las exigencias de la pieza se debe obtener mediante este tratamiento la dureza adecuada. No siempre es recomendable el uso de durezas elevadas, por la fragilidad del acero. Nosotros estamos en capacidad de asesorarle respecto a que dureza se recomienda dar a un acero en relación directa con el tipo de trabajo al que va a ser sometida la pieza.

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Es importante también al momento de dejar su pieza en el taller de tratamiento térmico explicar los detalles de tipo de acero y tipo de trabajo al que se va a someter la pieza para poder determinar el tipo de dureza necesaria. Del diagrama de revenido que tiene cada acero podemos determinar la temperatura necesaria para la dureza seleccionada. En muchas ocasiones, cuando el trabajo de la pieza va ha ser exigente, es recomendable realizar un revenido doble. Los aceros para trabajo en caliente y aceros rápidos requieren de tres revenidos. También podemos prolongar el tiempo de permanencia en el revenido para aumentar la tenacidad del acero. El enfriamiento del revenido es al aire quieto. Dentro de los tratamientos termoquímicos tenemos: CEMENTACION.- Que en realidad es una carbonización, es decir una difusión térmica de carbono para aceros con porcentajes de este elemento menores al 0,30%. Este proceso se realiza entre los 850 a 950 'C cuando el acero está en estado austenitico, que es cuando tiene mayor capacidad de disolución del carburo de hierro. Aunque se pueden cementar aceros con porcentajes de carbono entre el 0,30 y 0,70% no es recomendable por no ser aplicable. El objetivo es tener dos tipos de aceros en una misma pieza, ya que la composición química es diferente. La capa cementada, una vez templada y revenida, tendrá mayor resistencia al desgaste, mientras el núcleo se bonificara, con lo que se obtendrá una mayor resistencia a esfuerzos mecánicos de tracción y torsión. La profundidad de la capa cementada depende del medio de cementación y del tiempo de permanencia. La selección de la profundidad de la capa cementada estará de acuerdo a las dimensiones de la pieza y a su aplicación, en la mayoría de los casos los aceros para cementación estén destinados a la aplicación en partes de maquinaria y repuestos, y en su mayor parte en la construcci6n de piñones y engranajes, por lo que la capa cementada no deberá llegar hasta el núcleo de la pieza para no perder el principio de núcleo tenaz. Por esta razón no es conveniente cementar aceros con porcentajes de carbono mayores a los recomendados, ya que al momento del temple se endurecerán tanto la capa cementada como el núcleo. Luego de la cementación a 920 'C el acero se enfría al aire para obtener un afinamiento del grano, para luego proceder al temple a temperatura entre 800 - 840 "C, donde se logra un menor crecimiento de grano, el enfriamiento depende del tipo de acero, al agua para aceros al carbono, al aceite y baño de sales (martempering) a 200 'C para aceros aleados, seguido del revenido, obteni6ndose una dureza entre 56 - 62 HRC.

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NITRURACION.- La NITRUMCION o TENIFER ha sido utilizada por gran variedad de industrias a lo largo del mundo durante muchas décadas para mejorar la resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga pudiendo utilizarse como alternativa a otros procesos de tratamiento superficial como el cromado o niquelado con equivalentes o mejores cualidades y mayor economía en costos. Propiedades y aplicaciones: La NITRURACION es un proceso de difusión de Nitrógeno el cual forma compuestos con los elementos de aleación del acero obteniéndose elementos como nitruros de hierro, nitruros de cromo, nitruros de tungsteno que forman una capa altamente resistente al desgaste y a la corrosión. La capa nitrurada tiene dos zonas perfectamente distinguibles, la zona de compuestos donde se forman los nitruros, que tiene una profundidad en micras, y una capa de difusión total que es mayor.. La capa de compuestos es la que obtiene mayor dureza, en consecuencia mayor resistencia al desgaste y reduce la. tendencia a la adherencia del material , en la capa de difusión en cambio encontramos al nitrógeno en solución solida, pudiendo encontrar algunos tipos de nitruros.. La capa nitrurada se satura rápidamente, sobre todo si existe mayor formaci6n de nitruros en aceros aleados, dificultando la difusión de más nitrógeno. La segunda regla es: mientras más aleado es el acero, menor profundidad de capa nitrurada. INFORMACION NECESARIA PARA LA REALIZACION DEL TRATAMIENTO TERMICO 1.- Tipo de acero a tratar, para que las temperaturas de tratamiento sean acorde al tipo de acero, todos los aceros tienen distintos parámetros de tratamiento térmico, sin esta informaci6n no podemos garantizar el optimo rendimiento de las piezas de acero. Cuando adquiera un acero identifíquelo correctamente en su bodega, un dato erróneo sobre el tipo de acero ocasionare un mal tratamiento térmico. El esmerilar el acero para tratar de identificarlo por chispa puede ocasionar daños en las piezas mecanizadas, por esta razón nosotros tomamos como cierto el tipo de acero y lo tratamos según sus especificaciones. 2.-Tipo de trabajo que va a realizar la pieza, para poder sugerirle a Usted una adecuada dureza o profundidad de capa cementada. Una adecuada dureza quiere decir que el acero debe estar lo suficientemente duro para evitar el desgaste prematuro y ser tenaz para evitar roturas o fisuras. CONTROL E INSPECCION DE LAS PIEZAS PREVIO AL TRATAMIENTO TERMICO Es deber nuestro informarle a Usted cualquier novedad que pudiera existir con las piezas de acero durante o después del tratamiento. Esto ser6 comunicado al momento de recibir el tratamiento y se registraren en la orden de trabajo. Existen casos en los cuales se recibirán sus piezas bajo las condiciones "SlN GARANTIA", detallamos estos casos:

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1.- Piezas que tengan medidas finales, ya que el temple y la cementaci6n ocasionan deformaciones por cambios de temperatura que son inevitables, es necesario dejar sobre medida para corregir estas deformaciones. 2.- Piezas con altos valores de rugosidad por mecanizado, estos mecanizados con acabado desbaste ocasionan tensiones en el acero que producen deformaciones excesivas o fisuras. 3.- Mecanizados de piezas asim6tricos piezas con ángulos vivos y aristas concentradores de tensiones, que ocasionan una acumulaci6n desigual de tensiones que producen deformaciones excesivas o fisuras. 4.- Piezas con cascarilla de laminaci6n, la misma que debe ser desbastada por tener micro fisuras que pueden provocar fisuras. 5.- Acero o material desconocido, ya que sin esta informaci6n las temperaturas de tratamiento no serán las adecuadas. 6.- Acero diferente al registrado en la orden de trabajo, nosotros tomamos como cierto la informaci6n que usted nos proporciona sobre el tipo de acero y lo tratamos según sus especificaciones t6cnicas. 7.- Piezas de gran tamaño y longitud, las cuales se deforman por el propio peso de la pieza. 8.- Piezas pequeñas difíciles de amarrar, las cuales pueden caerse dentro de los baños y su recuperación es difícil. 9.- Piezas soldadas, la soldadura tensiona a la pieza ocasionando deformaciones excesivas o fisuras, el recocido mejora las propiedades de las piezas soldadas. 10.- Piezas con recubrimientos electrolíticos como cromado, niquelado, galvanizado, los cuales contaminan el baño y se adhieren a otras piezas. 11.- Piezas que fueron sometidas a procesos de rectificado o mecanizado posterior al tratamiento térmico bajo condiciones no adecuadas, recuerde que una pieza templada o cementada no debe ser sobrecalentada, utilice abundante refrigeraci6n y abrasivos adecuados para evitar fisuras. 12.- Aceros utilizados en aplicaciones diferentes para las que fueron diseñados, por ello es conveniente consultar la información técnica disponible para seleccionar adecuadamente el tipo de acero.

1.5.

Formas comerciales de los materiales

Las diversas formas comerciales empleadas en construcción pueden clasificarse en cuatro grupos: 1. Barras y perfiles, todos los perfiles empleados en España deben ser importados. Los perfiles laminados tienen particular interés en la construcción por ser destinados a la fabricación de estructuras resistentes. 2. Chapas. También llamadas palastros. Tienen un espesor que puede oscilar desde los 5 mm llegando a los 25 mm. Tienen una longitud de 2 metros ondulados con una parábola. En ocasiones se recubren de un

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baño de otro metal para mejorar sus propiedades. Cuando el recubrimiento es de zinc se obtiene un acero galvanizado. El recubrimiento también puede ser de estaño, en ese caso las chapas de acero reciben el nombre de hojalatas. 3. Roblones, pernos y clavos. • Los roblones, llamados también remaches, están formados por un cuerpo cilíndrico y una cabeza con

forma de media esfera, de casquete esférico, de gota de sebo o de cabeza perdida; en el otro extremo del cilindro se remacha la cabeza en caliente una vez colocado en la pieza. • Los pernos se conocen por bulones y tornillos. Cuando tienen cabeza para el destornillador se llaman

tornillos y cuando no la tienen reciben el nombre de bulones. Los bulones constan de un cilindro fileteado en casi toda su longitud y una cabeza fija, completados por una tuerca y una arandela. Otro tipo de tornillo es el que se aplica en las maderas, con la cabeza como las del anterior, el cuerpo a partir de ella es cilíndrico y luego cónico fileteado, terminando en punta. • Los clavos constan de un cuerpo cilíndrico liso, terminado en punta en un extremo y una cabeza, en

casquete esférico, de cabeza perdida. Existe también una variante en forma de L, llamados escarpias y las tachuelas de cabeza chata y cuerpo cónico o piramidal. Se fabrican con alambre de acero estirado en frío y sin recocer. 4. Alambres y cables se fabrican como redondos continuos recogidos en bobinas ya que el hacer es dúctil y se fabrican en trenes de trefilado, se emplean como sirgas y tirantes. La gama de productos elaborados en acero que se pueden encontrar en el mercado es muy extensa a continuación indicamos los más empleados por la industria. 1. Flejes y planos, conocido también por llanta, o pletina, se encuentra en una amplia gama de secciones, la longitud normal de las barras es de 6000 mm. 2. Barra redonda comercial, es un redondo laminado liso, se puede encontrar en longitudes de 6000 mm, y en diámetros desde 6 mm, hasta 50 mm. 3. Barra redonda corrugada, es el producto más utilizado en construcción. Sus corrugas le hacen idóneo para adherirse al hormigón, se usa como refuerzo en pilares, jacenas y es la base para la fabricación de los mallazos electro soldados. 4. Barra cuadrada comercial, al igual que el redondo comercial, los largos de estas son de 6000 mm, y su gama oscila entre las medidas 10 x 10 mm y 40 x 40 mm. 5. Formas angulares, (UES y TES), estas formas comerciales son algunas de las más utilizadas. Todas se fabrican en longitudes de 6000 mm. 6. Perfiles estructurales IPN, IPE, UPN y HEB conocidos como vigas, son los perfiles que se utilizan en la construcción para las estructuras de edificios, naves industriales o chasis de maquinaria.

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7. Chapas de acero también llamadas palastros, es otro de los productos de gran consumo, en cualquiera de sus variedades, negra, pulida, decapada, galvanizada o industrial. Suele estar disponible en diferentes formatos, aunque el más extendido es el de 2000 x 1000 mm. 8. Tubería perfilada redonda, cuadrada y rectangular, aunque se les llame tubos, no son aptos para usarlos en conducción, sus usos están enfocados a la construcción de, bastidores, estanterías, mar cos, soportes. 9. Tubería para conducciones. En sus distintas variedades son usadas para la conducción de líquidos, gases e incluso algunos sólidos. 10. Chapas perforadas, la chapa perforada es un producto de gran utilidad por favorecer el filtrado y la ventilación, pero también se utiliza con motivo decorativo en muchas construcciones. Están disponibles en una amplia variedad de perforaciones y diferentes calidades.

1.6.

Características de los perfiles comerciales

HIERROS PLANOS Son los hierros elaborados de sección rectangular y por sus dimensiones se dividen en: Flejes: Son los hierros planos menores de 4 mm de grueso y 200 mm de ancho. Pletinas: Cuando tienen de 4 a 10 mm de espesor y 200 mm de ancho. Plano ancho: Perfil de 6 a 20 mm de espesor y 200 a 600 mm de ancho. Se obtienen de longitudes varias, como máximo 12 metros. Chapa negra: Son los perfiles que tienen más de 600 mm de ancho. Existen tres tipos: fina, mediana y gruesa. Fina, cuando tiene de 0'4 a 2'7 mm de espesor, ancho 1'25 metros y 2'50 a 5 metros de longitud. Mediana y gruesa, cuando están comprendidas entre 3 a 3'5 mm de espesor, 1 a 2'60 metros de ancho y 5 a 16 metros de longitud. Chapa galvanizada lisa: Recibe esta denominación, la chapa negra recubierta con una ligera capa de cinz, tiene de 0'4 a 2'7 mm de espesor y sus dimensiones normales 1 X 2 metros. Como medidas extraordinarias se suministra de 1'20 X 2'40 metros.

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Chapa galvanizada ondulada: Son las que tienen una ondulación en forma parabólica y se emplean Hierros en U: Este perfil es otra de las formas comerciales del hierro más empleadas en la construcción, sobre todo en la formación de soportes compuestos. Sus características quedan definidas por las siguientes condiciones Entre sus dimensiones: r t = r; r = -----------2 Se fabrican de 80 a 300 mm de altura. Hierros redondos: Son los empleados en la construcción para el hormigón armado, fabricándose de 3 a 50 mm; se suministran todos los diámetros de 5 a 12 mm, y a partir del 12 los pares y los múltiplos de 5; es decir, 12, 14, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 25, 26, etc. Recordaremos que estos perfiles han de ser de acero dulce o semiduros; ya que deben poseer las cualidades de elasticidad y resistencia y no ser frágiles. Generalmente, hasta 6 mm se sirven en rollos de unos 20 metros de longitud, el resto en madejas de 5 a 10 metros. Hierros o perfiles especiales: Existen los denominados de media caña, pasamanos lisos, pasamanos con filetes, medios redondos, cuadrados de - 5 a 200 mm -, hierros Zorés, carriles. Etc. Las formas comerciales del hierro y del acero son muy variables basta consultar los catálogos de la casa distribuidoras para verificar la gran diversidad. Las principales formas son barra y hierro perfilados, los cuales son considerados como productos elaborados. Las barras pueden ser planas, cuadradas, hexagonales y redondas. Se laminan a partir de acero y hierro dulce. El acero dulce estirado en grandes longitudes constituye el alambre con diámetro que varía de 0.2 mm. a 5 mm. Dentro de los hierros perfilados se encuentran los angulares, los canales, las T, las dobles T.

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Las formas comerciales más corrientes de la fundición son t ubos y columnas. Aplicaciones. Los productos siderúrgicos tienen una numerosa y versátil aplicación. Son elementos resistentes en las estructuras, integrantes de las instalaciones o bien piezas decorativas. a) Fundición: Su aplicación más importante, de acuerdo a algunos autores, es el afino para transformarla en acero o en hierro dulce. Se emplea, además, en la obtención de piezas moldeadas como tubos, usados mayormente en la conducción de agua potable; piezas especiales de fontanería, como codos, reducciones, etc.; Columnas, las cuales en la actualidad han sido sustituida por perfile; piezas ornamentales. b) Hierro Dulce: Los comunes se usan en perfiles, los ordinarios en trabajos de cerrajería, los finos en piezas en general y los extrafinos en piezas metálicas. c) Acero: Según el contenido de carbono los aceros se clasifican en extra dulce, muy dulce, dulce, semiduro, duro, muy duro, y extra duro. El acero extra dulce se emplea para fabricar clavos y remaches. El acero muy dulce se emplea en la fabricación de piezas de construcción como varilla y perfiles. El acero dulce se destina a la confección de piezas de máquinas y tornillos. El acero semiduro se utiliza en la fabricación de piezas mecánicas de carros. El acero duro se utiliza en la fabricación de carriles grandes, resortes, martillos, cuchillos, ejes y muelles sencillos. El acero muy duro tiene su principal aplicación de carriles pequeños, resorte de gran resistencia, cuchillos finos y sierras. El acero extra duro tiene su principal utilidad en la confección de herramientas. La diferencia principal en esos aceros consiste en el porciento de carbono que contiene. Los aceros extra dulce son los que menos por ciento de carbono contienen, mientras que los extra duro son los que más cantidad de carbono contiene y también mayor resistencia y dureza. Los aceros también se clasifican atendiendo al procedimiento de obtención, a sus usos y al elemento aleado que los acompañan. Atendiendo al proceso de obtención se clasifican en: Bessemer, eléctricos y dúplex. Por el uso en acero estructural, acero naval, acero de remaches, etc.

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Y por medio de elementos en aleación en aceros Sílice, acompañado de Si, es de alta resistencia y bajo peso; acero manganeso, acompañado de Mn; acero cromo, aleado con Cr, conocido comúnmente como acero inoxidable por tener esa propiedad; acero níquel, acompañado de Ni.

1.7.

Conservación y mantenimiento de primer nivel

MANTENIMIENTO La labor del departamento de mantenimiento, está relacionada muy estrechamente en la prevención de accidentes y lesiones en el trabajador ya que tiene la responsabilidad de mantener en buenas condiciones, la maquinaria y herramienta, equipo de trabajo, lo cual permite un mejor desenvolvimiento y seguridad evitando en parte riesgos en el área laboral. Características del Personal de Mantenimiento: El personal que labora en el departamento de mantenimiento, se ha formado una imagen, como una persona tosca, uniforme sucio, lleno de grasa, mal hablado, lo cual ha traído como consecuencia problemas en la comunicación entre las áreas operativas y este departamento y un más concepto de la imagen generando poca confianza. Breve Historia de la Organización del Mantenimiento La necesidad de organizar adecuadamente el servicio de mantenimiento con la introducción de programas de mantenimiento preventivo y el control del mantenimiento correctivo hace ya varias décadas en base, fundamentalmente, al objetivo de optimizar la disponibilidad de los equipos productores. Posteriormente, la necesidad de minimizar los costos propios de mantenimiento acentúa esta necesidad de organización mediante la introducción de controles adecuados de costos. Más recientemente, la exigencia a que la industria está sometida de optimizar todos sus aspectos, tanto de costos, como de calidad, como de cambio rápido de producto, conduce a la necesidad de analizar de forma sistemática las mejoras que pueden ser introducidas en la gestión, tanto técnica como económica del mantenimiento. Es la filosofía de la tero-tecnología. Todo ello ha llevado a la necesidad de manejar desde el mantenimiento una gran cantidad de información.

Objetivos del Mantenimiento El diseño e implementación de cualquier sistema organizativo y su posterior informatización debe siempre tener presente que está al servicio de unos determinados objetivos. Cualquier sofisticación del sistema debe ser contemplada con gran prudencia en evitar, precisamente, de que se enmascaren dichos objetivos o se dificulte su consecución. En el caso del mantenimiento su organización e información debe estar encaminada a la permanente consecución de los siguientes objetivos

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•

Optimización de la disponibilidad del equipo productivo.

•

Disminución de los costos de mantenimiento.

•

Optimización de los recursos humanos.

•

Maximización de la vida de la máquina.

Mantenimiento Es un servicio que agrupa una serie de actividades cuya ejecución permite alcanzar un mayor grado de confiabilidad en los equipos, máquinas, construcciones civiles, instalaciones. Objetivos del Mantenimiento •

Evitar, reducir, y en su caso, reparar, las fallas sobre los bienes precitados.

•

Disminuir la gravedad de l as fallas que no se lleguen a evitar.

•

Evitar detenciones inútiles o para de máquinas.

•

Evitar accidentes.

•

Evitar incidentes y aumentar la seguridad para las personas.

•

Conservar los bienes productivos en condiciones seguras y preestablecidas de operación.

•

Balancear el costo de mantenimiento con el correspondiente al lucro cesante.

•

Alcanzar o prolongar la vida útil de los bienes.

El mantenimiento adecuado, tiende a prolongar la vida útil de los bienes, a obtener un rendimiento aceptable de los mismos durante más tiempo y a reducir el número de fallas. Decimos que algo falla cuando deja de brindarnos el servicio que debía darnos o cuando aparecen efectos indeseables, según las especificaciones de diseño con las que fue construido o instalado el bien en cuestión. Fallas Tempranas: Ocurren al principio de la vida útil y constituyen un porcentaje pequeño del total de fallas. Pueden ser causadas por problemas de materiales, de diseño o de montaje. Fallas adultas: Son las fallas que presentan mayor frecuencia durante la vida útil. Son derivadas de las condiciones de operación y se presentan más lentamente que las anteriores (suciedad en un filtro de aire, cambios de rodamientos de una máquina, etc.). Fallas tardías: Representan una pequeña fracción de las fallas totales, aparecen en forma lenta y ocurren en la etapa final de la vida del bien (envejecimiento de la aislación de un pequeño motor eléctrico, perdida de flujo luminoso de una lámpara, etc.

