MANUAL DE METODOS DE FABRICACION METALMECANICA
Sergio A. Villanueua Pruneda Jorge Ramos Watanaue
rr.;:tl
AGT EDITOR, S.A.
CONTENIDO GENERAL
INTRODUCCION
9
Capítulo I.
EL DIBUJO TECNICO
17
Capítulo II.
TOLERANCIAS DIMENSIONALES
37
Capítulo III.
TOLERANCIAS DE FORMA Y DE POSICION
59
Capítulo IV.
MEDICION DE LOS DEFECTOS DE FORMA Y DE POSICION
79
Capítulo V.
RUGOSIDAD
89
Capítulo VI.
ANALISIS DE FABRICACION
103
Capítulo VII.
MAQUINAS, HERRAMIENTAS Y SUPERFICIES GENERABLES
115
Capítulo VIII. SUJECION DE PIEZAS MAQUINADAS
137
Capítulo IX.
SIMBOLOGIA DE SUJECION
187
Capítulo X.
ANALISIS DE FASE
203
Capítulo XI.
ANALISIS DE FASE PARA EL TEJO DE UN ENGRANE
219
Capítulo XII.
CARACTERISTICAS DE LAS HERRAMIENTAS DE CORTE
243
APENDICE
259
7
INTRODUCCION
Debido a la necesidad existente en los departamentos de ingeniería en su sección de Métodos, se han agrupado en el presente manual diferentes documentos que han sido desarrollados con el fin de proporcionar información, que sirva como ayuda para la solución de problemas que cotidiana mente se presentan en la industria metalmecánica en su sección de maquinado. Los autores consideran este trabajo de utilidad para: - Estudiantes de ingeniería mecánica -- Estudia..'ltes de ingeniería industrial - Estudiantes de CECyT's -Dibujante y proyectistas en la rama metalmecánica - Ingenieros en manufactura y en proyecto Habrá algunos conceptos o recomendaciones que se mencionen reiteradamente en diferentes capítulos, esto se debe a que el presente agrupamiento es el resultado de varios documentos elabo rados a lo largo de siete años para la enseñanza de la disciplina de Métodos en el Laboratorio de Procesos de Manufactura de la ESIME -IPN -UPALM. La repetición de algunos conceptos básicos en varios capítulos se considera de utilidad, ya que facilita el estudio de los temas por separado así como la actualización permanente de cada uno de los mismos. El concepto Métodos.puede interpretarse desde el punto de vista estadounidense o europeo. La diferencia básica entre éstos, es que en el primero, el estudio se efectúa a partir de una línea de producción o de ensamble ya existente, en las cuales se busca mejorar la productividad por me dio del estudio de movimientos y tiempos (actividad fundamental de la ingeniería industrial). Por su parte, el concepto europeo busca el cumplimiento de las especificaciones proporciona da..'! por el departamento de proyecto, y el estudio se hace antes de que se inicie la fabricación del producto. En otras palabras, la ingeniería de Métodos en Estados Unidos consiste en afinar algo existente, mientras que en Europa se aplica para resolver las necesidades que la fabricación misma implica. La información contenida en este manual sigue los lineamientos observados para la ingeniería de Métodos en Europa. Muchos datos y conceptos mostrados en esta obra, se han ampliado y complementado por la experiencia profesional industrial de los autores. Se espera que la información aquí contenida ayude a la solución de los problemas del campo al que está destinado.
Definición métodos
de
Es una disciplina determinar:
que
ayuda
-Procesos - Maquinaria - Herramientas - Dispositivos de sujeción
a
11
- Dispositivos de control o medición - Tiempos de fabricación - Espacios de trabajo, y -Costo de fabricación de un producto, en función de: • • • •
Cantidad Formas Dimensiones Tolerancias dimensionales, de forma, de posición, de rugosidad
• Materiales • Tratamiento térmico, y • Recubrimientos superficiales con los cuales se desea obtener dicho producto
l. OBJETIVO El presente trabajo se ha elaborado con la finalidad de que los estudiantes de ingeniería mecánica que tienen interés en el proyecto y la manufactura en la rama metalmecánica, pueden ubicar y rela cionar a estas funciones con otros servicios que se desarrollan normalmente en la industria. El documento presenta brevemente las funciones que desempeñan los diferentes departamen tos técnicos de la empresa, los elementos tanto humanos como materiales que los integran y en forma más detallada, las funciones y la formación deseada de los ingenieros de proyectos y de métodos. Algunas otras actividades desarrolladas por los servicios de proyectos y métodos, no se han considerado por razones de simplificación, existiendo lógicamente un constante flujo de informa ción en muchos sentidos que aquí no se hacen notar. Sin embargo, se considera que el contenido de estas notas darán una primera idea de lo que son los departamentos de proyecto y de métodos.
2. GENERALIDADES El desarrollo de un bien técnico básicamente requiere de la existencia de una NECESIDAD. El Departamento de Proyectos tiene como objetivo principal realizar los estudios que lleven a la concepción del producto. En la industria estadounidense a este departamento se le conoce como ingeniería del producto. Para cumplir el objetivo anterior se recopila información, se hacen dibujos de proyecto, proto tipos, ensayos y correcciones, para poder finalmente obtener los dibujos técnicos definitivos que servirán de base para el Departamento de Métodos, el cual se encargará de observar las especificacio nes del dibujo con la finalidad de hacer el estudio para que la fabricación resulte lo más económica posible. Este estudio consiste en elegir el proceso, la maquinaria, los equipos, herramental y dispo sitivos que sean adecuados para la fabricación propiamente dicha. Posteriormente, los servicios de distribución se hacen cargo de hacer llegar el producto a los medios que lo requieran.
DEPARTAMENTO DE METODOS ESTUDIO PARA LA FABRICACION
12
3. DEPARTAMENTO DE PROYECTO 3.1. Concepción satisfactor
del
Para que este departamento pueda funcionar y cumplir con su objetivo, es necesario que reúna cier tos componentes. Estos componentes son: Humanos y materiales. El Ingeniero de Proyecto, persona cuya función principal es la de definir mediante dibujos de proyecto, conjuntos de importancia o bien coordinar y supervisar el trabajo de otros ingenieros pro yectistas, así como a los Dibujantes de Proyecto que estarán encargados de definir conjuntos simples. Otro elemento humano necesario en este departamento es el Dibujante Detallista, cuya función es la de realizar propiamente los dibujos técnicos de definición del producto terminado. A esta acti vidad se le conoce como "el despiece". Este dibujante debe dominar la técnica de la acotación, y poseer conocimientos de los procesos de fabricación más importantes. Finalmente, el Dibujante de Ejecución es la persona que hará los dibujos de detalle o dibujos calcados que se necesiten en el departamento. Debe dominar principalmente la técnica de ejecución gráfica del dibujo. Como componentes materiales se clasifica la documentación técnica industrial, que es aquella en la que se puede encontrar información relativa a la mecánica, termodinámica, hidráulica, resis tencia de materiales, etc.; normas técnicas, documentos en los que están contenidos diferentes ele mentos, conjuntos