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Tipos de Mantenimiento Mantenimiento para Usuario En este tipo de mantenimiento se responsabiliza del primer nivel de mantenimiento a los propios operarios de máquinas. Es trabajo del departamento de mantenimiento delimitar hasta donde se debe formar y orientar al personal, para que las intervenciones efectuadas por ellos sean eficaces. Mantenimiento correctivo Es aquel que se ocupa de la reparación una vez se ha producido el fallo y el paro súbito de la máquina o instalación. Dentro de este tipo de mantenimiento podríamos contemplar dos tipos de enfoques: Mantenimiento paliativo o de campo (de arreglo) Este se encarga de la reposición del funcionamiento, aunque no quede eliminada la fuente que provoco la falla. Mantenimiento curativo (de reparación) Este se encarga de la reparación propiamente pero eliminando las causas que han producido la falla. Suelen tener un almacén de recambio, sin control, de algunas cosas hay demasiado y de otras quizás de más influencia no hay piezas, por lo tanto es caro y con un alto riesgo de falla. Mientras se prioriza la reparación sobre la gestión, no se puede prever, analizar, planificar, controlar, rebajar costos. Conclusiones La principal función de una gestión adecuada del mantenimiento consiste en rebajar el correctivo hasta el nivel óptimo de rentabilidad para la empresa. El correctivo no se puede eliminar en su totalidad por lo tanto una gestión correcta extraerá conclusiones de cada parada e intentará realizar la reparación de manera definitiva ya sea en el mismo momento o programado un paro, para que esa falla no se repita. Es importante tener en cuenta en el análisis de la política de mantenimiento a implementar, que en algunas máquinas o instalaciones el correctivo será el sistema más rentable. Historia A finales del siglo XVIII y comienzo del siglo XIXI durante la revolución industrial, con las primeras máquinas se iniciaron los trabajos de reparación, el inicio de los conceptos de competitividad de costos, planteo en las grandes empresas, las primeras preocupaciones hacia las fallas o paro que se producían en

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la producción. Hacia los años 20 ya aparecen las primeras estadísticas sobre tasas de falla en motores y equipos de aviación. Ventajas •

Si el equipo está preparado la intervención en el fallo es rápida y la reposición en la mayoría de los

casos será con el mínimo tiempo. •

No se necesita una infraestructura excesiva, un grupo de operarios competentes será suficiente,

por lo tanto el costo de mano de obra será mínimo, será más prioritaria la experiencia y la pericia de los operarios, que la capacidad de análisis o de estudio del tipo de problema que se produzca. Es rentable en equipos que no intervienen de manera instantánea en la producción, donde la

•

implantación de otro sistema resultaría poco económico. Desventajas Se producen paradas y daños imprevisibles en la producción que afectan a la planificación de

•

manera incontrolada. •

Se cuele producir una baja calidad en las reparaciones debido a la rapidez en la intervención, y a la

prioridad de reponer antes que reparar definitivamente, por lo que produce un hábito a trabajar defectuosamente, sensación de insatisfacción e impotencia, ya que este tipo de intervenciones a menudo generan otras al cabo del tiempo por mala reparación por lo tanto será muy difícil romper con esta inercia. Mantenimiento Preventivo Este tipo de mantenimiento surge de la necesidad de rebajar el correctivo y todo lo que representa. Pretende reducir la reparación mediante una rutina de inspecciones periódicas y la renovación de los elementos dañados, si la segunda y tercera no se realizan, la tercera es inevitable. Historia: Durante la segunda guerra mundial, el mantenimiento tiene un desarrollo importante debido a las aplicaciones militares, en esta evolución el mantenimiento preventivo consiste en la inspección de los aviones antes de cada vuelo y en el cambio de algunos componentes en función del número de horas de funcionamiento. Características: Básicamente consiste en programar revisiones de los equipos, apoyándose en el conocimiento de la máquina en base a la experiencia y los históricos obtenidos de las mismas. Se confecciona un plan de mantenimiento para cada máquina, donde se realizaran las acciones necesarias, engrasan, cambian correas, desmontaje, limpieza, etc.

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Ventajas: •

Si se hace correctamente, exige un conocimiento de las máquinas y un tratamiento de los históricos

que ayudará en gran medida a controlar la maquinaria e instalaciones. •

El cuidado periódico conlleva un estudio óptimo de conservación con la que es indispensable una

aplicación eficaz para contribuir a un correcto sistema de calidad y a la mejora de los continuos. •

Reducción del correctivo representará una reducción de costos de producción y un aumento de la

disponibilidad, esto posibilita una planificación de los trabajos del departamento de mantenimiento, así como una previsión de l.los recambios o medios necesarios. Se concreta de mutuo acuerdo el mejor momento para realizar el paro de las instalaciones con

•

producción. Desventajas: •

Representa una inversión inicial en infraestructura y mano de obra. El desarrollo de planes de

mantenimiento se debe realizar por técnicos especializados. •

Si no se hace un correcto análisis del nive l de mantenimiento preventivo, se puede sobrecargar el

costo de mantenimiento sin mejoras sustanciales en la disponibilidad. •

Los trabajos rutinarios cuando se prolongan en el tiempo produce falta de motivación en el personal,

por lo que se deberán crear sistemas imaginativos para convertir un trabajo repetitivo en un trabajo que genere satisfacción y compromiso, la implicación de los operarios de preventivo es indispensable para el éxito del plan. Mantenimiento Predictivo Este tipo de mantenimiento se basa en predecir la falla antes de que esta se produzca. Se trata de conseguir adelantarse a la falla o al momento en que el equipo o elemento deja de trabajar en sus condiciones óptimas. Para conseguir esto se utilizan herramientas y técnicas de monitores de parámetros físicos. Historia Durante los años 60 se inician técnicas de verificación mecánica a través del análisis de vibraciones y ruidos si los primeros equipos analizadores de espectro de vibraciones mediante la FFT (Transformada rápida de Fouries), fueron creados por Bruel Kjaer. Ventajas •

La intervención en el equipo o cambio de un elemento.

Nos obliga a dominar el proceso y a tener unos datos técnicos, que nos comprometerá con un método científico de trabajo riguroso y objetivo. •

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Desventajas •

La implantación de un sistema de este tipo requiere una inversión inicial importante, los equipos y

los analizadores de vibraciones tienen un costo elevado. De la misma manera se debe destinar un personal a realizar la lectura periódica de datos. •

Se debe tener un personal que sea capaz de interpretar los datos que generan los equipos y tomar

conclusiones en base a ellos, trabajo que requiere un conocimiento técnico elevado de la aplicación. •

Por todo ello la implantación de este sistema se justifica en máquina o instalaciones donde los

paros intempestivos ocasionan grandes pérdidas, donde las paradas innecesarias ocasionen grandes costos. Mantenimiento Productivo Total (T.P.M.) Mantenimiento productivo total es la traducción de TPM (Total Productive Maintenance). El TPM es el sistema Japonés de mantenimiento industrial la letra M representa acciones de MANAGEMENT y Mantenimiento. Es un enfoque de realizar actividades de dirección y transformación de empresa. La letra P está vinculada a la palabra "Productivo" o "Productividad" de equipos pero hemos considerado que se puede asociar a un término con una visión más amplia como "Perfeccionamiento" la letra T de la palabra "Total" se interpreta como "Todas las actividades que realizan todas las personas que trabajan en la empresa" Definición Es un sistema de organización donde la responsabilidad no recae sólo en el departamento de mantenimiento sino en toda la estructura de la empresa "El buen funcionamiento de las máquinas o instalaciones depende y es responsabilidad de todos". Objetivo El sistema está orientado a lograr: Cero accidentes

•

•

Cero defectos.

•

Cero fallas.

•

Historia Este sistema nace en Japón, fue desarrollado por primera vez en 1969 en la empresa japonesa Nippondenso del grupo Toyota y de extiende por Japón durante los 70, se inicia su implementación fuera de Japón a partir de los 80. Ventajas •

Al integrar a toda la organización en los trabajos de mantenimiento se consigue un resultado final

más enriquecido y participativo. •

El concepto está unido con la idea de calidad total y mejora continua.

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Desventajas •

Se requiere un cambio de cultura general, para que tenga éxito este cambio, no puede ser

introducido por imposición, requiere el convencimiento por parte de todos los componentes de la organización de que es un beneficio para todos. •

La inversión en formación y cambios generales en la organización es costosa. El proceso de

implementación requiere de varios años.

1.8.

Elementos de ajustaje y reglaje

ELEMENTOS DE AJUSTE Y REGLAJE En mecánica de precisión, el ajuste es la forma en que dos piezas de una misma máquina se acoplan entre sí, de forma tal que un eje encaja en un orificio. El acople está relacionado con la tolerancia en los tamaños de ambas piezas. Si una tiene un tamaño mucho mayor que la otra no ajustarán. Debido a ello se desarrollaron normas ISO para estandarizar las medidas, lo que ha permitido la intercambiabilidad de las piezas y la producción en serie. El valor de tolerancia para un eje se identifica con una letra minúscula, mientras que para los agujeros se utilizan las mayúsculas. La tolerancia de mecanizado es designada por quien diseña la máquina tomando en consideración algunos parámetros como función y coste. Cuanto menor sea la tolerancia mayor será el coste del mecanizado. Piezas macho y hembra Las piezas que participan del ajuste se denominan macho y hembra. Las piezas macho son aquellas que poseen extensiones cuya cara externa ajustará por la parte interna de la pieza hembra. Por ejemplo, ejes, árboles de transmisión, chavetas, estrías, etc. Las piezas hembra ajustan en forma inversa a las macho, tales como agujeros, ranuras, etc. También guardan una estrecha relación de ajuste los elementos roscados, los engranajes, las matrices, las distancias que hay entre los centros de agujeros que tienen las cajas de velocidades y reductoras u otros mecanismos. Tolerancia de mecanizado Al fabricar una pieza, la interacción entre la herramienta de corte y los materiales durante el proceso de mecanizado dificulta obtener una medida exacta de forma repetitiva, por lo que se necesita cierta tolerancia para que aun no siendo perfectas las piezas ajusten sin forzarlas. La tolerancia de mecanizado es la diferencia permisible entre una cota nominal máxima (o cota de referencia) y otra mínima para que su medida real pueda validarse según el acople de la pieza. Cuanto menor sea la tolerancia necesaria, más difícil será realizar la pieza. El valor de la tolerancia se representa por letras, indicándose los valores de las cotas máximas y mínimas de tolerancia agregando números. Las letras mayúsculas de la A a la H identifican tolerancias de hembra

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con un valor mayor al de la cota nominal, mientras que de la J a la Z se refieren a tolerancias de hembras con valor está por debajo de la cota nominal. La H representa el valor nominal exacto. Las cotas de los machos se representan con letras minúsculas acompañadas del grado de calidad IT. Las letras de la a a la h corresponden a valores por debajo de la cota nominal (en forma inversa a los de las hembras). El valor máximo de la letra h es la cota nominal. Los valores de la j a la z corresponden a valores por encima de la cota nominal. ○

Ejemplo: 50H7--(50 + 30 + 0) - Valor máx. admisible: 50,030; Valor mín. admisible: 50,00

○

Ejemplo: 30 m6--(30 + 21 + 8) - Valor máx. admisible: 30,021; Valor mín. admisible: 30,008

Pueden encontrarse ejemplos en las Normas ISO de mecanizado y en prontuarios de mecanizado.3 Juegos de ajuste El juego máximo de un ajuste es la diferencia entre el valor máximo real de una cota hembra y el valor mínimo real de una cota macho, mientras que el juego mínimo es un concepto similar excepto que en lugar de tomar los valores máximos toma los mínimos. Juego máximo ajuste eje - agujero = Diámetro mayor agujero - Diámetro menor eje El valor del juego mínimo en los ajustes holgados deslizantes y giratorios siempre es mayor que cero; por el contrario, el juego máximo y mínimo en un ajuste forzado siempre es negativo. Juego mínimo ajuste eje - agujero: Diámetro menor agujero - Diámetro mayor eje Parámetros de ajustes Concentricidad. Al realizar un ajuste se deben tener en consideración determinados parámetros a fin de lograr la calidad deseada. Uno de ellos es la rugosidad, que es el conjunto de crestas y surcos que se forman sobre la superficie de una pieza que fue mecanizada debido a la acción de las herramientas de corte. La rugosidad está relacionada con las tolerancias y la calidad de los ajustes.4 Otros parámetros a determinar en ciertos componentes son el paralelismo y la perpendicularidad entre una superficie cilíndrica refrentada y su eje axial, por lo que se indican los límites permitidos en los planos constructivos. En ciertos componentes cilíndricos se debe controlar la redondez, la conicidad y en general el perfil esférico, mientras que en otros tipos de piezas es necesario revisar la planitud u horizontalidad de la superficie o la concentricidad si hay varias piezas con diámetros que tengan un eje común. Verificación y control de calidad Pie de rey. Galga para verificación de agujeros PASA - NO PASA.

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Galga de medidas exteriores PASA- NO PASA. Al producir piezas en serie es necesario verificar que tienen la calidad adecuada de forma que no se deban descartar componentes al final del proceso debido a que no encajan al ensamblar las máquinas. Es por ello que las empresas instrumentan departamentos de control de calidad que realizan mediciones y verificaciones de las piezas para garantizar que la calidad es la adecuada o detener la producción en caso de encontrar fallos en el proceso. Antes de iniciar la producción en serie la máquina-herramienta recibe una calibración adecuada según la operación de mecanizado a ejecutar. Luego de realizada la primera pieza recibe un riguroso control de todos los parámetros de calidad involucrados. Si el resultado es positivo, el control de calidad del proceso pasa a ser realizado por el operario de la máquina, para lo cual debe disponer de los instrumentos de medición, galgas y calibres que sean necesarios. Para poder verificar la precisión de las piezas se utilizan instrumentos de medición como calibres o Vernier, micrómetros, gramiles, relojes comparadores, galgas de tampón (pasa-no pasa) para verificar agujeros y galgas de herradura (pasa-no pasa) para verificar diámetros exteriores. El calibre tampón posee dos extremos mecanizados de distinta longitud. El cilindro más largo es el PASA. Las dimensiones de cilindro PASA corresponden a la dimensión mínima real de la cota nominal, y el cilindro corto corresponde al lado NO PASA y tiene la dimensión correspondiente al diámetro mayor de la cota nominal correspondiente. Por su parte en la herradura para verificar diámetros exteriores las aperturas se relacionan en forma inversa con el calibre anterior. Perfil profesional del ajustador mecánico Hay dos tipos de especialidades propias de los técnicos ajustadores mecánicos: el ajustador matricero y el ajustador mecánico montador. El ajustador matricero es aquel que construye elementos mecánicos complejos, ajustes de precisión, moldes y matrices utilizando tanto herramientas manuales como máquinas. También debe verificar las piezas, los procesos de fabricación y la calidad del producto.5 Por su parte el ajustador mecánico montador realiza las operaciones de mecanización, prepara y ajusta máquinas para el mecanizado según la técnica adecuada, aplica los tratamientos térmicos a los productos y monta los conjuntos mecánicos.

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CAPITULO II: TRAZDO Y MARCADO DE PIEZAS

2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6.

Trazado y simbología Normas y útiles de trazado Instrumentos de medición (generalidades) Elaboración de hojas operacionales Procedimiento de trazado Procedimiento y herramientas de corte manual

OBJETIVO DE LA UNIDAD: Realizar el diseño, preparación y corte de secciones de diversos materiales mediante los procesos adecuados de trazado y corte, para desarrollar las destrezas básicas en la construcción de piezas.

2.1 Trazado y simbología El trazado consiste en reproducir sobre una superficie de una chapa o pieza las cotas o referencias necesarias para desarrollar los procesos de fabricación mecánica posteriores (taladrado, limado, cortado, cubado, etc.). En definitiva es pintar sobre la chapa la pieza que queremos conseguir. Podemos distinguir dos tipos de trazado manual: •Trazado plano. •Trazado al aire o espacial.

El trazado plano es el que realizamos sobre una superficie plana, muy utilizado en calderería por las chapas de poco espesor, se realiza de igual forma que cuando dibujamos sobre una hoja de papel.

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El trazado al aire o espacial es el que efectuamos sobre los distintos planos o superficies de una pieza en el espacio (en 3 dimensiones), reproduciendo en la pieza t odas las indicaciones del croquis o plano. Es muy usado en las operaciones de montaje o de ajuste.

Para poder trazar, es necesario saber cuál es el uso correcto de las herramientas de trazado. La manipulación y el almacenamiento de estas herramientas, ha de ser el correcto, ya que son herramientas de precisión, como por ejemplo, no utilizar para golpear una escuadra, etc. Donde podemos distinguir:

2.2 Normas y útiles de trazado PUNTA DE TRAZAR La punta de trazar son varillas de acero fundido, formadas por el cuerpo y la punta. El cuerpo es poligonal o cilíndrico y lleva un moleteado para su mejor manejo y la punta está templada y perfectamente afiladas, alrededor de unos 10º aproximadamente. También pueden llevar un extremo acodado para el trazado de sitios poco accesibles y para evitar que se despunten en caso de caída. Se utiliza básicamente para el trazado y marcado de líneas de referencias, tales como ejes de simetría, centros de taladros, o excesos de material en las piezas que hay que mecanizar, porque deja una huella imborrable durante el proceso de mecanizado, pudiéndose incorporar a un gramil para facilitar mejor su eficacia. Es pues una especie de lápiz capaz de rayar los metales.

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GRAMIL El gramil es un instrumento de trazado y de precisión, que se compone de una base de fundición perfectamente plana en su cara de apoyo, provisto de un vástago vertical graduado milimétricamente llamado nonio (fijo o abatible), por el que se desliza una abrazadera o manguito, también dividida, que sujeta a la punta de trazar. Permite trazar líneas a distintas alturas paralelas al mármol, de corte en referencia a una orilla o superficie, además de otras operaciones.

GRANETE El granete es un útil con forma cónica de acero aleado y con un revenido, donde diferenciamos el cuerpo y la punta. El cuerpo lleva un moleteado para su mejor sujeción durante el trabajo y la punta lleva un templado y va afilada entre 30º a 40º. Se utiliza para marcar los centros para agujeros ya que la huella que deja sirve de guía para la broca, evitando el desvío al resbalar sobre la pieza. Para poder usarlo necesitaremos la ayuda de un martillo para golpearlo. También existen granetes automáticos de acero especial de alta aleación templado al aire, con puntas regulables e intercambiables, que producen la huella sin la necesidad de utilizar el martillo.

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GUIAS Las guías son utensilios que se utilizan para guiar o dirigir los útiles de trazado (sirviendo de apoyo o de guía), colocándolas sobre la superficie de la pieza que vamos a trazar. Las más utilizadas son: las reglas, las escuadras y el trasportador de ángulos.

COMPAS El compás es un instrumento que está formado por dos brazos iguales de acero aleado, articulados en un extremo y los extremos libres terminan con distintas formas de punta afilada (templada). Se utiliza para el trazado de circunferencias, arcos de circunferencias, transportar medidas, etc., poniendo uno de sus extremos libres en la huella del granete. Para el trazado de arcos de diámetros mayores se utiliza otra variedad de compas llamado de varas o de varilla, que está formado por una regla plana por la que se desplazan dos abrazaderas con puntas.

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MÁRMOL DE TRAZAR El mármol de trazar es una mesa pequeña de acero fundido, formado por una lámina de rectangular y una estructura. La mesa está muy bien pulida y planificada, donde apoyaremos las piezas, elementos de apoyo, elementos de trazado, etc., la estructura en forma de nervios robustos para evitar deformaciones. En los extremos lleva dos taladros roscados para la colocación de unos mangos cilíndricos que nos servirán para el transporte del mismo.

ESTRUCTURAS O CUBOS DE TRAZADO Las estructuras o cubos de trazado son elementos fabricados de fundición gris perlática, sus formas son variadas en función del tipo de trabajo que vayamos a realizar y contienen en su interior una serie de taladros y ranuras que sirven para la sujeción de las piezas por medio de tornillos y tuercas. Las más utilizadas son la estructura en forma de escuadra y el cubo. Se utiliza apoyando una de las caras de la estructura o del cubo sobre el mármol de trazar y sobre este la pieza. Debiendo de estar siempre bien apoyado sobre el mármol

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CALZOS Los calzos son elementos prismáticos fabricados con fundición gris perlática, donde sus caras son paralelas entre sí y contienen superficies inclinadas formando 90º, donde apoyaremos las piezas cilíndricas como ejes a la hora de su trazado

MESAS Y ESTRUCTURAS ORIENTABLES Las mesas y estructuras orientables están fabricadas de fundición gris perlática, compuestos por una mesa plana o en escuadra, que contiene a lo largo de su superficie unas ranuras en T para fijar las piezas por medio de bridas. Lo apoyaremos sobre el mármol de trazar, sobre está la pieza y gracias a el giro de la mesa con respecto su base permite que la pieza forme un ángulo cualquiera, con la posibilidad de trazar en distintos planos líneas en diferentes inclinaciones que vienen marcadas, de grado en grado, y se denominan limbo.

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BARNICES DE TRAZADO Los barnices de trazado se usan para pintar o cubrir las superficies de las piezas que vamos a trazar, ya que la superficie de las piezas suele ser brillante y cuesta ser rayada, con estor barnices se pueden realizar trazos duraderos. Hoy día nos los podemos encontrar como productos sintéticos, almacenados en recipientes, pintando la pieza con un pincel o algodón o con espray, pero antiguamente eran pastas colorantes que se diluían en agua, los más usados son: •Diluciones de colores. •Sulfato de cobre en polvo diluido en agua. •Blanco de España en polvo con cola diluida en agua. •Azul de Prusia en polvo diluido en alcohol y disueltos en goma laca.

TÉCNICA DEL TRAZADO. Antes de proceder al trazado en piezas, habrá que tener en cuenta las siguientes consideraciones: 1º.- Estudiar detenidamente el plano de la pieza a trazar. 2º.- Determinar cuál es el proceso correcto para que el trazado resulte completo. 3º.- Asegurarse de que la pieza tiene dimensiones suficientes. 4º.- Si es posible, partir siempre de una línea de referencia. 5º.- Realizar el trazado primero sobre el papel, así los problemas que pudieran surgir se sabe cómo solucionarlos. 6º.- Preparar la pieza, haciendo desaparecer el óxido existente.

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7º.- Colocar los machos en su caso. 8º.- Pintar con el producto elegido las partes necesarias. Seguidamente se realizarán los trazos procurando que se marquen bien con una sola pasada y en el siguiente orden: a) Trazar ejes de simetría. b) Trazar las paralelas necesarias a esos ejes. c) Trazar las líneas oblicuas y curvas.

2.3 Instrumentos de medición (generalidades) METROLOGIA DEFINICIÓN.- ciencia que tiene por objeto el estudio de las unidades y de las medidas de las magnitudes; define también las exigencias técnicas de los métodos e instrumentos de medida. MAGNITUD.- Es todo aquello que puede ser medido, esto es las dimensiones y valores numéricos de todo lo que ocupa un lugar en el espacio. MEDIR.- es comparar una magnitud con una unidad de medida previamente establecida, determinar la dimensión de un elemento. La metrología está conformada por una serie de operaciones de mediciones destinadas a obtener las dimensiones y realizar el trazado para la elaboración de piezas o elementos empleando el trabajo manual o mecánico y efectuar la verificación y control de sus medidas según exigencias del proyecto. Para ello se utiliza una serie de instrumentos o herramientas de medición y una metodología adecuada a las necesidades. Medición: consiste en obtener la cantidad de veces que una cierta magnitud unidad se encuentra contenida entre límites fijados. Estos límites no siempre son visibles o perfectamente determinados, como ser en el caso de medición de diámetros, profundidades, espesores, etc. En los cuales se deben tomar distancia entre dos planos paralelos o entre superficies cilíndricas o esféricas. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y VERIFICACIÓN INTRODUCCIÓN Las herramientas de medición y de verificación se han venido usando desde el principio de los días para la construcción de todo tipo de cosas y se utilizan para la nivelación y alineación de las piezas o para la medición geométrica o dimensional de las mismas.

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La medición la definiremos como la comparación de una magnitud con su unidad de medida, con el fin de averiguar cuantas veces contiene la primera medida a la segunda medida. Las mediciones dimensionales que podemos realizar son: •Medición directa. •Medición indirecta o por comparación.

La medición directa es la medición realizada con un instrumento de medida capaz de darnos por sí mismo y sin ayuda de un patrón auxiliar, el valor de la magnitud de medida lo obtendremos con solo leer la indicación de su escala numérica o su pantalla digital/analógica (medir con un metro, un calibre, cinta métrica, etc.). La medición indirecta es la medición realizada con un instrumento de medida capaz de detectar la variación existente entre la magnitud de un patrón y la magnitud de la pieza a medir (comparar una medida tomada con una pieza o otra medida cualquiera), resulta lenta y laboriosa para la medida de pocas piezas y rentable para la medición de muchas piezas. Dentro de la medición encontraremos la incertidumbre de medida que la definiremos como la estimación que caracteriza el intervalo de valores en el que se sitúa, con una alta probabilidad dada, y el valor verdadero de la magnitud de medida (el error que se puede producir en la medición de una pieza), dentro de esta incertidumbre de medida diferenciamos: los errores aleatorios y los errores sistemáticos . Los errores aleatorios son errores que varían de forma imprevisible en signo y valor (dan otra medida) al realizar un número de mediciones a la misma pieza y en el mismo lado, en condiciones iguales, ya que la temperatura puede influir en este tipo de errores. Las causas más comunes de estos errores de medida son: •La manipulación incorrecta del instrumento de medida. •El mal posicionamiento entre la p ieza y el instrumento de medida. •Errores de interpretación de medida.

Los errores sistemáticos son errores que se repiten constantemente durante la medición de una pieza, por causas ajenas a la pieza o a la medición, obteniendo siempre los mismos resultados finales. Estos errores sistemáticos pueden ser constantes (errores de grabación) o variables (errores de dilatación). Las causas más comunes de estos errores de medida son: •Desviaciones en la calibración o en la puesta a cero. •Errores de construcción en el instrumento de medida.

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TECNICISMOS Y UNIDADES DE MEDIDA La calibración es el procedimiento de comparación entre lo que indica un instrumento y lo que "debiera indicar" de acuerdo a un patrón de referencia con valor conocido. La medición dimensional es la encargada de medir la forma de las piezas: longitudes, diámetros, espesores, etc. La medición geométrica proviene de una rama de la matemática que se ocupa de las propiedades de las figuras geométricas en el plano o el espacio, como son: puntos, rectas, planos, polígonos, poliedros, paralelas, perpendiculares, curvas, superficies, etc. La nivelación es el procedimiento mediante el cual se determina el desnivel existente entre dos (o más), hechos físicos existentes entre sí (piezas, pilares, etc.). Se comparan varios puntos (o planos) entre sí y se determina su desnivel en metros o centímetros. La alineación es el procedimiento por el cual comparamos en el espacio la distancia entre dos (o más), hechos físicos existentes entre sí (piezas, pilares, etc.). La tolerancia se podría definir como el margen de error admisible en la fabricación de un producto. A mayor tolerancia menor margen de error El metro (m) es la unidad principal de longitud del Sistema Internacional de Unidades. Un metro es la distancia que recorre la luz en el vacío durante un intervalo de 1/299.792.458 de segundo.1 1 metro = 1000 milímetros El centímetro (cm) es una unidad de longitud. Es el segundo submúltiplo del metro y equivale a la centésima parte del metro. 1 cm = 0,001 m El milímetro (mm) es una unidad de longitud. Es el tercer submúltiplo del metro y equivale a la milésima parte del meto. 1 mm = 0,0001 m La décima es una unidad de longitud. Es el primer submúltiplo del milímetro y equivale a la decima parte del milímetro. 1 décima = 0,01 mm La centésima es una unidad de longitud. Es el segundo submúltiplo del milímetro y equivale a la centésima parte del milímetro. 1 centésima = 0,001 La milésima es una unidad de medida. Es el tercer submúltiplo del milímetro y equivale a la milésima parte del milímetro. 1 milésima = 0,0001 La micra es una unidad de longitud. Es el cuarto submúltiplo del milímetro y equivale a la diez milésima parte del milímetro. 1 micra = 0,00001 mm

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La milimicra es una unidad de longitud. Es el quinto submúltiplo del milímetro y equivale a mil milésimas de milímetro. 1 milimicra = 0,000001 mm La pulgada (“) es una unidad de longitud antropométrica que equivale a la longitud de un pulgar, y más

específicamente a su primera falange. Una pulgada equivale a 25,4 milímetros.

1 pulgada = 25,4 milímetros La finalidad del nonio es dividir el milímetro en décimas o milésimas Los instrumentos de medición y de verificación que podemos encontrar en un taller, son las que expondremos y explicaremos a continuación: REGLA GRADUADA La regla graduada es un instrumento de medición con forma de plancha metálica delgada o de madera, rectangular que incluye una escala graduada dividida en unidades de longitud (centímetros o pulgadas); es un instrumento útil para trazar segmentos rectilíneos en las chapas o piezas, con la ayuda de la punta de trazar. Sus longitudes son variadas, van desde 1hasta 2 metros de longitud. Suelen venir con graduaciones de diversas unidades de medida, como milímetros, centímetros, decímetros y pulgadas, aunque también las en ambas unidades de medida FLEXOMETRO El metro como vulgarmente lo conocemos es una cinta métrica metálica con forma de media caña (para darle rigidez), alojada en una carcasa de plástico o metálica, con un muelle de retorno para una recogida rápida. Sus longitudes varían desde 1 hasta15 metros.

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CINTA MÉTRICA La cinta métrica es un instrumento de medición, con la particularidad de que está construido en chapa metálica flexible (debido su escaso espesor) o una lamina de fibra de vidrio, dividida en unidades de medición (milímetros, centímetros, metros, etc.), y que se enrolla en espiral dentro de una carcasa metálica o de plástico. Algunas de estas carcasas disponen de un sistema de freno o anclaje para impedir el enrollado automático de la cinta, y mantener fija alguna medida precisa de esta forma PLOMADA La plomada mide la verticalidad y está formada por un cuerpo que hace de contrapeso, normalmente cilíndrico, que contiene una cuerda axialmente para suspensión del citado cuerpo, en un punto fijo. Se caracteriza porque la cuerda está asociada a un tope (dos conos enfrentados por sus puntas), dotado en su cara de adaptación al correspondiente soporte fijo de un taladro ciego, en el que queda encajado y fijado un imán de gran potencia, de manera que la fijación de la plomada a la regla metálica, pilar o elemento soporte del que se trate se produce automáticamente por simple aproximación del tope a la misma.

NIVEL El nivel es un instrumento de medición utilizado para determinar la horizontalidad o verticalidad de un elemento. Existen distintos tipos, ya que es un instrumento muy útil para la construcción en general; carpintería metálica, carpintería de aluminio, construcciones metálicas, etc. El principio del nivel está en un pequeño tubo transparente (cristal o plástico) el cual está lleno de líquido con una burbuja de aire en su interior ( el tamaño de la burbuja es inferior a la distancia entre las dos marcas).Si la burbuja se encuentra simétricamente entre las dos marcas, el instrumento indica un nivel

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ESCUADRAS Y PLANTILLAS Una escuadra como vulgarmente se conoce es una plantilla con forma de ángulo rectángulo (90 grados) normalmente, aunque también las hay con otros ángulos (120º), ya que es una plantilla. Pueden ser de diferentes tamaños, materiales y formas que irán en verificación a realizar. No deberían llevar escala gráfica al no ser herramientas de medición, pero algunos fabricantes las producen con una escala gráfica para usarse como instrumento de medición. Suelen ser de acero aleado.

Otra variedad plantillas que nos podemos encontrar en un taller son las galgas, galgas, que son instrumentos de verificación de medida. Se fabrican de acero aleado y en el mercado la podemos encontrar por juegos para medir roscas, espesores, ángulos de las brocas, etc. exacto, que puede ser horizontal, vertical u otro, dependiendo de la posición del nivel.

GONIÓMETRO Un goniómetro o transportador de ángulos es un instrumento de medición de ángulos (agudos 90º>, llanos 180º o obtusos >180º) con forma de semicírculo o círculo graduado (de grado en grado), en 180º o 360º, utilizado para medir o construir ángulos. Este instrumento permite medir ángulos entre dos objetos. Hoy día nos los podemos encontrar con distintas formas y fabricado de distintos materiales, desde acero aleado, hasta de aluminio.

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CALIBRE O PIE DE REY El calibre o pie de rey es un instrumento de acero aleado, que se utiliza para la medición para longitudes, es el más universal que existe. Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro utilizando el nonio. Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones internas y profundidades. Posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas.

Podemos diferenciar distintos tipos de calibres, como son: •Calibre universal.

•Calibre de profundidad.

•Calibre de exteriores

•Calibres especiales (para roscas, etc.)

•Calibre de interiores.

•Calibre pasa no pasa (mide los diámetros de los

agujeros).

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MICRÓMETRO El micrómetro o tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001 mm) (micra). Está formado por dos puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala incluye un nonio y las longitudes máximas de medida del micrómetro de exteriores normalmente es de 25 mm aunque también existen de 30mm.

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Podemos diferenciar distintos tipos de calibres, como son: •Micrómetro universal o Palmer.

•Micrómetro de profundidad.

•Micrómetro de exteriores.

•Micrómetros especiales.

•Micrómetro de interiores.

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ALESÓMETRO El alesómetro es un instrumento de medición que se utiliza para medir o verificar la concentricidad o los diámetros de las piezas. Su funcionamiento y forma es muy parecida a la del micrómetro y está formado por unos palpadores alojandose en una carcasa de acero en su extremo (que es con lo que medimos), y un cilindro dividido en milímetros junto a un nonio, que puede ser normal, analógico o digital.

RELOJ COMPARADOR Un reloj comparador es un instrumento de medida que transforma el movimiento rectilíneo de los palpadores o puntas de contacto en movimiento circular de las agujas. Se utiliza en los talleres e industrias para la verificación de piezas y que por sus propios medios no da lectura directa, pero que es útil para comparar las diferencias que existen en la cota de varias piezas que se quieran verificar. La capacidad para detectar la diferencia de medidas es posible gracias a un mecanismo de engranajes y palancas, que van metidos dentro de una caja metálica de forma circular. Dentro de esta caja se desliza un eje, que tiene una punta esférica que hace contacto con la superficie. Este eje, al desplazarse, mueve la aguja del reloj, y hace posible la lectura directa y fácil de las diferencias de medida. La precisión de un reloj comparador puede ser de centésimas de milímetros o incluso de milésimas de milímetros micras, según la escala a la que esté graduado. También se presentan en milésimas de pulgada.

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El mecanismo consiste en transformar el movimiento lineal de la barra deslizante de contacto en movimiento circular que describe la aguja del reloj. El reloj comparador tiene que ir incorporado a una galga de verificación o a un soporte con pie magnético que permite colocarlo en la zona de la máquina que se desee. Es un instrumento muy útil para la verificación de diferentes tareas de mecanizado, especialmente la excentricidad de ejes de rotación.

2.4 Elaboración de hojas operacionales

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62


63


64


65


66


2.5 Procedimiento de trazado TÉCNICA DEL TRAZADO. Antes de proceder al trazado en piezas, habrá que tener en cuenta las siguientes consideraciones: 1º.- Estudiar detenidamente el plano de la pieza a trazar. 2º.- Determinar cuál es el proceso correcto para que el trazado resulte completo. 3º.- Asegurarse de que la pieza tiene dimensiones suficientes. 4º.- Si es posible, partir siempre de una línea de referencia. 5º.- Realizar el trazado primero sobre el papel, así los problemas que pudieran surgir se sabe cómo solucionarlos. 6º.- Preparar la pieza, haciendo desaparecer el óxido existente. 7º.- Colocar los machos en su caso. 8º.- Pintar con el producto elegido las partes necesarias. Seguidamente se realizarán los trazos procurando que se marquen bien con una sola pasada y en el siguiente orden: a) Trazar ejes de simetría. b) Trazar las paralelas necesarias a esos ejes. c) Trazar las líneas oblicuas y curvas.

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2.6 Procedimiento y herramientas de corte manual HERRAMIENTAS MANUALES La manipulación de herramientas manuales comunes como martillos, destornilladores, alicates, tenazas y llaves diversas, constituye una práctica habitual en talleres de mantenimiento, así como en laboratorios y aulas de prácticas de centros docentes, debido a que muchas de las operaciones que se realizan en dichos locales sólo pueden llevarse a cabo de forma manual . Aunque a primera vista tales herramientas puedan parecer poco peligrosas, cuando se usan de forma inadecuada llegan a provocar lesiones (heridas y contusiones, principalmente) que de modo ocasional revisten cierta gravedad, hasta el punto de que un 7% del total de accidentes que se producen anualmente en España y un 4% de los calificados como graves, tienen su origen en la manipulación de una herramienta manual. Si bien las causas que provocan estos accidentes son muy diversas, pueden citarse como más significativas las siguientes: Calidad deficiente de las herramientas. Uso inadecuado para el trabajo que se realiza con ellas. Falta de experiencia en su manejo por parte del usuario. Mantenimiento inadecuado, así como transporte y emplazamiento incorrectos. RECOMENDACIONES GENERALES De acuerdo con estas consideraciones, las recomendaciones generales para el correcto uso de estas herramientas, con el fin de evitar los accidentes que pueden originar, son las siguientes: Conservación de las herramientas en buenas condiciones de uso. Utilización de las herramientas adecuadas a cada tipo de trabajo que se vaya a realizar. Entrenamiento apropiado de los usuarios en el manejo de estos elementos de trabajo. Transporte adecuado y seguro, protegiendo los filos y puntas y manteniéndolas ordenadas, limpias y en buen estado, en el lugar destinado a tal fin. RECOMENDACIONES ESPECÍFICAS A continuación se indican las recomendaciones a tener en cuenta, en el manejo de algunas herramientas manuales de uso más frecuente.

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ALICATES Existen tres clases diferentes de alicates: universales, de puntas y de corte, debiendo seleccionarse los más apropiados para el trabajo que se pretende realizar. Antes de utilizar unos alicates es preciso comprobar que no están defectuosos, siendo los defectos más frecuentes: •Mandíbulas no enfrentadas correctamente, a causa de holguras en el eje de articulación por un mal uso

de la herramienta. •Mellas en la zona de corte por forzar la herramienta con materiales demasiado duros. •Estrías desgastadas por el uso. En cuanto a su utilización se recomienda: •No emplear esta herramienta para aflojar o apretar tuercas o tornillos, ya que deforman las aristas de

unas y otros, ni para golpear. •Cuando se precise cortar un hilo metálico o cable, realizar el corte perpendicularmente a su eje,

efectuado ligeros giros a su alrededor y sujetando sus extremos para evitar la proyección violenta de algún fragmento. •Cuando se usen los alicates para trabajos con riesgo

eléctrico, deben tener sus mangos aislados. •No extender demasiado los brazos de la herramienta

con el fin de conseguir un mayor radio. Si es preciso, utilizar unos alicates más grandes. Los tipos de alicates más utilizados son: •

Punta redonda.

•

De tenaza.

•

De corte.

•

De mecánico.

•

De punta semiplana o fina (plana).

•

De electricista.

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Utilización Los alicates no deben utilizarse en lugar de las llaves, ya que sus mordazas son flexibles y frecuentemente resbalan. Además tienden a redondear los ángulos de las cabezas de los pernos y tuercas, dejando marcas de las mordazas sobre las superficies. •

•

No utilizar para cortar materiales más duros que las quijadas.

•

Utilizar exclusivamente para sujetar, doblar o cortar.

•

No colocar los dedos entre los mangos.

•

No golpear piezas u objetos con los alicates.

•

Mantenimiento.

•

Engrasar periódicamente el pasador de la articulación.

CINCELES Estas herramientas deben conservarse bien afiladas y con su ángulo de corte correcto. Con el fin de evitar riesgos innecesarios es preciso que el usuario efectúe su trabajo con el martillo sostenido adecuadamente, dirigiendo la mirada hacia la parte cortante del cincel y utilizando gafas de seguridad. Para proteger a otros trabajadores de las posibles proyecciones de partículas al utilizar esta herramienta, se recomienda instalar pantallas de protección. La cabeza del cincel debe estar libre de rebabas y su filo debe estar bien definido. Asimismo, deberá usarse el martillo de peso acorde con el tamaño del cincel. Un martillo ligero tiende a deformar la cabeza de la herramienta. Cuando sea necesario afilar el cincel hay que evitar un calentamiento excesivo para que no pierda el temple El rectificado se llevará a cabo en etapas o enfriándolo periódicamente con agua o fluido refrigerante. La pieza sobre la que se trabaja debe estar firmemente sujeta. Se aconseja utilizar un porta-cincel o un mago parachoques de caucho, ya que aísla del frío y evita el riesgo de contusiones en las manos en caso de golpe con el martillo. Los distintos tipos de cinceles se clasifican en función del ángulo de filo y éste cambia según el material que se desea trabajar, tomando como norma general los siguientes:

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Materiales muy blandos

30º

Cobre y bronce

40º

Latón

50º

Acero

60°

Hierro fundido

70º

El ángulo de cuña debe ser de 8º a 10º para cinceles de corte o desbaste y para el cincel ranurador el ángulo será de 35º, pues es el adecuado para hacer ranuras, cortes profundos o chaveteados. Deficiencias típicas •

Utilizar cincel con cabeza achatada, poco afilada o cóncava.

•

Arista cóncava.

•

Uso como palanca.

Prevención Herramienta •

Las esquinas de los filos de corte deben ser redondeadas si se usan para cortar.

•

Deben estar limpios de rebabas.

Los cinceles deben ser lo suficientemente gruesos para que no se curven ni alabeen al ser golpeados. Se deben desechar los cinceles más o menos fungiformes utilizando sólo el que presente una curvatura de 3 cm de radio. •

Para uso normal, la colocación de una protección anular de esponja de goma, puede ser una solución útil para evitar golpes en manos con el martillo de golpear. •

Utilización •

Siempre que sea posible utilizar herramientas soporte.

Cuando se pique metal debe colocarse una pantalla o blindaje que evite que las partículas desprendidas puedan alcanzar a los operarios que realizan el trabajo o estén en sus proximidades. •

Para cinceles grandes, éstos deben ser sujetados con tenazas o un sujetador por un operario y ser golpeadas por otro. •

Los ángulos de corte correctos son: un ángulo de 60º para el afilado y rectificado, siendo el ángulo de corte más adecuado en las utilizaciones más habituales el de 70º. •

71


•

Para metales más blandos utilizar ángulos de corte más agudos.

Sujeción con la palma de la mano hacia arriba cogiéndolo con el pulgar y los dedos índice y corazón. •

•

El martillo utilizado para golpearlo debe ser suficientemente pesado.

El cincel debe ser sujetado con la palma de la mano hacia arriba, sosteniendo el cincel con los dedos pulgar, índice y corazón. •

LIMAS Son herramientas de uso muy frecuente en diversos lugares de trabajo. Se diferencian entre sí por su tamaño, el tipo de corte que pueden realizar (más fino o más grueso) en función de la distancia entre sus dientes y su sección transversal. Como con cualquier herramienta manual, antes de empezar a trabajar con una lima deberá comprobarse que: •El mango no tiene astillas ni grietas •El cuerpo de la lima no está desgastado o sus dientes embotados •La espiga penetra suficientemente en el mango •La espiga no está torcida o lo que es lo mismo, el eje del mango y el de la espiga están alineados

Por lo que concierne al manejo de estas herramientas conviene tener presente los siguientes consejos de prudencia: •Cuando se deba colocar el mango a una lima, disponer de un mango con anillo o virola metálica en el

punto de penetración de la espiga. A continuación, coger la lima con una mano protegida con guante de seguridad y golpear el mango contra el banco de trabajo o con un martillo. •Asegurar los mangos con frecuencia. •No usar la lima como palanca, ya que la espiga es blanda y se dobla fácilmente, mientras que el cuerpo es

quebradizo, pudiendo partirse. •No golpearlas a modo de martillo. •Dado que las limas se oxidan con facilidad, se deben mantener limpias, secas y s eparadas de las demás

herramientas •Cuando se utilice una lima, empujarla hacia delante ejerciendo la presión necesaria y levantarla

ligeramente al retroceder.

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•Siempre que los dientes estén embotados, debe limpiarse el cuerpo de la lima con una escobill a

Utilización •

Selección de la lima según la clase de material, grado de acabado (fino o basto).

•

No utilizar limas sin su mango liso o con grietas.

•

No utilizar la lima para golpear o como palanca o cincel.

Utilización La forma correcta de sujetar una lima es coger firmemente el mango con una mano y utilizar los dedos pulgar e índice de la otra para guiar la punta. La lima se empuja con la palma de la mano haciéndola resbalar sobre la superficie de la pieza y con la otra mano se presiona hacia abajo para limar. Evitar presionar en el momento del retorno. Evitar rozar una lima contra otra. No limpiar la lima golpeándola contra cualquier superficie dura como puede ser un tornillo de banco. SIERRAS Son herramientas dentadas, diseñadas para cortar madera, metales o plásticos. Las recomendaciones generales para su correcto uso son: •Sujetar firmemente firmemente la pieza a cortar, de forma que no pueda moverse. •Mantener bien tensada la hoja de la sierra que se destine a cortar metales. •No serrar con demasiada fuerza, para evitar que la hoja se doble o se rompa.

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•Proteger adecuadamente en fundas, las hojas de sierra cuando se transporten, con el fin de que los

dientes no provoquen lesiones. •Al empezar a cortar una pieza, la hoja de la sierra debe estar ligerame nte inclinada y a continuación se

arrastra la herramienta tirando de ella hasta producir una muesca. Nunca debe empezarse el corte empujando hacia delante. Cuando se esté llegando al final, se debe disminuir la presión sobre la hoja. pared, especialmente las las de cortar metal •Al terminar el traba jo, se colgarán las sierras en la pared, Utilización •

Antes de serrar fijar firmemente la pieza a serrar.

•

Utilizar una sierra para cada trabajo con la hoja tensada (no excesivamente)

Utilizar sierras de acero al tungsteno endurecido o semiflexible semiflexible para metales blandos o semiduros con el siguiente número de dientes: •

o

Hierro fundido, acero blando y latón: 14 dientes cada 25 cm.

o

Acero estructural y para herramientas: 18 dientes cada 25 cm.

o

Tubos de bronce o hierro, conductores metálicos: 24 dientes cada 25 cm.

o

Chapas, flejes, tubos de pared delgada, láminas: 32 dientes cada 25 cm.

Utilizar hojas de aleación endurecido del tipo alta velocidad para materiales duros y especiales con el siguiente número de dientes: •

o

Aceros duros y templados: 14 dientes cada 25 cm.

o

Aceros especiales y aleados: 24 dientes cada 25 cm.

o

Aceros rápidos e inoxidables: 32 dientes cada 25 cm.

Instalar la hoja en la sierra teniendo en cuenta que los dientes deben estar alineados hacia la parte opuesta del mango.

•

Utilizar la sierra cogiendo el mango con la mano derecha quedando el dedo pulgar en la parte superior del mismo y la mano izquierda el extremo opuesto del arco. El corte se realiza dando a ambas manos un movimiento de vaivén y aplicando presión contra la pieza cuando la sierra es desplazada hacia el frente dejando de presionar cuando se retrocede.

•

Cuando el material a cortar sea muy duro, antes de iniciar se recomienda hacer una ranura con una lima para guiar el corte y evitar así movimientos indeseables al iniciar el corte. •

•

Serrar tubos o barras girando la pieza.

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CAPITULO III: DETERMINACION DE EQUIPOS DE TRABAJO

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

Tecnología del mecanizado Máquinas-herramientas (generalidades) Máquinas-herramientas (torno, fresadora, limadora) Herramientas de corte Sistemas de sujeción para el proceso de mecanizado

OBJETIVO DE LA UNIDAD: Identificar y clasificar los procesos de elaboración de piezas con o sin arranque de viruta, y prepara las herramientas para los diferentes procesos de mecanizado, ayudando al desarrollo y la planificación de los diferentes procedimientos a realizar.

3.1 Tecnología del mecanizado El mecanizado es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión. También en algunas zonas de Sur América es utilizado el término maquinado aunque debido al doble sentido que puede tener este término (urdir o tramar algo) convendría usar el primero. Se realiza a partir de productos semielaborados como lingotes, tochos u otras piezas previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los productos obtenidos pueden ser finales o semielaborados que requieran operaciones posteriores. Mecanizado sin arranque de viruta Todas las piezas metálicas, excepto las fundidas, en algún momento de su fabricación han estado sometidas a una operación al menos de conformado de metales, y con frecuencia se necesitan varias operaciones diferentes. Así, el acero que se utiliza en la fabricación de tubos para la construcción de sillas se forja, se lamina en caliente varias veces, se lamina en frío hasta transformarlo en chapa, se corta en tiras, se le da en frío la forma tubular, se suelda, se maquina en soldadura y, a veces, también se estira en frío. Esto, aparte de todos los tratamientos subsidiarios. La teoría del conformado de metales puede ayudar a determinar la forma de utilizar las máquinas de la manera más eficiente posible, así como a mejorar la productividad.

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Mecanizado por abrasión

Muela abrasiva. La abrasión es la eliminación de material desgastando la pieza en pequeñas cantidades, desprendiendo partículas de material, en muchos casos, incandescente. Este proceso se realiza por la acción de una herramienta característica, la muela abrasiva. En este caso, la herramienta (muela) está formada por partículas de material abrasivo muy duro unidas por un aglutinante. Esta forma de eliminar material rayando la superficie de la pieza, necesita menos fuerza para eliminar material apretando la herramienta contra la pieza, por lo que permite que se puedan dar pasadas de mucho menor espesor. La precisión que se puede obtener por abrasión y el acabado superficial puede ser muy buenos pero los tiempos productivos son muy prolongados. Mecanizado por arranque de viruta

Arranque de viruta. El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o varios filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho material con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado (eliminación de poco material con mucha

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precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el acabado superficial que se requiera a las distintas superficies de la pieza). Sin embargo, tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer viruta. Movimientos de corte En el proceso de mecanizado por arranque de material intervienen dos movimientos: 1.

Movimiento principal: es el responsable de la eliminación del material.

2. Movimiento de avance: es el responsable del arranque continuo del material, marcando la trayectoria que debe seguir la herramienta en tal fin. Cada uno de estos dos movimientos lo puede tener la pieza o la herramienta según el tipo de mecanizado. Mecanizado manual Es el realizado por una persona con herramientas exclusivamente manuales: sierra, lima, cincel, buril; en estos casos el operario maquina la pieza utilizando alguna de estas herramientas, empleando para ello su destreza y fuerza. Mecanizado con máquina-herramienta

Barra de aluminio mecanizada El mecanizado se hace mediante una máquina herramienta, manual, semiautomática o automática, pero el esfuerzo de mecanizado es realizado por un equipo mecánico, con los motores y mecanismos necesarios. Las máquinas herramientas de mecanizado clásicas son: Taladro: La pieza es fijada sobre la mesa del taladro, la herramienta, llamada broca, realiza el movimiento de corte giratorio y de avance lineal, realizando el mecanizado de un agujero o taladro teóricamente del mismo diámetro que la broca y de la profundidad deseada. •

Limadora: esta máquina herramienta realiza el mecanizado con una cuchilla montada sobre el porta herramientas del carnero, que realiza un movimiento lineal de corte, sobre una pieza fijada la mesa, que tiene el movimiento de avance perpendicular al movimiento de corte. •

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Mortajadora : máquina que arranca material linealmente del interior de un agujero. El movimiento de corte lo efectúa la herramienta y el de avance la mesa donde se monta la pieza a mecanizar. •

Cepilladora: de mayor tamaño que la limadora, tiene una mesa deslizante sobre la que se fija la pieza y que realiza el movimiento de corte deslizándose longitudinalmente, la cuchilla montada sobre un puente sobre la mesa se desplaza transversalmente en el movimiento de ava nce. •

Brochadora : Máquina en la que el movimiento de corte lo realiza una herramienta brocha de múltiples filos progresivos que van arrancando material de la pieza con un movimiento lineal. •

Torno: el torno es la máquina herramienta de mecanizado más difundida, éstas son en la industria las de uso más general, la pieza se fija en el plato del torno, que realiza el movimiento de corte girando sobre su eje, la cuchilla realiza el movimiento de avance eliminando el material en los sitios precisos. •

Fresadora: en la fresadora el movimiento de corte lo tiene la herramienta; que se denomina fresa, girando sobre su eje, el movimiento de avance lo tiene la pieza, fijada sobre la mesa de la fresadora que realiza este movimiento. Es junto al torno la máquina herramienta más universal y versátil. •

Desde hace ya tiempo, la informática aplicada a la automatización industrial, ha hecho que la máquinaherramienta evolucione hacia el Control Numérico. Así pues hablamos de centros de mecanizado de 5 ejes y tornos multifunción, que permiten obtener una pieza compleja, totalmente terminada, partiendo de un tocho o de una barra de metal y todo ello en un único amarre. Estas máquinas con Control Numérico, ofrecen versatilidad, altas capacidades de producción y preparación, ofreciendo altísima precisión del orden de micras. Economía del mecanizado

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Gráfico aproximado en escalas logarítmicas del coste del mecanizado en función del número de piezas por mecanizar por lote. Máquinas tradicionales. Máquinas de control numérico. Máquinas especiales o de transferencia (transfert). Los costes de producción de una serie de piezas en una máquina-herramienta se dividen en unos costes fijos y unos costes por unidad de producción. Donde C (n) es el coste de producción de una serie de n piezas, Cf (n) es el coste no productivo del proceso para n piezas, con es el coste unitario de operación y n es el número de piezas producido. El valor de estas variables depende del número de piezas de la serie. Atendiendo a los tiempos del proceso, el coste de producción puede analizarse mediante la siguiente expresión: donde Ch es el coste horario, incluyendo el coste de la mano de obra directa, amortización de instalaciones, mantenimiento, etc.; tnp es el tiempo no productivo, que incluye los tiempos de preparación de la máquina (tiempo de fase); top es el tiempo de operación, Cf es el coste de los filos de corte, que es el coste de las plaquitas en caso de utilizar plaquitas intercambiables, o el coste de toda la herramienta en el caso de herramientas enterizas; trf es el tiempo de reposición de los filos de corte; tm es el tiempo de maquinado, es decir, el tiempo durante el cual la herramienta está cortando; y T es la duración o tiempo de vida de la herramienta. El coste horario será mayor cuanto mayor sea el coste de amortización de la máquina y la cualificación de la mano de obra. Los procesos que utilizan máquinas-herramienta de control numérico tienen un coste horario superior a los procesos que utilizan máquinas convencionales, pero inferior a los procesos que utilizan máquinas especiales, como las máquinas de transferencia (transfert). En el mismo sentido, los tiempos de preparación para un lote son mayores en una máquina de control numérico que en una máquina convencional, pues se necesita preparar la programación de control numérico de las operaciones del proceso. Los tiempos de operación son menores en una máquina de control numérico que en una máquina convencional, por lo cual, a partir de cierto número de piezas en un lote, el maquinado es más económico utilizando el control numérico. Sin embargo, para lotes grandes, el proceso es más económico utilizando máquinas especiales, como las máquinas de transferencia.

3.2 Máquinas-herramientas (generalidades) GENERALIDADES SOBRE MÁQUINAS HERRAMIENTA Las máquinas herramienta se emplean para efectuar toda clase de mecanizado de piezas metálicas en los talleres, y disponen de una herramienta que se encarga de cortar y mecanizar la pieza inicial hasta obtener una pieza final determinada. Podemos clasificarlas por su potencia o su cantidad de material desprendido.

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1.

Potencia:

1.

Máquinas fijas: las más potentes y están alimentadas por una fuente de energía exterior.

2. Máquinas portátiles: menos potentes pero rentables para trabajos pequeños, y disponen de una fuente de energía interna. 2.

Cantidad de material desprendido:

1.

Las que desprenden recortes (fragmentos irregulares de material)

2.

Las que desprenden virutas.

3.

Las que desprenden limaduras.

Hay que tener en cuenta tres magnitudes en las máquinas herramienta: La velocidad de corte, que es la velocidad de desplazamiento de la herramienta respecto a la pieza o viceversa. •

o

Si la pieza se mueve y la herramienta no ----> m/min

o

Si la herramienta es la que se mueve y la pieza no ----> rpm (revoluciones por minuto)

El avance es el desplazamiento de la herramienta o de la pieza por cada pasada o vuelta. (mm/min o en mm/vuelta) •

•

La profundidad de corte es el espesor de material eliminado por la herramienta. Se mide en mm.

Antes de efectuar un trabajo con una máquina herramienta hay que estudiar su naturaleza, la importancia de la pieza que se mecaniza el tipo de máquina que va a utilizarse, la clase de herramienta y el grado de precisión que se requiere, entre otros.

3.3 Máquinas-herramientas (torno, fresadora, limadora) EL TORNO

81


EL TORNO ES UNA MÁQUINA HERRAMIENTA, QUE CONSTRUYE PIEZAS DE REVOLUCIÓN GRACIAS AL MOVIMIENTO GIRATORIO DEL MATERIAL A TRABAJARSE Y EL AVANCE RECTILINEO DE UN UTIL DE CORTE LLAMADO CUCHILLA. Todos los tornos desprenden viruta de piezas que giran sobre su eje de rotación, por lo que su trabajo se distinguirá por que la superficie generada será circular, teniendo como centro su eje de rotación. En el torno de manera regular se pueden realizar trabajos de desbastado o acabado de las siguientes superficies: • • • •

Cilíndricas (exteriores e interiores) Cónicas (exteriores e interiores) Curvas o semiesféricas Irregulares (pero de acuerdo a un centro de rotación)

Se pueden realizar trabajos especiales como: • • • • •

Tallado de roscas Realización de barrenos Realización de escariado Moleteado de superficies Corte o tronzado

PARTES DEL TORNO

1.-Cabezal Fijo.- Sostiene y da movimiento a la pieza. Es una cavidad fijada al extremo de la bancada por medio de tornillos o bridas o formando parte de la misma. En ella va alojado el eje principal. En su interior

82


van alojados los diferentes mecanismos de velocidad avances roscados...etc. por medio de los mandos adecuados desde el exterior. Los sistemas más utilizados son los engranajes. Las partes principales de este cabezal son: Motor. Caja de control eléctrico. 2 poleas (banda). Caja de velocidades. Engranajes de recambio (lira). Caja de avances. 2.-Cabezal móvil.- El contra cabezal con el cabezal fijo es el segundo soporte de la pieza cuando se trabaja entre puntos. Se desliza sobre la bancada; el eje de simetría del manguito o caña debe estar rigurosamente a la misma altura que el eje del cabezal y en línea con él. Se utiliza también para soportar útiles tales como porta brocas...etc. otras funciones son: taladrar, escariar, roscar,... Sostiene piezas largas, sujeta porta brocas, torneado cónico. Caña. Base. Volante. Seguro de la caña. Cuerpo. Seguro del cabezal. 3.-Sistema de carros.- Consta de dos partes, una de las cuales se desliza sobre las guías de la bancada y la otra, llamada delantal, está atornillada a la primera y se desliza por la parte anterior de la bancada. Unas protecciones provistas de hendiduras, en los extremos anterior y posterior del carro, que sirven de alojamiento a unos filtros, tienen por finalidad que penetren las virutas y suciedad entre la superficie de desplazamiento y las guías. Sostiene y da movimiento a las cuchillas. Castillo (torreta). Carro superior orientable. Carro transversal. Carro longitudinal. Delantal. Plataforma giratoria. Portaherramientas. 4.-Bancada.- Pedestal de fundición soportado por 1 o más pies que sirve de apoyo y guía que sirve de las demás partes del torno. Normalmente es: fundición gris perlifica dura y frágil capaz de soportar las fuerzas que se originan durante el trabajo sin experimentar deformaciones apreciables que pudieran falsear la medidas de las piezas mecanizadas. Permite deslizar el sistema de carros y el cabezal móvil. Guías prismáticas (rectificadas, templadas). Cremallera. Tornillo patrón (eje para roscas).

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Eje de encendido. Eje para automáticos. Puente (escote). 5.-Base.- Soporta el sistema. Bandeja. Sistema de refrigeración. Características.Distancia entre puntos (A) Radio de volteo (B). Gama de velocidades. Potencia del motor. Pasos en milímetros y pulgadas. PROCESOS DE TORNEADO La diversidad de formas de las piezas de revolución se obtiene mediante distintos procedimientos de torneado. Según que las piezas sean trabajadas interior o exteriormente se habla de torneado interior (TI) o de torneado exterior (TE). Las piezas cilíndricas se obtienen mediante torneado longitudinal o cilindrado, las superficies planas de las caras laterales por el refrentado o torneado transversal, los conos mediante el torneado cónico, las piezas perfiladas o de forma con el torneado de forma, las roscas mediante el roscado o tallado de forma.

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Factores de importancia Dentro de los factores de corte más importantes en el proceso de torneado encontramos los siguientes:

Nomenclatura: Mc = Movimiento de corte Ma = Movimiento de avance Mp = Movimiento de profundidad o penetración Vc = Velocidad de corte (m/min) N = Número de revoluciones por minuto (r.p.m.) D = Diámetro inicial del material (mm) A = Avance lineal de la cuchilla (mm) A’ = Velocidad de avance (mm/min) d = Diámetro final o de acabado (mm) p = Profundidad de corte (mm) i = Número de cortes o pasadas p’ = Profundidad por pasada (mm) L = Longitud a trabajarse (mm) Th = Tiempo máquina o de mecanizado (min) Se debe tener en cuenta que la longitud de trabajo varía dependiendo de la operación realizada debido a que en el refrentado se trabajará con el radio del diámetro inicial o principal como lo indican los siguientes gráficos:

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a) La velocidad de corte: A cada revolución de la pieza que se trabaja, su perímetro se desbasta por el útil de corte correspondiente. La velocidad circunferencial de la pieza es, la velocidad con que es arrancada una viruta y se la llama velocidad de corte. La velocidad de corte constituye una medida de la rapidez del movimiento de corte. La velocidad de corte se designa como Vc. La velocidad de corte será entonces: Vc= p*d*n/1000

No se debe trabajar con una velocidad de corte cualquiera. Si la velocidad de corte es demasiado pequeña el tiempo invertido en el trabajo es demasiado largo, y si la velocidad de corte es demasiado grande, la cuchilla pierde su dureza como consecuencia del fuerte calentamiento sufrido y se desgasta rápidamente, teniendo que ser afilada con frecuencia. Interesa, pues, escoger la velocidad de corte más adecuada para cada caso. Para la determinación de la velocidad de corte influyen generalmente las siguientes circunstancias: 1. Material de la pieza.- los materiales duros desarrollan en el arranque de viruta más calor que los blandos y por esta razón deben ser trabajados con la velocidad de corte más reducida.

2. Material de la herramienta.- el material duro soporta más calor que los aceros rápidos y permite por esta razón el empleo de velocidades de corte mayores.

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3. Sección de viruta.- cuando se tornea con virutas pequeñas (afinado, alisado) la velocidad de corte la velocidad de corte puede ser mayor que cuando las virutas son gruesas (desbastado) porque las grandes secciones de viruta desarrollan más calor que las pequeñas.

4. Refrigeración.- con una buena refrigeración se puede emplear una velocidad de corte mayor que si torneamos en seco.

5. Tipo de construcción de máquina.- una máquina robusta puede soportar velocidades de corte más altas que otra de construcción ligera. La maquina debe estar dispuesta de tal modo que pueda aplicarse en ella la velocidad de corte elegida. b) El número de revoluciones por minuto.- nos indica las veces que va a girar el material en un periodo de tiempo, es la velocidad indicada en el cabezal fijo de la máquina y se deberá ubicar un número acorde a la velocidad de corte determinada según los factores antes mencionados. Se puede trabajar en base a la fórmula de la velocidad de corte: n= Vc*1000/p x d

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c) La velocidad de avance.- la distancia que recorre el útil de corte en un periodo de tiempo y está estrictamente relacionado con el avance lineal (A), se necesita escoger una velocidad acorde al número de revoluciones debido a que esto también influenciara en el acabado del material trabajado. Esta velocidad se calcula multiplicando el avance lineal por el número de revoluciones al que se está trabajando. d) Tiempo de mecanizado.- Las normas para la determinación del tiempo de trabajo se determinan de diversas maneras, llamaremos al tiempo disponible (T), que es aquel que se le da al obrero para realizar un trabajo. Este tiempo se compone de tiempos parciales que son: a) Tiempo de preparación.- es el invertido en preparar el utillaje y los medios auxiliares. b) Tiempo principal o de mecanizado (Th).- tiempo durante el cual se realiza el trabajo requerida. c) Tiempo de accesorios.- el que se emplea en el cambio de elementos y accesorios para el trabajo. d) Tiempo de imprevistos.- tiempo adicional por cualquier acción que interrumpa el trabajo del o perador

El tiempo que se requiere de cálculo es el de mecanizado y este va a ser:

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Normas de seguridad en el trabajo de cilindrado y refrentado: 1.

Sujétese bien y de modo segura la pieza a trabajar.

2. Cuando se mecanicen piezas que puedan doblarse por la presión en el corte trabájese con ángulos de posición grandes. 3.

Determinar correctamente el número de revoluciones y avance para determinado trabajo.

4. Tornear primero una pequeña porción del material y comprobar el diámetro del material con la máquina apagada. 5. Para establecer la profundidad de corte utilice los diales de los carros transversal y superior para el refrentado. 6. Antes de detener la maquina retirar el útil de corte del contacto con el material en caso contrario puede quebrarse la cuchilla. 7.

Si se trabaja con avances automáticos detenerlos antes de terminar el corte o la pasada.

8. Para el acabado hay que elegir una herramienta para afinar bien afilada. Elegir como margen para el acabado unos 0,5 mm. En lo posible no se debe repasar o alisar el material con una lima, porque con ella puede perder la forma cilíndrica requerida. 9.

Al refrentar colocar el útil de corte desde el centro y desplazarlo hacia fuera.

3.4 Herramientas de corte Se conoce como herramientas de corte a todas aquellas herramientas que funcionan a través de arranque de viruta, esto quiere decir que las herramientas de corte son todas aquellas herramientas que permitan arrancar, cortar o dividir algo a través de una navaja filosa. Estas herramientas de corte son de mucha utilidad, sobre todo en la industria, como lo son la maderera, la textil, en la construcción, etc. Este tipo de herramientas debe contar con ciertas características para poder ser utilizables y realmente eficaces en su desempeño. Las herramientas de corte deben ser altamente resistentes a desgastarse. Las herramientas de corte deben conservar su filo aun en temperaturas muy elevadas. Deben tener buenas propiedades de tenacidad Deben tener un bajo coeficiente de fricción

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Debe ser una herramienta que no necesite volverse a afilar constantemente Alta resistencia a los choques térmicos. Herramienta de corte Una herramienta de corte es el elemento utilizado en las máquinas herramienta para extraer material de una pieza cuando se quiere llevar a cabo un proceso de mecanizado. Los hay de muchos tipos para cada máquina, pero todas se basan en un proceso de arranque de viruta. Es decir, al haber una elevada diferencia de velocidades entre la herramienta y la pieza, al entrar en contacto la arista de corte con la pieza, se arranca material y se desprende la viruta.

Plaquetas de herramientas de corte

Hay diferentes tipos de herramientas de corte, en función de su uso. Las podríamos clasificar en dos categorías: herramienta hecha de un único material (generalmente acero), y herramienta con plaquetas de corte industrial. La principal diferencia es que la punta de las segundas está hecha de otro material con mejores propiedades (como acero al carbono). Esta punta puede ir soldada o atornillada. Las herramientas con la punta de otro material, son más duras, lo que permite que corten materiales más duros, a más altas temperaturas y más altas velocidades, sin incrementar demasiado el coste de la herramienta. Las plaquetas también se pueden fijar a la herramienta por medio de un tornillo. Están hechas de diferentes materiales duros como el acero al carbono o cerámicas, de forma que aguanten elevadas temperaturas. Tienen la ventaja de que cuanto la arista de corte se desgasta, se puede sacar el tornillo, girar la plaqueta por una cara nueva y volverla a utilizar. Finalmente cuando todas las caras se desgastan, se puede poner una nueva plaqueta sin tener que cambiar la herramienta. Esta es una manera económica de tener las herramientas con aristas siempre afilado. Movimientos de la herramienta Para mecanizar una pieza existe dos posibilidades: que la pieza este quieta y la que se mueva sea la herramienta como es el caso de la fresa, o que la herramienta permanezca quieta y la que se mueva sea la pieza como en el caso del torno. Esto condiciona la geometría de la herramienta. Geometría del corte

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La forma básica de la herramienta de corte es una cuña, con dos superficies planas que delimitan un ángulo diedro. La forma principal de ataque es con la arista común paralela a la pieza. La arista común es la arista de corte principal o filo. Es la línea donde se produce el corte principal de la pieza en cuanto hay un avance longitudinal, es decir frontal a la pieza. La superficie de incidencia principal es la cara de la cuña que queda frente a la superficie trabajada de la pieza en corte frontal. La superficie de desprendimiento o de ataque es la otra cara de la cuña, por donde la viruta que se forma al producirse el corte se desprende de la pieza. Generalmente la viruta desliza por esta superficie antes de desprenderse. Cuando se produce un avance transversal el contacto se genera en el lateral de la pieza de corte con lo que tenemos la arista de corte secundaria o contrafilo: Es la arista por donde se corta cuando hay un avance transversal y la superficie de incidencia secundaria, la cara que avanza perpendicularmente con el avance transversal. La geometría de las herramientas de corte se puede describir por medio de diferentes ángulos: Si consideramos la normal y la tangente a la pieza obtenemos un ángulo recto. Dentro de este ángulo esta herramienta. El ángulo de la cuña , herramienta , recibe el nombre de ángulo de filo o de hoja, y se denota por β. El ángulo que queda entre la superficie de incidencia principal y la tangente a la pieza recibe el nombre de ángulo de incidencia y se denota por α. Y el ángulo de queda entre la superficie de desprendimiento recibe el nombre de ángulo de desprendimiento o de ataque y se denota por γ. Este último puede ser negativo, lo que significa que la superficie de desprendimiento va mas allá de la normal y se mide hacia es otro lado. Con esta convención la suma de los tres es siempre 90º. La herramienta debe elegirse de acuerdo con el material a mecanizar, con una geometría de corte específico que forme una cuña de corte apropiada. Esto asegura, junto con la correcta velocidad de corte el flujo óptimo de viruta y por lo tanto el mecanizado rentable de la pieza de trabajo con la calidad óptima, o requerida, de la superficie. Materiales Para una buena herramienta de corte, los materiales que la forman deben tener las siguientes características: Dureza - Debe tener mucha dureza para aguantar la elevada temperatura y fuerza de fricción cuanto está en contacto con la pieza. Resiliencia - Debe tener resiliencia para que las herramientas no se agrieten o se fracturen. Resistencia al desgaste - Debe tener una duración aceptable, debido a los costos de producción y evitar un recambio de piezas. Seguidamente se describen diferentes materiales utilizado para fabricar herramientas de corte o plaquetas: Material de la herramienta Acero no aleado. Es un acero con entre 0,5 a 1,5% de concentración de carbono. Para temperaturas de unos 250 º C pierde su dureza, por lo tanto es inapropiado para grandes velocidades de corte y no se

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utiliza, salvo casos excepcionales, para la fabricación de herramientas de turno. Estos aceros se denominan usualmente aceros al carbono o aceros para hacer herramientas (WS). Acero aleado. Contiene como elementos aleatorios, además del carbono, adiciones de wolframio, cromo, vanadio, molibdeno y otros. Hay aceros débilmente aleados y aceros fuertemente aleado. El acero rápido (SS) es un acero fuertemente aleado. Tiene una elevada resistencia al desgaste. No pierde la dureza hasta llegar a los 600 º C. Esta resistencia en caliente, que es debida sobre todo al alto contenido de volframio, hace posible el torneado con velocidades de corte elevadas. Como el acero rápido es un material caro, la herramienta usualmente sólo lleva la parte cortante hecha de este material. La parte cortante o placa van soldadas a un mango de acero de las máquinas. Metal duro. Los metales duros hacen posible un gran aumento de la capacidad de corte de la herramienta. Los componentes principales de un metal duro son el volframio y el molibdeno, además del cobalto y el carbono. El metal duro es caro y se suelda en forma de plaquetas normalizadas sobre los mangos de la herramienta que pueden ser de acero barato. Con temperaturas de corte de 900 º aunque tienen buenas propiedades de corte y se puede trabajar a grandes velocidades. Con ello se reduce el tiempo de trabajo y además la gran velocidad de corte ayuda a que la pieza con la que se trabaja resulte lisa. Es necesario escoger siempre para el trabajo de los diferentes materiales la clase de metal duro que sea más adecuada. Cerámicos. Estable. Moderadamente barato. Químicamente inerte, muy resistente al calor y se fijan convenientemente en soportes adecuados. Las cerámicas son generalmente deseable en aplicaciones de alta velocidad, el único inconveniente es su alta fragilidad. Las cerámicas se consideran impredecibles en condiciones desfavorables. Los materiales cerámicos más comunes se basan en alúmina (óxido de aluminio), nitruro de silicio y carburo de silicio. Se utiliza casi exclusivamente en plaquetas de corte. Con dureza de hasta aproximadamente 93 HRC. Se deben evitar los bordes afilados de corte y ángulos de desprendimiento positivo. Cermet. Estable. Moderadamente caro. Otro material cementado basado en carburo de titanio (TiC). El aglutinante es usualmente níquel. Proporciona una mayor resistencia a la abrasión en comparación con carburo de tungsteno, a expensas de alguna resistencia. También es mucho más químicamente inerte de lo que. Altísima resistencia a la abrasión. Se utiliza principalmente en convertir los bits de la herramienta, aunque se está investigando en la producción de otras herramientas de corte. Dureza de hasta aproximadamente 93 HRC. No se recomiendan los bordes afilados generalmente. Diamante. Estable. Muy Caro. La sustancia más dura conocida hasta la fecha. Superior resistencia a la abrasión, pero también alta afinidad química con el hierro que da como resultado no ser apropiado para el mecanizado de acero. Se utiliza en materiales abrasivos usaría cualquier otra cosa. Extremadamente frágil. Se utiliza casi exclusivamente en convertir los bits de la herramienta, aunque puede ser usado como un revestimiento sobre muchos tipos de herramientas. Se utilizan sobre todo para trabajos muy finos en máquinas especiales. Los bordes afilados generalmente no se recomiendan. El diamante es muy duro y no se desgasta. Tipos de herramientas

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Torno La forma de operar el torno es haciendo girar la pieza a mecanizar mientras que la herramienta sólo realiza movimientos longitudinales o transversales con el fin de poner en contacto con la pieza. Aquí las herramientas de algunas de las principales tareas con un t orno. Cilindrado.- Esta herramienta sirve para partir de una barra circular a obtener una de menor diámetro. La pieza va girando sobre sí misma y la herramienta avanza longitudinalmente con un cierto avance de forma que va reduciendo el diámetro del cilindro. Esta concretamente es para un avance longitudinal hacia la izquierda.

Mandrinado .-Sirve para ampliar el diámetro de un agujero. De forma contraria al cilindrado, la herramienta se coloca en el interior del agujero de la pieza (que gira sobre sí misma), y realiza un avance longitudinal que hace que el diámetro del agujero crezca.

Ranurado exteriores. Para crear una ranura en una pieza cilíndrica se utiliza esta herramienta. Mientras la pieza gira sobre sí misma, se introduce la herramienta hasta la profundidad deseada y se hace un avance longitudinal hasta conseguir la anchura deseada. También es posible hacer un ranurado frontal, es decir, en la dirección del eje de revolución de la pieza.

Ranurado interiores .- De forma similar al ranurado de exteriores, esta herramienta se introduce en el interior de un agujero, y se hace la ranura por dentro.

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Roscado.- Sirve para crear barras roscadas. El mecanismo que mueve la herramienta, se acopla a una barra de roscar. Esto permite que la velocidad longitudinal de la herramienta y la angular de la pieza queden fijadas en una cierta relación, de forma que se podrá crear una rosca. La herramienta debe salir con la misma relación que ha entrado ya que si no se destruiría la rosca.

Tronzado. Esta herramienta actúa de forma similar al ranurado de exteriores, con la diferencia que en el ranurado sólo se llega a una determinada profundidad, mientras que en el tronco se hace un avance transversal llegar al final y cortar la pieza.

FRESA En la fresa la que gira es la herramienta y la pieza permanece quieta o realiza un movimiento hacia la herramienta. Fresa frontal. Tiene aristas cortantes por los laterales y en la punta. Esto permite que pueda ser utilizada para múltiples aplicaciones. Es posible hacer ranuras, agujeros, allanar superficies laterales y frontales. El número de puntas es variable, generalmente son de 2 o 4 puntas, y en cuanto es necesaria más precisión puede haber 6. También hay otro tipo, en que sólo hay aristas laterales pero no en la punta, que se llama fresa cilíndrica.

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Plato de planear. Sirve para crear una superficie plana sobre la pieza. El plato de planear se coloca a poca profundidad de una cara prácticamente lisa, y lo que se obtiene es la cara perfectamente lisa.

Forma de T (del tipo Woodruff). Sirve para hacer ranuras de la anchura de la herramienta. La herramienta gira sobre sí misma, mientras que la pieza avanza linealmente, de esta forma la ranura que queda tiene el perfil de la herramienta 1

Ala de mosca. Esta herramienta sirve para hacer formas triangulares, tal como se puede ver con el perfil de la herramienta.

Disco de sierra. Permite hacer cortes estrechos. Las puntas de la sierra radial son muy finas, por lo tanto las velocidades de corte no pueden ser muy elevadas.

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Fresa bicónica. De forma similar a la de cola de milano, permite hacer una forma triangular, la diferencia es que ésta hace el corte vertical mientras que la de cola de milano lo hace lateral.2

Fresa de modulo. Sirve para tallar engranajes. Se van haciendo diferentes pasadas de forma que se van obteniendo las diferentes dientes del engranaje.3 4 Prácticamente en desuso en la actualidad se emplea la llamada fresa madre.

Fresa de achaflanar . Esta herramienta se utiliza para hacer chaflanes en la pieza, es decir, convierte una arista viva en una cara con un determinado ángulo y anchura.

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3.5 Sistemas de sujeción para el proceso de mecanizado CAPITULO IV: PROCEDIMIENTOS DE MONTAJE DE PIEZAS, HERRAMIENTAS Y ACCESORIOS EN LAS MAQUINAS

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

Mecanismos de sujeción Plato divisor universal Herramientas de corte y utillajes Porta herramientas y conos de sujeción Parámetros de control Elementos de control y verificación

OBJETIVO DE LA UNIDAD: Utilizar de forma correcta los diferentes accesorios de las maquinas para la sujeción de materiales y herramientas, controlando los factores necesarios de calidad en la manipulación de útiles de corte, para desarrollar destrezas para la construcción de piezas.

4.1 Mecanismos de sujeción La sujeción es el proceso de soportar, ubicar y fijar de manera segura una pieza de trabajo para una operación de manufactura. Durante la manufactura, un dispositivo de sujeción sostiene una pieza de trabajo en una ubicación exacta. Cada pieza de trabajo cargada en la máquina debe estar posicionada en la misma ubicación para asegurar que todas las piezas sean idénticas y hechas de acuerdo con las mismas especificaciones. Un dispositivo de sujeción efectivo establece y mantiene una relación directa entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo al soportar, ubicar y fijar adecuadamente la pieza de trabajo. La habilidad de un dispositivo de sujeción para soportar, ubicar y fijar una pieza de trabajo de manera confiable y con exactitud a través del tiempo es llamada repetibilidad. DISPOSITIVOS DE SUJECIÓN Puntos de torno.

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La mayor parte de las operaciones de torneado se pueden realizar entre los puntos de un torno. Los puntos se fabrican en varios tipos, según sea el trabajo requerido. Es probable que los puntos más comunes en los talleres escolares sean los macizos de 60° de con un mango de cono Morse; por lo común éstos se fabrican de acero alta velocidad o de acero para máquina con puntas de carburo. El punto vivo o giratorio en el cabezal móvil Se utiliza para reemplazar el punto muerto macizo estándar en muchas aplicaciones. Este tipo contiene cojinetes antifricción de precisión para resistir tanto empujes axiales como radiales..Si se maquinan piezas a velocidades altas con herramientas de corte de carburo, estos puntos son necesarios, en cuyo caso el calor de la fricción provoca que la pieza se dilate El empuje axial que se genera por el calentamiento de la pieza es absorbido por el punto giratorio y normalmente no se requiere ajuste alguno. PLATOS

Los platos que se emplean con mayor frecuencia para el trabajo de torno son: el universal de tres mordazas, el de cuatro mordazas independientes, el combinado y la boquilla. El plato universal de tres mordazas se utiliza para sujetar piezas redondas y hexagonales. Agarra el trabajo rápidamente con una precisión de hasta unas cuantas centésimas o m ilésimas de pulgada,

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En el plato de cuatro mordazas independientes se pueden ajustar sus mordazas en forma independiente por medio de una llave para plato de extremo cuadrado. Se emplea para sujetar piezas que no sean redondas debido a su manejabilidad.

El plato de boquilla es uno de mordazas convergentes; simplemente es una boquilla que se ajusta al husillo del cabezal. El plato de boquilla de Jacobs en este se utiliza una manivela apretando por impacto, con el fin de cerrar y soltar las boquillas sobre la pieza. Plato de arrastre.

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El plato de arrastre es un dispositivo de sujeción que se utiliza entre puntos, se utiliza generalmente para piezas largas, acompañado de una luneta. El perro de arrastre su punta debe estar en contacto con el mandril, para que haga la función del arrastre a la pieza. La luneta móvil.

Esta se sujeta a la base del carro y se mueve junto con el mismo. Se usa para evitar que la pieza de trabajo se flexiones y se aleje de la punta de la herramienta de corte durante una operación de torneado. También se puede emplear cuando se cortan filetes de rosca sobre una pieza de material larga y delgada. La luneta móvil tiene dos mordazas o un punto de soporte que sigue a la herramienta de corte. Estas mordazas se apoyan sobre la superficie terminada de la pieza de trabajo. Soporta piezas largas durante el torneado, se sujeta a la base de la bancada, esta emplea mordazas de bronce y son ajustables. La luneta fija de tipo telescópico tiene mordazas con punta de bronce o bien ruedas. Las piezas de trabajo con un diámetro menor a ¾ de pulgada hasta 6 pulgadas. Mandriles. Se usan para mantener entre las puntas una pieza maquinada internamente, de modo que las demás operaciones de maquinado queden concéntricas con el taladrado. El mandril al introducirse a presión en un agujero, hace posible que la pieza se monte entre los puntos y también proporciona el medio para impulsarla. Dispositivos de Sujeción para la fresadora •

Mordaza Universal

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Mesa de senos

•

Plato magnético

•

Mesa circular – Aparato divisor

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•

Sujeción modular

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4.2 Plato divisor universal

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. Nomenclatura: Mandril Eje motriz o principal Disco de agujeros directo Cuerpo Sistema (corona-tornillo sin fin) Disco de agujeros indirecto Compás Manivela Características: Constante K=40 R=40/1 (corona/tornillo sin fin) Radio de volteo Discos de agujeros Sistema diferencial

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OBSERVACIONES GENERALES El aparato divisor por tratarse de un accesorio de precisión, requiere ciertas atenciones por parte del usuario con el fin de obtener el máximo rendimiento y una mayor duración. Si bien cuantas observaciones indicamos a continuación serán del conocimiento de ustedes, nos permitimos hacerlas figurar en este libro de instrucciones como recordatorio para la conservación del aparato. a —Es conveniente engrasar el divisor periódicamente y si el uso es continuo, recomendamos que el engrase sea diario, a tal fin están colocados los engrasadores. b — Antes de colocar el divisor sobre la mesa de la máquina, tonto ésta como la base del divisor y del contrapunto deberán estar bien limpios, así como también los canales de la mesa y las guías del aparato. c — Para una mayor seguridad, en los traslados del cabezal se utilizará el cáncamo. d — Una vez colocada la pieza y antes de iniciar la operación de fresado (excepto en el fresado helicoidal), el aparato quedará blocado por medio de la manilla de freno, de esta forma el trabajo quedará más perfecto y se 'evitarán posibles averías en el caso de cualquier movimiento extraño de la herramienta. Naturalmente que para efectuar una nueva división, debemos soltar de nuevo el freno. e —Cuando se desea trabajar entre puntos, con la empuñadura del contrapunto se regulará la holgura Y el punto se bloqueará con la manilla. f — Si se deseo inclina el cabezal para efectuar cualquier trabajo, se soltarán las tuercas laterales, las cuales se atarán de nuevo una vez que el cabezal esté en la posición deseada. Previamente se retirará la prolongación del eje Métodos de división: Se pueden aplicar estos métodos: División directa División indirecta División diferencial División angular 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

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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/Z F = número de ranuras que se deben girar K = número de ranuras del plato Z = 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.

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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 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. 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. Discos de agujeros: I

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II

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III

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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 manivela, 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 una 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 F = K/Z

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F = número de vueltas de la manivela K = número de dientes de la corona Z = número de divisiones por efectuar

DIVISIÓN DIFERENCIAL Los métodos de división expuestos anteriormente, permiten ejecutar un gran número de divisiones, pero éste es limitado. Se remedia esta situación empleando la división diferencial, con la cual se pueden ejecutar todas las otras divisiones que con los métodos anteriores no eran posibles. Si deseamos obtener Z divisiones, se elige otro número de divisiones Z', con la condición de que éste sea posible obtener por la división indirecta y calculamos la relación (R) de engranajes.

Ejemplo: Número de divisiones deseado Z = 197. Adoptaremos como próximas 200 divisiones, por tener solución con la división simple ; es decir, hay que desplazar la manilla 4 espacios en el círculo de 20 orificios.

En este caso, como Z' es mayor que Z, tenemos:

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Se aplicaría rueda A de 24 dientes en el eje de prolongación, montado en la parte posterior del eje, y la rueda D de 40 dientes en el eje que mueve el plato. Para llegar a engranar ambas ruedas, se montarán ruedas intermediarias sobre la guitarra o lira. Se utilizará una rueda intermediaria si Z es superior a Z’ y dos si Z es menor que Z'. Si del cálculo resulta un tren de cuatro ruedas, utilizaremos una rueda intermediaria en el supuesto de que Z’ sea menor que Z, y ninguna si Z' es mayor OBSERVACIONES Durante la división diferencial, hay que soltar el tornillo que fija el plato

4.3 Herramientas de corte y utillajes UTILLAJE AUXILIAR Utillaje es un conjunto de instrumentos y herramientas que optimizan la realización de las operaciones de proceso de fabricación, mediante el posicionamiento y sujeción de una pieza o conjunto de piezas a un sistema de referencia, para poder ejecutar operaciones de diversa índole.

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Finalidad del utillaje La aplicación de los utillajes permite: •

Reducir los tiempos de fabricación.

•

Disminuir los costes de producción.

•

Mayor precisión en la fabricación.

•

Alto grado de uniformidad.

•

Intercambiabilidad.

Tipos de Utillajes Podemos hacer una clasificación genérica según su: Aplicación, es decir si se va a realizar operaciones de tipo mecanizado, ensamblaje, almacenamiento o inspección. •

•

Máquina: Tipo y nivel del sistema de automatización de fabricación.

Dedicación, según si lo que se tiene en cuenta son el número de piezas o el numero operaciones de utillaje. •

Uso principal, ya sea con el objetivo de posicionar y sujetar (Fixture) o actuar de guía para la herramienta (Jib). •

Productividad y versatilidad, que en este caso nos encontramos con utillaje estándar, utillaje dedicado a operaciones específicas o flexibles. •

El utillaje estándar nos permite un bajo volumen de trabajo de producción y son más genéricas y flexibles, como por ejemplo ocurre con las mordazas, bridas, plato de garras, etc. Las dedicadas permiten

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operaciones y componentes específicos en altos volúmenes de producción, diseñadas bajo especificaciones según la planificación del proceso. Y por último las flexibles que combinan la ventaja de la flexibilidad del utillaje estándar con la productividad del utillaje dedicado. Consideraciones para el diseño y selección de un utillaje Si atendemos al proceso de fabricación, hay que tener en cuenta el tipo de molde bien sea abiertocerrado, macho-hembra…, la temperatura de curado, precisión deseada y accesorios. Por otro lado y también importante, los requisitos estructurales, si se va a realizar operaciones a alta temperatura, tenemos que tener en cuenta la rigidez, resistencia y estabilidad dimensional de los mismos. Y por último la exigencias dimensionales y tolerancias del acabado de la pieza ya que dependiendo del tipo de utillaje que seleccionemos las dimensiones finales pueden variar notablemente y en trabajos de precisión no se deben permitir (ya que en posteriores operaciones de ensamblado, puede llevar a erro), y por ello debemos de tener en cuenta las características de dilatación del propio utillaje. Requisitos y tipos de materiales más comunes en el utillaje Los materiales más comunes para la fabricación de utillaje, teniendo en cuenta, la densidad, la capacidad calorífica específica, conductividad térmica, temperatura límite y coste, podemos destacar el Invar, Acero, Aluminio, Electroconformado del níquel, los materiales compuestos (CFRP, carbón Fibre Reinforced Polymer y CFRP, Glass Fibre Reinforced Polymer), cerámicos y siliconas aunque este último tiene un uso exclusivo como utillaje auxiliar para geometrías complejas e interiores de las piezas. •

Invar:

Ventaja: estabilidad dimensional, bajo coeficiente de expansión, alta conductividad y duraderos. Inconvenientes: alto coste y peso •

Acero:

Ventajas: alta conductividad, soldable y bajo coste. Inconvenientes: baja estabilidad dimensional a altas temperaturas y alta densidad. •

Aluminio:

Ventajas: fácil de mecanizar, alta conductividad térmica, baja densidad y bajo coste. Inconvenientes: baja rigidez a temperaturas superiores a los 180ª. •

Níquel:

Ventajas: Porosidad cero, estanqueidad perfecta, resistente a la corrosión, geometrías complejas. Inconvenientes: Alto coste y coeficiente de expansión térmico similar al Acero. •

Materiales compuestos (CFRP,GFRP):

Ventajas: Buena estabilidad dimensional, ligeros, buena resistencia química y evita problemas de dilatación. Inconvenintes:A elevadas temperatura, baja vida de utilización.

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•

Cerámicas:

Ventajas: Bajo coeficiente de expansión térmica, resistente a altas temperaturas. Inconvenientes: Fragilidad, largo tiempo de calentamiento y enfriamiento y mecanizado difícil. •

Silicona:

Ventajas: Modelos de geometrías complejas y bajo coste. Inconvenientes: Difícil control dimensional, baja durabilidad. HERRAMIENTAS DE CORTE Y UTILLAJE En la técnica de fabricación se entiende por utillaje un elemento auxiliar, cuyo objetivo es permitir la realización de determinadas operaciones de mecanizado sobre una pieza, para lo cual se fija esta el utillaje, generalmente por apriete, de modo que permanezca obligatoriamente en la posición requerida durante la operación. Una herramienta es por el contrario, el elemento de fabricación, mediante el cual se efectúa, a menudo con la ayuda de algún utillaje, una modificación de forma (mecanización) en la pieza de trabajo. Desde los inicios de las máquinas herramientas, los utillajes han formado parte de esta, cada uno de ellos se fueron desarrollando como una necesidad para poder realizar alguna operación mecánica con mayor rapidez y efectiva. Las industrias se fueron interesando cada vez más por los utillajes, ya que estos les mejoraba los productos y aumentaba sus producciones. Finalidad de los utillajes La aplicación de los utillajes permite: a) Reducir los tiempos de fabricación, y con ello disminuir los costes de producción) Mayor precisión en la fabricación, lo cual eleva la calidad de los productos) Alto grado de uniformidad, y con él la intercambiabilidad de las piezas como premisas indispensables para asegurar un montaje sin complicaciones, una reserva de piezas mecanizadas y, en caso necesario, ineficiente servicio de piezas de recambiad) El empleo de personal no especializado. Clasificación de los utillajes El extenso campo de los utillajes puede dividirse en dos grupos principales: a)

Utillajes generales de fijación

Estos son los corrientes del mercado, en parte como accesorio de maquinas herramientas: mandriles de fijación, mordazas, platos redondos, así como también utillajes normalizados, que según la necesidad readaptaran a la pieza con órganos adecuados (garras, casquillos portaútiles, puntos de centrar, etc.). b) Utillajes Especiales Son utillajes de fijación que solamente están previstos para una determinada pieza y para cada operación de trabajo, por lo que deben ser diseñados y construidos especialmente para cada caso particular.

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UTILLAJES DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS Las máquinas herramientas en un taller de industrial, realizan el mecanizado mediante arranque de virutas, para este tipo de mecanizado se necesita una buena sujeción de la pieza, es aquí, donde entran los utillajes para facilitar la sujeción, el mecanizado y, así, disminuir el tiempo de trabajo. TALADRO Es las máquinas herramientas antigua y una de las más usadas en cualquier taller de mecánica industrial. Aunque se usa esencialmente para taladrar agujeros, con frecuencia se usa para rimar, machuelar,avellanar, abocadar y refrentar. Todos los taladros trabajan de acuerdo al mismo principio básico. El husillo hace girar la herramienta de corte, que avanza ya sea a mano o de forma automática, introduciéndose en una pieza que se monta en la mesa o se sujeta en un soporte de taladrar.

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UTILLAJES DEL TALADRO Porta brocas Es el utillaje que sujeta la herramienta de corte, es decir, la broca, el cual no permite que esta gire enforna excéntrica y que pierda la velocidad que el husillo le transmite al momento del mecanizado. Doble cono o manguito cónico La herramienta de corte con zancos cónicos es de tamaños muy diversos. Cuando se tenga una herramienta que tenga una conicidad menor que la del husillo, se debe ajustar con doble cono al zanco. Este aditamento es muy usando en los talleres de mecánica Industrial Cabezal ajustable de ensanchar Cuando se requiere un agujero muy recto y su diámetro muy exacto que no se encuentre determinado en un diámetro nominal de broca, se usa este utillaje para sujetar una herramienta de corte y así ensancharan agujero previamente realizado, a un diámetro determinado. Este utillaje permite una mayor precisión y acabado en los agujeros mecanizados. Tornillo de banco o prensa Se utiliza para sujetar piezas de forma regular, como planas, cuadradas o rectangulares. Juntos con estas prensas se utilizan las paralelas que son guías, las cuales ayudan a que en el momento de sujetar la pieza queden a 90, con respecto a la broca. La prensa debe sujetarse a la mesa de taladro para evitar que gire durante la operación. Prensa inclinable Al igual que los tornillos de bancos rígidos, se usan para sujetar piezas regulares, pero en este caso se podrán realizar agujeros en ángulos en la pieza. Bloques en V Estos bloques se usan para soportar piezas redondas mientras se taladran, comúnmente se usan en pares y se sujetan a la mesa de taladro con prensa y tornillos en T. Bridas de sujeción o prensa de solera Se usan para aseguras piezas de forma directa a la mesa de taladro. A su vez, se soporta en el extremo exterior con bloques de escalones y se fijan a la mesa con tornillos en T. Las bridas son de diferentes formas y tamaños para satisfacer la mayor parte de las necesidades de fijación. Se recomienda que siempre se coloque tornillos en T tan cerca como sea posible de la pieza para asegurar una fuerza máxima de sujeción. Prensa del carpintero o prensas en C

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Estas se utilizan para sujetar la pieza de forma directa la mesa del taladro. También se emplean como tornillos en T. CEPILLADORA Es una máquina herramienta, se emplea para maquinar superficies planas en planos horizontales, verticales o inclinados. Realiza el mecanizado mediante el movimiento de vaivén, por lo que es muy utilizada para realizar cuñeros y ranuras.

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4.4 Porta herramientas y conos de sujeción INTRODUCCIÓN El montaje de las fresas en los centros de mecanizado es (otro más) un factor de suma importancia a la hora de obtener piezas con la suficiente precisión dimensional y calidad superficial. Esta sujeción debe cumplir por otra parte una serie de requisitos, tales como: •

Montaje y desmontaje de la herramienta en la máquina debe ser sencillo

•

Permitir el cambio automático de éstas

•

Ajuste preciso con el husillo de la máquina

•

Permitir un perfecto alineamiento del eje de la herramienta con el eje del husillo

•

No introducir pérdidas de rendimiento ni rigidez en el sistema

De aquí se puede deducir que un buen sistema portaherramienta no va a mejorar el comportamiento de una herramienta mal elegida o de un husillo dañado. Sin embargo, un mal sistema portaherramienta si puede reducir la vida de la herramienta y del husillo. El papel de los conos en el MAV no es distinto al que poseen en el mecanizado convencional. Sin embargo, el gran incremento de velocidad del husillo (desde 6.000 rpm en convencional hasta 40.000 en MAV) ha obligado a replantearse aspectos como la unión del cono con el husillo o el equilibrado de los conos. Esto es debido a que la fuerza centrífuga depende del cuadrado de la velocidad, por lo que esta fuerza crece de manera dramática en el MAV. CONOS ISO - HSK Los conos porta herramientas tipo ISO establecen su posición cuando un actuador (hidráulico o neumático) tira de él produciéndose un asiento del cono dentro de otro cono tallado en el eje del husillo. Si la velocidad de giro aumenta, la fuerza centrífuga también, provocando la expansión del eje del husillo. Cuando esto sucede, los conos ISO, tienden a introducirse más dentro del husillo debido a que el actuador sigue tirando de él. Esto puede desencadenar 2 problemas: •

Imprecisión en el mecanizado, debido al desplazamiento que ha sufrido la herramienta respecto al

husillo. Atoramiento del cono en el caso de que el husillo frene de forma brusca y recupere sus dimensiones. •

Estas circunstancias hacen que los conos más extendidos en las máquinas de alta velocidad sean los HSK.

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Cono ISO

Cono HSK

Las principales ventajas que ofrecen los conos HSK se deben fundamentalmente a dos factores. Por un lado, el sistema de amarre se realiza mediante unas garras o mordazas que se ajustan en un hueco tallado dentro del cono en forma de copa. A medida que la velocidad de giro aumenta se garantiza el contacto en todo momento, ya que la fuerza centrífuga expande las mordazas que sujetan el cono contra el eje del husillo. Esta circunstancia permite unas condiciones de corte más agresivas, además de aportar mayor rigidez y precisión que los sistemas basados en conos ISO. Por otro lado, en la unión del cono y el husillo, existe un doble contacto entre las superficies del cono y el alojamiento del eje. El doble contacto ofrece mayor repetitibilidad a la hora de volver a colocar el cono. Además se evita que el conjunto cono-herramienta se introduzca dentro del husillo, cosa que sucedía en el caso de conos ISO con altas velocidades

HSK

ISO

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Posición amarrada

Posición de cambio de herramienta Sección del sistema de amarre del cono

Posiciones amarrada y suelta del cono

Las máquinas que utilizan conos ISO son más propensas al chatter que las que utilizan HSK, debido a que la unión entre cono y husillo no es tan rígida. La menor rigidez de esta unión hace caer la frecuencia natural de vibración más baja y obliga a limitar los parámetros de mecanizado, debiendo ser éstos menos agresivos. Existen muchos tipos de conos HSK. Éstos se clasifican con 2 ó 3 cifras y una letra, por ejemplo HSK-63A (el más común). Las cifras dan el diámetro exterior del plato que asienta sobre la cara del husillo. La letra indica el tipo de cono en función de diversos factores como longitud, etc. En general, esta letra es: •

A: Tipo general

•

B: Tiene un plato mayor que el A. Se utiliza para trabajos más agresivos.

•

E y F: Iguales que A y B pero eliminando marcas y sistemas de guiado que afectan al equilibrado

Una de las principal desventaja de los conos HSK, es su sensibilidad a la presencia de partículas como viruta o lubricante. Si no se han limpiado correctamente las superficies de contacto en la operación de cambio de herramienta podrían quedar virutas en el husillo que impiden el correcto asiento del cono. También es posible que se llene de impurezas la cavidad del cono donde deben entrar las mordazas para su amarre. Esta sensibilidad a las impurezas obliga a extremar los cuidados en los cambios de herramienta. Una posible solución es soplar cada cono antes de amarrarlo. SUJECIÓN DE LA HERRAMIENTA En general se busca una unión que cumpla los siguientes requisitos: •

Precisión, para minimizar la desalineación de la herramienta con el eje del husillo (minimizar el

runout)

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•

Buscar la máxima rigidez a la unión

•

Simetría del conjunto para evitar desequilibrio

Existen diversos métodos de sujeción de herramientas al cono, pero los más comunes son la sujeción mecánica mediante pinza, cono hidráulico y zunchado térmico. Sujeción mecánica mediante pinza Es el método más utilizado. Se basa en introducir la herramienta en una pinza y ésta en el cono. Tras esta operación, se aprieta una tuerca que empuja los segmentos de la pinza contra la herramienta, ejerciendo presión sobre la misma. Las pinzas están divididas en segmentos para que distribuyan la presión sobre toda la superficie de la herramienta de forma uniforme, además de facilitar su deformación.

Cono de sujeción mecánica Este sistema es válido para la gran mayoría de las aplicaciones del MAV, además de resultar económico. Otra ventaja de este sistema es que se pueden tener distintas pinzas para un solo cono, pudiendo montar herramientas de diferentes diámetros en un solo cono. En cuanto a precisión, una pinza de alta calidad puede dar una desalineación de 7- 8 mm a 25 mm desde el plano de la cara del cono. Estos resultados se consiguen con conos y pinzas de muy alta calidad, donde el ajuste se realiza de forma manual. Para algunas operaciones, las pinzas de sujeción mecánica no son lo suficientemente rígidas o precisas. En estos casos se deben utilizar los conos hidráulicos o de zunchado térmico. Ambas técnicas aportan mayor rigidez y precisión que la sujeción mecánica. Conos hidráulicos Los conos hidráulicos amarran la herramienta mediante un sistema hidráulico. Rodeando al orificio por donde se introduce la herramienta hay una membrana metálica. Adyacente a ésta se encuentra un depósito de fluido (en la parte interior del cono). Mediante el accionamiento de un tornillo, éste mueve un

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émbolo que aumenta la presión del fluido hasta valores muy elevados. Esta presión es ejercida contra la membrana que sujeta la herramienta firmemente.

Sección de cono hidráulico Debido a que todo el sistema hidráulico está aislado del exterior, las impurezas como la grasa, viruta, etc. no pueden dañar el sistema de amare. Los conos de sujeción hidráulica minimizan la desalineación (runout) de la herramienta respecto al cono. Según algunas marcas comerciales, se puede llegar a valores por debajo de los 2.7 mm medidos a una distancia de 2.5x Además de precisión y rigidez, los conos hidráulicos son capaces de soportar fuerzas de corte elevadas (tanto laterales como de torsión). Como gran desventaja que plantean los conos hidráulicos se puede achacar por un lado su elevado coste, hasta 5 veces más que uno convencional y, por otro, que sólo se pueden utilizar herramientas de un solo diámetro con cada cono. Algunos fabricantes resuelven este último problema permitiendo introducir unas membranas adicionales entre la original y la herramienta, ofreciendo así diferentes diámetros en un solo cono. Estos fabricantes aseguran que cada membrana puede introducir una desalineación adicional de 1mm aproximadamente. Por lo general, este tipo de conos se utilizan en operaciones de acabado y en el mecanizado de moldes en materiales duros. Zunchado térmico

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Son una alternativa a los hidráulicos. A diferencia de estos últimos, no disponen de ningún sistema interno que ejerza presión para sujetar la herramienta. En vez de esto, el cono es macizo con un taladro de precisión donde encaja la herramienta. A temperatura ambiente, el agujero es ligeramente menor que el diámetro de la herramienta. Utilizando un calentador por inducción, se calienta el cono y el orificio para la herramienta se dilata. Una vez dilatado suficientemente, se introduce la herramienta y se deja enfriar hasta temperatura ambiente. Al enfriarse el cono recupera sus dimensiones sujetando fuertemente la herramienta. Este método sujeta la herramienta al cono con una excelente rigidez y una desalineación (runout) muy baja, al igual que en los conos hidráulicos. Además, debido a que no son necesarios elementos como tornillos, etc. para sujetar la herramienta, pueden ser perfectamente simétricos, lo cual resulta en desequilibrios muy bajos.

Equipo calentador por inducción

Conos de zunchado térmico

Los conos empleados para el zunchado térmico son mucho más sencillos que los hidráulicos y menos costosos. Sin embargo es necesario adquirir el calentador por inducción como equipo adicional. EQUILIBRADO Un sistema desequilibrado es el que tiene su centro de masas desplazado del eje de rotación del sistema. En función de la masa y del desplazamiento, se originará un grado de desequilibrio mayor o menor. Al hilo de esta definición, cabe decir que el sistema perfectamente equilibrado no existe como tal, y lo que se debe conseguir es un grado de desequilibrio admisible por el sistema. El desequilibrio es un fenómeno que produce vibraciones, sobre todo a altas velocidades. Estas vibraciones producen pésimas calidades superficiales y puede provocar roturas de herramienta y de husillo. Este desequilibrio no es tan importante en el mecanizado convencional, ya que depende del cuadrado de la velocidad, luego si se pasa de 4.000 rpm a 20.000 rpm, el efecto del desequilibrio se incrementa en un factor de 25. Es obvio, por tanto, que para velocidades altas en el husillo (MAV) se requieren herramientas equilibradas para obtener buenas calidades superficiales y vidas de herramientas aceptables. El equilibrado busca

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contrarrestar los efectos negativos de la excentricidad del sistema husillo - cono - herramienta. Esta excentricidad indica la distancia entre el centro de masas de la herramienta hasta su eje de rotación. El desequilibrio se puede producir por •

Presencia de elementos asimétricos en el cono portaherramientas (tornillos, marcas, etc.)

•

Guías que no son perfectamente simétricas

•

Imperfecciones en el propio cono

Otra fuente de desequilibrio son las propias herramientas y pinzas. Cuando se adquiere un cono equilibrado, suele estarlo sin contar con los demás elementos. Es necesario realizar el montaje de todos elementos de forma precisa, ya que si no se introducen desequilibrios. Además estos serán mayores cuanto más pesada y larga sea la herramienta. El MAV obliga el uso de herramientas simétricas, no siendo en absoluto aconsejable utilizar herramientas desequilibradas como brocas de un solo filo, etc. El problema real no es el desequilibrio en sí, sino la combinación de este desequilibrio con altas velocidades de giro del husillo. La fuerza debida a este desequilibrio es de la forma:

   ()

[]

Fdeseq: Fuerza debida al desequilibrio en Nw U: Desequilibrio en g· mm S: Velocidad del husillo en rpm.

En la figura se puede observar la fuerza de desequilibrio para distintos niveles de desequilibrio.

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Valores de la fuerza obtenidas para diferentes desequilibrios de herramienta Si el desequilibrio es grande (6 a 8 g•mm) la fuerza debida al desequilibrio puede ser del orden de la

fuerza de corte, sobre todo en operaciones de acabado. Como norma general se debe mantener la Fdeseq por debajo de las fuerzas de corte. Actualmente, la norma más extendida para establecer este equilibrado es la ISO 1940-1. Este estándar establece distintas “clases G”. Cuanto menor sea la clase G, mejor equilibrado implica. Muchos fabricantes de conos están produciendo conos de clase G1.0 a G2.5. Este valor G dicta el máximo desequilibrio utilizando la fórmula:

9553xmxG U = ---------------S:( g x mm) S

U: Desequilibrio admisible *g•mm+

Velocidad del husillo en rpm m: masa del sistema [Kg] G: Clase G dado por ISO 1940 - 1

Valores de desequilibrio en función de la clase G y de la velocidad de giro A pesar del uso de la norma ISO, ésta fue diseñada para el equilibrado de rotores de turbinas, por lo que los valores de desequilibrio obtenidos son en ocasiones excesivamente restrictivos para la mayoría de las aplicaciones de mecanizado. Otro problema es que, según la norma, se permite un desequilibrio mayor a las herramientas más pesadas, cuando estudios experimentales demuestran que cuanta mayor sea la masa de las herramientas, menos desequilibrio es permitido. Como conclusión, se puede decir que el uso de las clases G son muy restrictivas y aumentan los costes de equilibrado de conos, pero que sirve para que el usuario que adquiere el cono tenga una garantía de su correcto equilibrado. Aún así, existen numerosas discrepancias sobre la extrapolación de esta norma.

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Por último, para minimizar el desequilibrio del conjunto herramienta – cono (y pinza si existe), se puede: •

Minimizar el runout de la herramienta

•

Siempre que sea posible, utilizar herramientas cortas

•

Manipular el conjunto con sumo cuidado.

4.5 Parámetros de control 4.6 Elementos de control y verificación UTILES DE VERIFICACIÓN Y MEDIDA Se requieren una gran habilidad y mucha precisión para practicar el ajuste y la pequeña mecánica de precisión; pero, para poder apreciar la calidad del trabajo bien hecho, el operario tiene la necesidad de otros elementos además de su criterio personal: le hacen falta instrumentos de control para ampliar su propia estimación. Estos utensilios se clasifican en dos categorías: instrumentos de verificación e instrumentos de medición. Instrumentos de verificación Los instrumentos de verificación pueden, a su vez, clasificarse según tres categorías: Utensilios de verificación de la planicidad, los cuales controlan las piezas por mutua contraposición de una arista y de una superficie; afectan formas diversas y poseen bases rectificadas. Mármoles, reglas de ajustador para comprobar la rectitud, regleta de precisión, regleta para utillaje, gruesos y bloque en V para trazado, etcétera. Utensilios de verificación del paralelismo, los cuales controlan las piezas al tacto, mediante un ligero frotamiento de los picos del utensilio. Se emplean, para los trabajos exteriores, el compás de gruesos simple y el compás de gruesos con sector de fijación; y para los trabajos interiores, el compás de patas con resorte o el compás de interiores con tornillo de ajuste. Utensilios de verificación de los ángulos, los cuales, por lo general, son las escuadras. Para superficies que forman entre ellas un ángulo de 90°, se utiliza la escuadra simple, la escuadra en T o la escuadra con base. Para las superficies que forman entre ellas un ángulo cualquiera, se utilizan las escuadras de ángulos a 45°, 60° y 120°, la falsa escuadra y la escuadra combinada. Instrumentos de medida Como su nombre lo indica, los instrumentos de medida permiten el transporte de cotas o la medición según diferentes grados de precisión. Algunos comportan dispositivos especiales que permiten efectuar

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con gran facilidad la lectura de dimensiones cuya precisión puede alcanzar 1/100 e incluso, en ciertas condiciones, 1/1000 de milímetro. Los instrumentos de medida pueden tomar las dos formas siguientes: Instrumentos de dimensiones variables, los cuales se distinguen por el grado de precisión: los metros o las cintas métricas plegables, flexibles o flexibles enrollables; las regletas graduadas en milímetros y medios milímetros; las reglas simples, con soporte fijo o deslizante; los transportadores de ángulos; los calibres graduados para agujeros; los compases graduados para interiores; las sondas o galgas de espesores; los calibres de control de pasos; los pies de rey a 1/20 y a 1/50 simples, de picos cruzados, de picos puntiagudos, de picos en anillo con tornillo de retorno o sin él; los pies de rey de profundidades; los micrómetros a 1/10, a 1/20 o a 1/100 ordinarios; para grandes anchuras, de profundidades o de interiores (varillas micrométricas); los calibres extensibles simples o con alargaderas, etc. Los comparadores de esfera no son especialmente instrumentos de medida de dimensiones, sino aparatos de alta precisión susceptibles de indicar, por comparación, diferencias de nivel mecánico en centésimas y aún en milésimas de milímetro. La lupa constituye a veces una preciosa ayuda, sobre todo cuando la lectura a simple vista resulta difícil. En los laboratorios de estudios se hallan en uso otros aparatos infinitamente más precisos, pero cuya manipulación es mucho más delicada que la de los utilizados en el taller. Su principio se basa en una amplificación óptica 8haz luminoso, interferencias), o bien en la medida de un colchón de aire creado entre pieza y aparato neumático (micrómetro Solex). En este último caso, el método consiste en transformar directa o indirectamente las variaciones de cota de una pieza en variaciones de consumo de aire. Estas variaciones pueden leerse inmediatamente en un manómetro de lectura rectilínea. Instrumentos de dimensiones fijas utilizados para la verificación de piezas acabadas fabricadas en grandes series y que tienen cotas bien determinadas, ya sea exactas, ya sea con tolerancias. La calidad exigida en este género de fabricación es la intercambiabilidad. El control de esta intercambiabilidad requiere el empleo de instrumentos, contrastados a una temperatura constante de 20°, los cuales son los siguientes: El calibre de herradura simple y doble; el calibre de herradura en una sola pieza; los calibres de anillo lisos; los calibres tampón lisos, simples o dobles; las galgas planas, simples o dobles, etc. Todos estos utensilios de verificación son ejecutados de acuerdo con el Sistema de Tolerancias Internacional I.S.A. Para la verificación de las roscas, se utilizan anillos calibre roscados y calibre tampón roscados; y, para formas diversas, se emplean los calibres de acoplamiento cónico (Morse Brown and Sharpe, etc.), los calibres de anillo y de tampón acanalados, los anillos y tampones cónicos de chaveta, etc. Las calas de o bloques Johannson, o patrones de caras paralelas, son básicos en la fabricación de alta precisión. Esta breve enumeración nos permite constatar que, en ciertas ramas de la mecánica, la precisión no es una palabra vana. Nonios

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El nonio, o vernier, es un dispositivo que, gracias a una división auxiliar colocada frente a una división normal (milímetros o grados), permite, por comparación, obtener una medida cuya precisión es notoriamente superior a la lectura directa. Clasificación Los nonios pueden clasificarse en tres categorías. Nonios rectilíneos; Nonios circulares; Nonios angulares. Nonios rectilíneos, Pie de rey El pie de rey, o calibre con cursor, que es una aplicación clásica del nonio rectilíneo, es verdaderamente el instrumento de verificación más utilizado por el ajustador y le mecánico de piezas de relativa precisión. Sirve para valorar con bastante exactitud medidas que pueden ser inferiores al milímetro, con aproximaciones de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro. Teoría del nonio rectilíneo. Para ejecutar un nonio, se divide, en la parte deslizante o cursor, una longitud determinada de la regla en un mayor número de partes iguales. Para el nonio de 1/10 de mm, se divide una longitud de 9mm en diez partes iguales, con lo que cada división vale 0,9 mm. Cerrando el pie de rey, el segundo trazo del nonio se encuentra entonces 1/10 de mm más atrás que el segundo trazo de la regla. Si se hacen corresponder estos dos trazos, entre los picos del instrumento se tiene un intervalo de 1710 demm. Para hacer una lectura, basta, pues, con contar primero el número de milímetros dados por el 0 del nonio y observar sobre éste cuál es el primer trazo que se corresponde con uno de la regla. El número de intervalos disponibles a partir de 0 hasta el trazo de correspondencia indicará el número de 1/10 suplementarias que hay que añadir al número de milímetros m ilímetros antes contado. La misma operación puede efectuarse con un nonio de 1/20, en el que 19 milímetros de la regla son divididos en veinte partes iguales. Cada división vale 19/20 de mm y se encuentra 1720 de milímetro hacia atrás del trazo 1 mm de la regla. Para el nonio de 1750, se dividen 49 milímetros de la regla en cincuenta partes iguales; entonces, cada división vale 49/50 de milímetro y se encuentra 1750 de mm más atrás que le trazo 1 mm de la regla. Precauciones en el empleo de los pies de rey: Hace falta una cierta sensibilidad manual para hacer una lectura en el pie de rey. No apretar exageradamente los picos, sobre todo por sus extremos. Ejercer siempre la misma presión para tener lecturas comparables entre ellas. No utilizarlo sobre el torno en marcha. Nonios circulares, Micrómetro

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El nonio circular se basa en el desplazamiento axial de un tornillo micrométrico. Su principio es aplicado en el micrómetro, o palmer, que fue inventado y patentado en París el 7 de septiembre de 1848, por el mecánico francés Jean-Louis Palmer, con el nombre de “calibre sistema Palmer”. Teoría del nonio circular. Por lo general, el tornillo de medida tiene un paso de 0,5 mm, evitando así, por comparación con el paso de 1 mm, una división demasiado fina del nonio. El tambor solidario de este tornillo, al estar graduado en cincuenta partes iguales, permite dividir el paso del tornillo micrométrico en otras divisiones. Para esta lectura hay que tomar una precaución importante, la cual estriba en observar con atención si el borde del tambor se halla frente a los milímetros o a los medios milímetros. Clasificación de los micrómetros Los micrómetros pueden clasificarse según once o nce tipos diferentes: Micrómetros a 1/20 ó a 1/50 con tambor de latón, utilizados por los caldereros para la medición de los metales en hojas. Micrómetros a 1/100 cuyas partes constitutivas son de acero y cuyo tornillo micrométrico tiene un paso de 0,5 mm o de 1 mm. Son de dimensiones crecientes y se denominan 0-25, 25-50, 50-75, 75-100, etc., según la distancia entre sus puntas de contacto. Micrómetros a 1/1000, los cuales comportan en el caño un nonio de 1/10 que permite apreciar, por una ventanilla especial, la lectura directa con tornillo micrométrico de 0,5 mm (Tesamaster). Micrómetros con amplias puntas de contacto para controlar materiales comprensibles (papel, cartón, cuero, etc.). Micrómetros para roscas, destinados a la verificación de los tornillos micrométricos. Micrómetros de profundidades, utilizados para la verificación precisa de los vaciados o de las muecas (apreciación 1/100). Micrómetros de gran capacidad con largueros o yunques amovibles hasta 600 mm. Micrómetros para tubos, los cuales poseen contrapunta con extremo esférico. Micrómetros especiales de interiores, destinados a la medición de agujeros o de todos los vaciados. Micrómetros especiales para dientes de engranajes. Micrómetros especiales para el control de útiles con un número impar de dientes (utílmetro). Nonios angulares

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Los nonios utilizados para el control preciso de los ángulos tienen por objeto descomponer el grado en partes iguales. Estos nonios son de dos clases distintas: los nonios “Brown and Sharpe”, aplicados en mecánica en los transportadores de ángulos, y los nonios de instrumentos de precisión. Nonio “Brown and Sharpe” p ara transportadores de ángulos:

Su peculiaridad consiste en descomponer 23 grados de la regla angular en 12 partes iguales. Cada división de nonio queda, pues, retrasada 5´ respecto al valor de dos divisiones de la regla. Para su construcción, se tendrá cuidado en dividir el nonio de 5 en 5 minutos hasta la última división (60´) que corresponderá a 23°. Nonio para instrumentos de precisión: Los limbos circulares de los instrumentos de precisión poseen nonios particulares muy precisos y utilizados en geodesia, cuya aproximación es de 1 minuto, m inuto, y están constituidos como sigue: Regla circular de 360° dividida en medios grados formando 720 divisiones. Nonio comprendido 14° 30´ divididos en 30 partes iguales. Bastará dividir 59° en 60 partes iguales, con lo que cada división valdrá 59/60 de grado y estará retrasada 1 minuto respecto a 1 grado de la regla angular. AJUSTES Las grandes industrias mecánicas modernas (maquinaria agrícola, automóviles, aviación, bicicletas, máquinas herramienta, mecánica de precisión) se ven obligadas actualmente, para satisfacer a su clientela, a ejecutar una gama muy extensa de conjuntos idénticos. Esta fabricación especial, minuciosamente estudiada y puesta a punto, que requiere casi siempre una preparación concienzuda, recibe el nombre de trabajo en serie. Es el método de producción más rápido y el más económico. Para ciertos órganos mecánicos exige un alto grado de precisión, el cual sólo puede ser controlado con la ayuda de instrumentos de verificación perfectos. Este control minucioso conduce a la intercambiabilidad, intercambiabilidad, elemento esencial e indispensable para todo trabajo en serie. Acoplamiento de las piezas Todas las piezas utilizadas en construcción mecánica tienen, además de las superficies que quedan en bruto (de fundición, forja, matrizado, etc.), unas superficies mecanizadas sin acoplar y unas superficies mecanizadas acopladas, es decir, ajustadas. Las superficies de revolución no acopladas sólo requieren una verificación ordinaria con aparatos graduados normales (reglas graduadas, pies de rey, micrómetros, compases graduados, etc.), mientras que las superficies de revolución r evolución ajustadas exigen, para su verificación, precauciones precauciones particulares. Ajuste

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Un ajuste es el acoplamiento de un mínimo de dos elementos: La parte interior maciza, que se denomina pieza macho. La parte exterior hueca, que se denomina pieza hembra. Por ejemplo, para toda operación de torneado, se dice que: El elemento macho es el árbol y el elemento hembra el taladro. Las partes ajustadas de los acoplamientos cilíndricos, cónicos o roscados deben ser mecanizadas a dimensiones diferentes, según la función que estos ajustes han de asegurar. Juego Apriete Si la pieza macho del ajuste es más pequeña que la pieza hembra, hay juego entre los dos elementos; hay apriete cuando los dos elementos presentan dificultades para su penetración mutua. El juego es la diferencia de medida existente en los ajustes móviles. Diferencia de medida existente en los ajustes fijos. Ejecución de un ajuste El método de ajuste que consiste en ejecutar una pieza hembra con ayuda de una pieza macho utilizada como calibre deberá irse abandonando cada vez más, salvo en casos particulares de elaboración de prototipos, de maquetas o de trabajos en muy pequeña serie. La experiencia demuestra que este procedimiento presenta múltiples inconvenientes, siendo los más importantes: La intercambiabilidad no queda asegurada. El operario no dispone de margen alguno para la ejecución de su trabajo, que se deja a su apreciación, variable según los individuos. Los trabajos de montaje se convierten en verdaderos trabajos de mecanizado a causa de la importancia del trabajo manual. La verificación de los elementos de un ajuste es una fuente de discusiones entre operarios y verificadores. Todas estas circunstancias comportan una pérdida considerable de tiempo y de dinero que puede ser suprimida mediante el establecimiento de un método científico de acotación y, por consiguiente, de verificación. Este método consiste en la asignación de cotas límites particulares propias a cada elemento de un ajuste, que permitan la ejecución de separada de estos elementos en talleres diferentes, a veces muy alejados.

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Si cada pieza ha sido ejecutada correctamente entre los límites previstos, se puede tener la seguridad de que el ajuste será de calidad. Intercambiabilidad Las cualidades esenciales propias para satisfacer la intercambiabilidad son las siguientes: Ejecución con las mismas dimensiones de las mismas piezas de una serie, estando estas dimensiones comprendidas entre ciertos límites. Ajuste sin retoques de las mismas piezas de varias series diferentes. Sustitución rápida de una pieza desgastada, deteriorada o rota por otra del mismo nombre, pero de serie diferente. Tolerancias Sabemos que es prácticamente imposible ejecutar una pieza con unas dimensiones rigurosamente exactas; pero, en cambio, es posible ejecutar esta misma pieza con unas dimensiones comprendidas entre ciertos límites fijados por la oficina técnica. Estos límites pueden oscilar entre un máximo y un mínimo a ambos lados de la medida nominal especificada en el dibujo, la cual raramente rebasan algunas centésimas de milímetro. Para una medida nominal dada, las diferencias comprendidas, por un lado, entre el máximo (máx.) y la medida nominal, y por otro lado, entre el mínimo (min) y esta misma medida nominal, reciben el nombre de tolerancias de fabricación. Por lo general, estas tolerancias se expresan en micrones (milésimas de milímetro), a fin de permitir una gama de valores más extensa. Ejemplo: Un árbol torneado a + 11 O 45 _ 14 significa que las tolerancias de fabricación admitidas estarán comprendidas entre 0 44,986 mm y 45,011 mm. 0 45,011 mm será la medida máx. que no se podrá rebasar, y 0 44,986 mm, la medida por debajo de la cual el operario no podrá descender. Todas las piezas que estén comprendidas entre estos dos valores serán, pues, aceptables y buenas para el ajuste. Lo mismo sucederá en lo que atañe a los agujeros.

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Las tolerancias en más no tienen obligatoriamente el mismo valor que las tolerancias en menos. Por otra parte, para que la pieza sea ejecutada con la mayor facilidad y en el menor tiempo posible, es necesario que la diferencia entre el límite máx. y límite min sea lo mayor posible sin que ello perjudique la precisión del ajuste. Las tolerancias definen, por su valor absoluto, los juegos y los aprietes usuales. En ciertos ajustes los juegos deben ser suficientes para asegurar a las piezas su movimiento, sea de rotación, sea de traslación, así como su engrase. Para las piezas fijas, los aprietes deberán asegurar su fijación en condiciones variables, según la utilización. Prácticamente, estos juegos y aprietes no pueden recurrir a un procedimiento de medida que permita, por un lado, establecer tolerancias de fabricación, y por otro lado, efectuar el control de las piezas mecanizadas con la ayuda de verificadores especiales de medida fija. Estas consideraciones han conducido a la adopción del sistema de límites cuyo uso se ha generalizado en la industria. Calidades de ajuste Se llama calidad de ajuste al conjunto de las dos letras, mayúscula y minúscula, seguidas de su índice respectivo. H 7 - e 7: Ajuste libre, a utilizar para órganos entre los que hay gran juego (árboles con soportes múltiples, articulaciones, contramarchas). H 7 - f 7: Ajuste giratorio. Piezas que giran una en relación con la otra, incluso para velocidades elevadas (árboles de mando, árboles de cardán, cigüeñales, cojinetes en caja de rueda helicoidal y tornillo sin fin). H 7 - g 6: Ajuste deslizante. Piezas que deben deslizar en su alojamiento sin girar (carros de mortajadora, vástagos de válvula, pistones de bombas alternativas) o piezas que giran con gran precisión (engranajes). H 7 - h 6: Ajuste deslizante justo. Para todos los órganos ajustados que pueden ser empujados a mano con adición de un lubricante (fresas en árboles portafresas, clavijas-índice en divisores, pistones para frenos de aceite, casquillos móviles de guía para montajes de taladro). H 7 - j 6: Ajuste ligeramente apretado. Para todos los elementos que pueden montarse o desmontarse a mano o con el mallo; o para todos los órganos que deben desmontarse a menudo y están asegurados contra el giro mediante chavetas o pasadores (ruedas de contramarcha, centrajes, fresadoras sobre árboles). H 7 - m 6: Ajuste apretado. Para todos los órganos que sólo pueden montarse o desmontarse golpeando con ayuda del mazo de plomo y que deben ser preservados contra el giro mediante un si stema de sujeción (árboles sobre los que se asientan piñones, poleas para correas, discos de acoplamiento, soportes de volante, etc.).

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H 7 - p 6: Ajuste a presión en frío. Para todos los elementos que deban permanecer enclavados, afianzados bajo fuerte presión, por ejemplo mediante la prensa de mano (coronas de bronce en ruedas dentadas, casquillos, soportes de volante, casquillos de guía para montajes). Calibres de tolerancia Estos instrumentos permiten, por su constitución, controlar de una manera segura y sin medida efectiva las diferentes piezas de una serie que pueden ser aceptables, y eliminar rápidamente los “desechos” de fabricación. Constitución y fabricación Los calibres de tolerancia, por haber sido ejecutados en su mayor parte de acuerdo con las normas del Sistema de límites internacional, deben permitir por su constitución la verificación de piezas cuyas cotas están comprendidas entre los límites prescritos que determinan las tolerancias de fabricación. Poseen, pues, en uno de sus extremos, la forma que permite controlar la medida máxima permitida (máx.), y en el otro, la forma apropiada correspondiente a la medida (min). Estos verificadores están construidos de manera que baste una rápida ojeada para detectar el máximo o el mínimo. Por ser estos instrumentos de medida fija, esta medida debe ser conservada inmutable durante el mayor tiempo posible. Por ello su ejecución debe ser muy esmerada; además, el roce repetido inherente al control tiene tendencia a desgastarlos; todas estas circunstancias exigen, pues, una fabricación especial. Todos los calibres de tolerancia se fabrican, por tanto, con aceros de la máxima calidad, en su mayoría inoxidables, templados duros, rectificados después del temple y lapeados mecánicamente una vez rectificados; el pulido perfecto de sus superficies de apoyo les confiere una resistencia al desgaste considerable. Por otra parte debe hacerse observar que el grado de precisión con el cual se lleva a cabo la fabricación de los calibres de control es 10 veces superior al que exige su utilización. Indicaciones del constructor Los calibres de verificación establecidos según el Sistema I.S.A. llevan sobre su soporte, de un modo visible: La medida nominal. Ejemplo: O 40, O 60, etc. La letra minúscula o mayúscula correspondiente a la tolerancia de fabricación. Ejemplo: g - h, o bien G - H, seguida de: El índice de precisión 6 - 7 - 8, etc.

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Las abreviaturas máx.. Y min. seguidas del valor absoluto de la tolerancia, en milímetros. Ejemplo: máx.. + 0,040. La temperatura patrón: 20° C. La marca del fabricante. Clasificación Se han constituido dos categorías de calibres de tolerancia: por un lado, los calibres de tolerancia destinados a la fabricación, y, por otro lado, los calibres normales utilizados para el control de los precedentes. En efecto, los calibres verificadores, a pesar de todo el cuidado aportado en su manejo, tienen tendencia a deteriorarse; por tanto, es necesario un control periódico para detectar el desgaste de los mismos. Esta verificación se lleva a cabo con la ayuda de calibres patrón que poseen la medida exacta. O + 0. Se concibe fácilmente que estos calibres normales son instrumentos de alta presión, los cuales de ningún modo deben servir para el control de la fabricación; han de ser manejados con precaución y guardados con cuidado después de usarlos. Los calibres de fabricación pueden ser clasificados en cuatro categorías: Los calibres para piezas macho. Los calibres para piezas hembras. Los calibres para roscas. Los calibres de forma. Calibres para piezas macho: Estos comprenden los calibres de herradura y los calibres de anillo. Calibres de herradura. Los calibres de herradura, sencillos o dobles, en una o en dos piezas, llamados vulgarmente horquillas, tienen la ventaja de ser ligeros, incluso para los grandes diámetros, y evitan el desmontaje, para la verificación, de una pieza montada entre puntos; en cambio, su apoyo sobre el cilindro a verificar es muy débil, y su desgaste es más rápido que el de los calibres de anillo. Calibres de anillo. Estos son utilizados por pares, máx.. y min.; su parte exterior es moleteada para facilitar su manejo. Presentan la ventaja de un apoyo total, lo que disminuye el desgaste. En cambio, cabe señalar dos inconvenientes: la obligación, para el control, de desmontar la pieza entre puntos, y un peso importante para los grandes diámetros. Calibres para piezas hembra:

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Comprenden: las galgas planas de límites, los calibres tampón de límites y los calibres de varilla con puntas esféricas. Galgas planas de límites. Las galgas pueden ser simples, dobles en una pieza o dobles en dos piezas. Lo mismo que los calibres de herradura, presentan la ventaja de ser muy manejables y muy ligeras; debido a que su superficie de apoyo es pequeña, su desgaste es superior al de los calibres tampón. Calibres tampón de límites. Estos calibres se construyen actualmente con partes calibradoras intercambiables, las cuales van aplicadas sobre empuñaduras moleteadas, lo que permite sustituirlas una vez desgastadas. Pueden ser simples o dobles en una pieza. Este es el tipo de calibre que se emplea más corrientemente en la verificación de los agujeros; presenta sobre los demás la ventaja de un mejor desgaste. Calibres de varillas con puntas esféricas. Estos calibres se construyen de acero perfectamente estabilizado. Sus extremos tienen la forma de casquetes esféricos de radio exactamente igual a la mitad de la longitud de la varilla. Permiten un control riguroso cualquiera que sea la inclinación eventual de la varilla dentro del agujero, ya que se acomoda perfectamente a la superficie a medir. Como todo calibre ligero, tiene el inconveniente de desgastarse rápidamente. Calibres para roscas: El problema de la verificación de las piezas roscadas es bastante complejo, pues son varios los elementos que intervienen en la ejecución de una rosca: el diámetro exterior, el diámetro en el núcleo, el diámetro de flancos, el ángulo y el paso. La medición absoluta de una rosca exigiría, pues, el empleo de instrumentos complejos; por el contrario, el control de piezas roscadas con ayuda de calibres apropiados es relativamente sencillo. Se puede ejecutar, sea con auxilio de calibres normales, o bien, preferentemente, utilizando calibres de límites, simples o de herradura. Calibres de anillo y de tampón normales. Éstos, utilizados en otra época corrientemente para la verificación de todas las roscas, no podían detectar los errores de ángulo o de paso; a pesar de este inconveniente, todavía hoy tienen sus adeptos. Para la verificación de tornillos se emplea el calibre de anillo roscado normal; para el control de roscas interiores, se emplean tres tipos de calibres tampón diferentes: el tampón roscado simple; el tampón roscado de núcleo simple, con parte lisa que da el diámetro de agujero de la tuerca; y el tampón roscado de núcleo doble, con dos partes lisas, una para la verificación del agujero de la tuerca, y la otra para verificar el diámetro nominal de la rosca. Calibres de límites para roscas. Las consideraciones que han conducido a la fijación de tolerancias para el mecanizado de los ejes y de los taladros, conducen igualmente a la aplicación de tolerancias de fabricación en la ejecución de piezas roscadas. Estas tolerancias definen los perfiles límites entre los cuales deben situarse los elementos mecanizados a fin de no provocar un juego exagerado entre las pizas macho y hembra. 133


Estos calibres son de dos clases para cada una de las categorías: tornillos y tuercas. Para roscas exteriores (tornillos). Un calibre total mínimo del diámetro en el flanco del filete, constituido por un anillo de perfil especial, el cual no debe pasar. Este perfil especial está caracterizado por crestas de filete fuertemente truncadas y por fondos de filete con mucho huelgo. Para roscas interiores (tuercas). Un calibre total constituido por un tampón mínimo en el perfil teórico y que debe pasar. Un calibre máximo del diámetro en el flanco de los filetes, constituidos por un tampón de perfil especial (el mismo perfil que el anillo mínimo), y que no debe pasar. Calibres de herradura para roscas. Estos calibres perfeccionados comprenden dos pares de rodillos roscados, los cuales pueden desplazarse horizontalmente, sin juego apreciable, sobre su eje, en una longitud aproximadamente igual a la mitad del paso. Los ejes de los rodillos, montados sobre excéntricas, dan una capacidad de ajuste en diámetro de 0,15 mm. Los rodillos “pasan” son de perfil completo; los rodillos “no pasan” son de perfil truncado, con fondos que poseen mucho huelgo. El ajuste de estos calibres puede practicarse sobre tampones roscados patrón, o bien simplemente con un juego de calas completadas con tres espigas cilíndricas de diámetro apropiado al paso de la rosca. Calibres para formas: Según los perfiles o formas a verificar, este tipo de calibre puede adoptar los perfiles más diversos. Su aspecto es el de los tampones y anillos normales. Entre sus múltiples aplicaciones, se pueden mencionar las siguientes: Verificación de piezas cónicas. Con tampones y anillos para conos “Morse”, “Brown and Sharpe”, “Stándard americano”, métrico, etc.

Verificación de perfiles acanalados. Con anillos para árboles acanalados y tampones para taladros ranurados. Verificación de chaveteros. Con anillos y tampones para chvetas, etc. Precauciones relativas al empleo de los calibres: Los calibres, tampones y anillos de verificación, por ser instrumentos de alta precisión, deben ser respetados como tales y ser objeto de las mayores precauciones: No verificar jamás una pieza en movimiento, de ello pueden derivar un desgaste rápido y accidentes graves.

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Evitar los choques con cuerpos extraños. Evitar el contacto con líquidos oxidables. No rectificar jamás un perfil o una rosca con la ayuda de un calibre haciendo uso de un mallo. Engrasar cuidadosamente los calibres, después del uso, con vaselina pura y guardarlos en estanques o en cajas apropiadas. Está constituida esencialmente por una barra o vástago de acero largo y estrecho, provista de asperezas o estrías que reciben la denominación de picado, sirviendo para quitar material, pulir y ajustar los cuerpos que pueden ser trabajados.

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CAPITULO V: ANALISIS Y DISTRIBUCION DE LOS PROCESOS DE MECANIZADO

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6

Reglas graduadas, flexómetros y escuadras Calibrador vernier Micrómetro Parámetros de los procesos de mecanizado Caracterización de los procesos de mecanizado Cálculo de parámetros

. OBJETIVO DE LA UNIDAD: Utilizar adecuadamente los diversos instrumentos de medición y analizar las características y parámetros de los procesos de mecanizado para realizar la planificación adecuada de los ejercicios prácticos.

5.1 Reglas graduadas, flexómetros y escuadras 5.2 Calibrador vernier 5.3 Micrómetro 5.4 Parámetros de los procesos de mecanizado Procesos de mecanizado como el torneado y el fresado son los métodos de manufactura más usados en el mundo. Usar los parámetros adecuados en estos procesos disminuye de manera importante el costo o el tiempo de fabricación de muchos artículos. Esta investigación busca el planteamiento del problema de optimización para operaciones de cilindrado, refrentado y torneado cónico y su solución aprovechando algunas características de la función objetivo (costo o tiempo mínimos y utilidad máxima) y de las restricciones consideradas (rango de parámetros de mecanizado recomendados y disponibles, potencia, fuerza, acabado superficial y temperatura admisibles). Por otro lado, se buscan diversas alternativas para la obtención y tratamiento de datos que ayuden a modelar el comportamiento de la herramienta sin incurrir en altos costos de experimentación PARAMETROS DE CORTE V Velocidad de corte W Velocidad angular .f Avance .a Profundidad de corte

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TIEMPOS tc Tiempo de cambio de herramienta tm Tiempo de mecanizado to Tiempo de operación tr Tiempo de reposicionamiento de la herramienta tt Tiempo de vida de la herramienta COSTOS Co Costo de la operación Ct Costo debido a tiempo Cc Costo debido a cambio de herramienta GEOMETRIA L Longitud a mecanizar D0 Diámetro inicial Df Diámetro final Rh Radio de nariz de la herramienta Ra Rugosidad superficial INDICES I Número de pasadas J Número de cambios de herramienta N Número de piezas LIMITES P máx. Potencia máxima disponible F máx. Fuerza máxima admisible F Mmin Avance mínimo disponible en el torno F Mmax Avance máximo disponible en el torno fHmin Avance mínimo por catálogo de la herramienta fHmax Avance máximo por catálogo de la herramienta ω Mmin Velocidad angular mínima disponible en el torno ω Mmax Velocidad angular máxima disponible en el torno ωa Velocidad angular para potencia máxima v Hmin Velocidad de corte mínima de la herramienta vHmax Velocidad de corte máxima de la herramienta Τmáx. Temperatura máxima admisible Τa Temperatura ambiente PROPIEDADES FISICAS K Constante de la ecuación de Taylor n,n1,n2 Exponentes de la ecuación de Taylor m1,m2 Exponentes de la ecuación de fuerza U Energía especifica de corte K Conductividad térmica del material de la pieza

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Densidad del material de la pieza C Calor específico del material de la pieza An Factores de operación VBMax Desgaste máximo admisible de la herramienta VBm Desgaste de la herramienta debido a una operación Ρ

5.5 Caracterización de los procesos de mecanizado 5.6 Cálculo de parámetros

CAPITULO VI: UTILIAJES, PRESUPUESTOS Y OFERTAS DE MECANIZADO

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

Clasificación de utillajes para fabricación por mecanizado Diseño y construcción de utillajes Tiempos de fabricación Costos de mecanizado y medios de manipulación Programación de sistemas y lenguaje de programación Regulación y puesta a punto de sistemas automatizados

OBJETIVO DE LA UNIDAD: Realizar un proyecto de comercialización y automatización mediante la aplicación de los conocimientos adquiridos en el proceso de enseñanza – aprendizaje para la elaboración de utillajes y matrices simples, demostrando responsabilidad con lo presupuestado.

6.1 Clasificación de utillajes para fabricación por mecanizado 6.2 Diseño y construcción de utillajes 6.3 Tiempos de fabricación Cálculo de tiempos y costes de fabricación Tiempo de producción El tiempo de producción de un lote de Nb piezas será la suma de los siguientes componentes:

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-

Tiempo de arranque de viruta: Nb x tm

-

Tiempo de no arranque de viruta común a todas las piezas: Nb x tl

-

Tiempo invertido en los cambios de herramienta: Nt x tct

El tiempo de arranque de viruta por pieza tm depende de la velocidad de corte, si ésta es continua será inversamente proporcional a ésta. El tiempo de no arranque de viruta común a todas las piezas tl hace referencia a los tiempos de carga y descarga de pieza, y a los reposicionamientos de las herramientas entre pasadas. Es el tiempo de producción en el que no se está desgastando la herramienta. El número de herramientas invertidas en la fabricación de un lote será tal que queden desgastadas cada vez que se cambien: Nt .t=Nb . tm Siendo t la vida de cada uno de los filos de la herramienta que depende de la velocidad de corte según la ley de Taylor. El tiempo promedio por pieza será:

Al tiempo correspondiente por cada pieza, se le ha añadido la fracción correspondiente al cambio de herramienta que se realizará cada Nb/Nt piezas. Coste de producción En el coste de producción entran los siguientes factores: -

Coste medio por filo de herramienta Ct

Tasa horaria de la máquina M que son los gastos de la máquina sólo por existir: amortizaciones, salarios de operarios, gastos de mantenimiento, gastos generales, ... Materia prima y energía. Estos gastos son fijos por pieza y no dependen de la velocidad de corte y que todas las piezas del lote provienen de la misma proforma (materia prima), y además se les arranca la misma cantidad de material por operación (misma energía específica de corte y misma cantidad de material arrancado)

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Así pues el coste variable promedio por pieza será:

Eficiencia económica Es el beneficio económico obtenido por unidad de tiempo. Muchas veces no importa tanto la reducción del costo como la maximización del beneficio por unidad de tiempo. Si el precio de venta de cada pieza es S, la eficiencia económica por pieza será:

Selección de la velocidad de corte Las expresiones de tiempo, coste y eficiencia se pueden expresar en función de la velocidad de corte para cada una de las operaciones. Ya que las piezas constan de distintas operaciones, cada una de las cuales tiene distinta velocidad y distintas herramientas, la operación de optimización requiere derivadas parciales de las distintas velocidades. El problema es habitualmente desacoplable con lo que basta la optimización de cada una de las operaciones por separado obteniendo su optimización para los diferentes criterios. Los distintos criterios para la selección de la velocidad óptima pueden ser los siguientes: Máxima productividad. Equivale a hacer mínimo el tiempo promedio por pieza, permitiendo que salgan mayor número de piezas para el mismo tiempo. Este criterio se suele escoger cuando se está ya fuera de plazo en la entrega del componente. Suele ser caro pues consume muchas herramientas. Mínimo coste. Es el régimen para el cual la pieza cuesta el mínimo tiempo y, por lo tanto, se consigue el mayor beneficio. Se suele escoger este régimen cuando la máquina no tiene ninguna prisa en acabar pues se prevee que puede tener tiempos muertos. Máxima rentabilidad. En este régimen se maximiza la eficiencia, de forma que se maximiza el beneficio (o se minimizan las pérdidas) por unidad de tiempo. Suele ser oportuno cuando no va a faltar trabajo a la máquina y tampoco aprietan los plazos.

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Conviene, tener como datos de partida la velocidad de mínimo coste y la de máxima productividad. Entre ellas se suele establecer el régimen de funcionamiento, teniendo en cuenta los plazos y los tiempos muertos de la máquina- herramienta

6.4 Costos de mecanizado y medios de manipulación 6.5 Programación de sistemas y lenguaje de programación Durante los últimos años está surgiendo con gran fuerza un área de conocimiento conocido como "MECÁTRONICA" que trata sobre aplicaciones de ingeniería en las que intervienen la mecánica y electrónica junto con la automática y control. En esta área de conocimiento se trata de poner en común, conocimientos de áreas tan dispares para resolver de forma ventajosa problemas en los que hasta ahora solo se utilizaban soluciones puramente mecánicas. Uno de los ejemplos más claros de esta nueva tendencia es el de las Maquinas-Herramienta En las que la introducción del control numérico ha permitido ganar en calidad, productividad y flexibilidad de producción. El objetivo primordial es en este trabajo el de adentrar a los alumnos en esta inmensa área del conocimiento, tan extensa como interesante. La Automatización como una Alternativa. Como se ha visto, las tendencias de globalización y segmentación internacional de los mercados son cada vez más acentuadas. Y como estrategia para enfrentar este nuevo escenario, la automatización representa una alternativa que es necesario considerar. Los países de mayor desarrollo, poseen una gran experiencia en cuanto a automatización se refiere y los problemas que ellos enfrentan en la actualidad son de características distintas a los nuestros. Por lo cual es necesario precisar correctamente ambas perspectivas. Dificultades en la Industria Actual. Entre los problemas industriales de estos países desarrollados podemos mencionar: •

Existe cada vez una mayor exigencia en la precisión.

•

Los diseños son cada vez más complejos.

•

La diversidad de productos hace necesario la tendencia a estructuras de producción más flexibles.

•

Se tiende a incrementar los tiempos de inspección.

•

Los costos de fabricación de moldes es mayor y se hace necesario minimizar errores.

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•

El tiempo de entrega de los productos tiende a ser cada vez más reducido.

La formación de instructores es cada vez más difícil, pues se hace necesario personal cada vez más experimentado El Ambiente de Trabajo. El entorno del ambiente industrial se encuentra frecuentemente con situaciones tales como: •

Escasez de mano de obra calificada.

•

Producción masiva de múltiples modelos de un mismo producto.

•

Ambiente de producción y taller poco atractivo.

Estos aspectos son más fácil de encontrar en sociedades industriales, que en países subdesarrollados. Tipos de Automatización. Existen cinco formas de automatizar en la industria moderna, de modo que se deberá analizar cada situación a fin de decidir correctamente el esquema más adecuado. Los tipos de automatización son: •

Control Automático de Procesos

•

El Procesamiento Electrónico de Datos

•

La Automatización Fija

•

El Control Numérico Computarizado

•

La Automatización Flexible.

El Control Automático de Procesos, se refiere usualmente al manejo de procesos caracterizados de diversos tipos de cambios (generalmente químicos y físicos); un ejemplo de esto lo podría ser el proceso de refinación de petróleo. El Proceso Electrónico de Datos frecuentemente es relacionado con los sistemas de información, centros de cómputo, etc. Sin embargo en la actualidad también se considera dentro de esto la obtención, análisis y registros de datos a través de interfaces y computadores. La Automatización Fija, es aquella asociada al empleo de sistemas lógicos tales como: los sistemas de relevadores y compuertas lógicas; en embargo estos sistemas se han ido flexibilizando al introducir algunos elementos de programación como en el caso de los (PLC’S) O Controladores Lógicos Programables.

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Un mayor nivel de flexibilidad lo poseen las máquinas de control numérico computarizado. Este tipo de control se ha aplicado con éxito a Máquinas de Herramientas de Control Numérico (MHCN). Entre las MHCN podemos mencionar: •

Fresadoras CNC.

•

Tornos CNC.

•

Máquinas de Electro erosionado

•

Máquinas de Corte por Hilo, etc.

El mayor grado de flexibilidad en cuanto a automatización se refiere es el de los Robots industriales que en forma más genérica se les denomina como "Celdas de Manufactura Flexible". Qué es el CNC? C.N.C. se refiere al control numérico de máquinas, generalmente Máquinas de Herramientas. Normalmente este tipo de control se ejerce a través de un computador y la máquina está diseñada a fin de obedecer las instrucciones de un programa dado. Esto se ejerce a través del siguiente proceso: Dibujo del procesamiento •

Programación.

•

Interface.

•

Máquinas Herramientas C:N:C.

La interface entre el programador y la MHCN se realiza a través de la interface, la cual puede ser una cinta perforada y codificada con la información del programa. Normalmente la MHCN posee una lectora de la cinta. Características del C.N.C La MHCN posee las siguientes ventajas: •

Mayor precisión y mejor calidad de productos.

•

Mayor uniformidad en los productos producidos.

•

Un operario puede operar varias máquinas a la vez.

•

Fácil procesamiento de productos de apariencia complicada.

•

Flexibilidad para el cambio en el diseño y en modelos en un tiempo corto.

•

Fácil control de calidad. 143


•

Reducción en costos de inventario, traslado y de fabricación en los modelos y abrazaderas.

•

Es posible satisfacer pedidos urgentes.

•

No se requieren operadores con experiencia.

•

Se reduce la fatiga del operador.

•

Mayor seguridad en las labores.

•

Aumento del tiempo de trabajo en corte por maquinaria.

Fácil control de acuerdo con el programa de producción lo cual facilita la competencia en el mercado. •

Fácil administración de la producción e inventario lo cual permite la determinación de objetivos o políticas de la empresa. •

•

Permite simular el proceso de corte a fin de verificar que este sea correcto.

Sin embargo no todo es ventajas y entre las desventajas podemos citar: •

Alto costo de la maquinaria.

•

Falta de opciones o alternativas en caso de fallas.

Es necesario programar en forma correcta la selección de las herramientas de corte y la secuencia de operación para un eficiente funcionamiento. •

Los costos de mantenimiento aumenta, ya que el sistema de control es más complicado y surge la necesidad de entrenar al personal de servicio y operación. •

Es necesario mantener un gran volumen de producción a fin de lograr una mayor eficiencia de la capacidad instalada. •

El Factor Humano y las Máquinas C.N.C. En esta sección, veremos el tipo de conocimiento y/o habilidades que debe poseer un operador C.N.C. •

El operador de CNC deberá tener conocimientos en geometría, álgebra y trigonometría.

•

Deberá conocer sobre la selección y diseño de la Herramienta de Corte.

•

Dominar los métodos de sujeción.

•

Uso de medidores y conocimientos de metrología.

•

Interpretación de Planos.

•

Conocimientos de la estructura de la máquina CNC.

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•

Conocimientos del proceso de transformación mecánica.

•

Conocimientos de la programación CNC.

•

Conocimientos del Mantenimiento y operación CNC.

•

Conocimientos generales de programación y computadores personales.

Existen algunos otros aspectos de tipo humano que se derivan de la utilización del control numérico; entre los que podemos mencionar: •

Una persona puede operar varias máquinas simultáneamente.

•

Mejora el ambiente de trabajo.

•

No se requiere de una gran experiencia.

•

El programa tiene el control de los parámetros de corte.

Todos estos aspectos pueden representar cambios culturales dentro del ambiente del taller; sin embargo si se es hábil la adaptación será bastante rápida. Uso del C.N.C. ¿Cuándo emplear el C.N.C? La decisión sobre el cuándo es necesario utilizar M.H.C.N.?, muchas veces se resuelve en base a un análisis de producción y rentabilidad; sin embargo en nuestros países subdesarrollados, muchas veces existe un factor inercial que impide a los empresarios realizar el salto tecnológico en la medida que estas personas se motiven a acercarse a estas tecnologías surgirán múltiples alternativas financieras y de producción que contribuirán a mejorar el aspecto de rentabilidad de este tipo de inversión. Por otro lado una vez tomado este camino se dará una rápida transferencia tecnológica a nivel de las empresas incrementando el nivel técnico. Fenómenos como éstos no son raros, pues se dan muchas veces en nuestros países al nivel de consumidores. Sobre todo en Panamá. Somos consumidores de productos de alta tecnología y nos adaptamos rápidamente a los cambios que se dan en productos tales como: Equipos de Alta Fidelidad, Automóviles, Equipo de Comunicación y Computadores. Entonces, ¿Por qué ser escépticos? y pensar que no somos capaces de adaptar nuevas tecnologías productivas a nuestra experiencia empresarial. Veamos ahora como se decide la alternativa de usar o no C.N.C. en términos de producción: •

Cuando se tienen altos volúmenes de producción.

•

Cuando la frecuencia de producción de un mismo artículo no es muy alta.

•

Cuando el grado de complejidad de los artículos producidos es alto.

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Cuando se realizan cambios en un artículo a fin de darle actualidad o brindar una variedad de modelos •

•

.Cuando es necesario un alto grado de precisión.

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LA UNIDAD DE CONTROL Como primer paso para el diseño de cualquier equipo, surge la pregunta quién controlará el proceso de la máquina herramienta; existen dispositivos de control en memorias que tienen la facilidad de programar y reprogramar, estos circuitos se les conocen como pic´s o memorias EPROM .

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Otro sistema de control sería un PLC mismo que se utiliza para el control de diversos procesos y mecanismos en la industria. Para nuestro objetivo vamos a utilizar un computador cualquiera, inclusive de desecho pues los requerimientos son mínimos, esto es con el fin de que se pueda obtener el ordenador con facilidad, y casi sin costo, con un simple lector de discos de 3 ½ es suficiente. El siguiente paso es: identificar la conexión de salida; esta será por medio del puerto paralelo de la misma a continuación se muestra el esquema de identificación del mismo.

Salida hembra del computador

En el diagrama podemos observar del pin 2 marcado como D0 al pin 9 marcado como D7 tenemos 8 salidas A estas unidades básicas de información se les conoce con el nombre de BIT y el conjunto de 8 que tenemos a disposición se le conoce como BYTE . Las cuales podemos activar o desactivar a nuestro criterio para encender o apagar cualquier dispositivo eléctrico, las salidas de la 18 a la 25 corresponden a tierra. Esta señal que es de 3.5 a 4.5 voltios de de unos cuantos mili amperes es suficiente para disparar un opto acoplador necesario para aislar el equipo de control y la máquina herramienta y no sufra daños por algún descuido o accidente en el manejo. Un relevador vendrá a completar el dispositivo interface (enlace entre el ordenador y la máquina) el cual tiene 8 diodos leed que nos indicarán cual de las salidas está activada.

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Circuito de acoplamiento (Interface) En el circuito anterior que se caracteriza por su sencillez; ya que solo consta de dos elementos que son el opto acoplador y un relevador su función es sumamente simple: de la salida del puerto paralelo (D0 al D7) se aplica al positivo del opto acoplador y este a su vez activa el fototransistor permitiendo el paso de la corriente por el relevador abriendo y cerrando los platinos haciendo la función de apertura y cierre de los circuitos con una capacidad de 10 amperes Y 110 volts Pudiendo controlar una carga de tales características. Por cada uno de sus 8 puertos.

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En nuestro proyecto manejamos dos salidas por triac estos son dos opto acopladores con una capacidad para corriente alterna de hasta 220 volts y 20 amperes (un solo componente de acoplamiento) el cual utilizaremos para la puesta en funcionamiento de los motores principales y seis a relevador con las características antes mencionadas para el manejo y control de los 3 motores de C.C. hacia delante y hacia atrás. SALIDAS DE CORRIENTE ALTERNA

En la imagen de la izquierda observamos el Relevador de estado sólido con salida a triac Mismo que actúa directamente como opto-Acoplador, es un relevador con entrada de 3 a 30 voltios CD; una salida 240 VCA 20 A. Se dispone de dos salidas de este tipo para el o los motores de CA que funcionan directamente desde la computadora u otras aplicaciones en CA. Motores Cuatro motores utilizamos en este Proyecto: el principal de 1/3 HP CA para la rotación de la herramienta De corte y tres como el de la fig. de abajo de corriente continua con transmisión de engranes.

Motor de C.C

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CONTROL DE VELOCIDAD Este circuito consta de un circuito 555 generador de pulsos, estos se controlan por el potenciómetro de 100 K los pulsos son amplificados por un transistor de Efecto de campo que nos da la potencia y el control requeridos. Para el efecto de los movimientos podemos utilizar cualquier tipo de motor, De pasos, Servo, o de corriente directa, con lo que estemos familiarizados o Que nos sea útil para la aplicación que estemos buscando.

Circuito Regulador de velocidad para los motores La máquina herramienta Para este fin utilizamos un pequeño taladro con prensa de doble movimiento esta nos dará el desplazamiento positivo y negativo para el eje X y para el eje Y. De la misma manera el desplazamiento del material a trabajar. Y para el desplazamiento de la herramienta Z hacia abajo (negativo) y de regreso hacia arriba (positivo) Los tres servomotores que efectuaran dicha función serán activados convencionalmente de la siguiente manera:

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Como podemos observar el valor numérico de los bits es en base 2 esto es que se cuentan de derecha a izquierda iniciando con 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 etc. Como podemos ver a continuación:

En este caso activamos el BIT 16 que corresponde al desplazamiento del material a procesar adelante en el eje de las"Y" positivo. Anotamos activar el Quinto bit que corresponde al bit 16 Programa en QBASIC Los comandos utilizados en el programa son: OUT ACTIVAR PUERTO PARALELO &H378, NOMBRE DEL PUERTO Numero de BIT ACTIVADO SLEEP NOS DETIENE EL ULTIMO COMANDO DURANTE EL TIEMPO QUE LE ASIGNEMOS EN SEGUNDOS. Ejemplo: OUT &H37 8, 1 ACTIVAR BIT 1 SLEEP 1 ESPERAR UN SEGUNDO OUT &H378, 16 ACTIVAR BIT 16 SLEEP 2 ESPERAR 2 SEGUNDOS OUT &H378, O APAGAR (cero bits activados) MOVIMIENTOS CONBINADOS

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En el tercer desplazamiento. Sumamos el BIT 16+64 para obtener un movimiento diagonal al activar ambos motores. Una vez que se haya familiarizado con el programa QBASIC se pueden hacer los desplazamientos tanto de cualquier máquina herramienta como de un equipo eléctrico en especial. Además que existen controles precisos para el conteo de las revoluciones o partes de ellas dividiendo un giro de husillo o motor con un disco strobo en las partes o grados que se requieran. El objetivo de este trabajo es el de iniciar al estudiante, trabajador, industrial, Etc. en el manejo del control numérico, la automatización y control de procesos una computadora de desecho(solo utilizamos el lector de 3 1/2 memoria mínima y mínimo procesador, dos elementos como se describió anteriormente que son el optoacoplador y un relevador de bajo precio tenemos lo básico. Pocos pesos, muchas ganas y gusto por la Mecatrónica se pueden hacer maravillas.

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6.6 Regulación y puesta a punto de sistemas automatizados

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Libro Procedimientos de Mecanizado Primero de Bachillerato Industrial 1

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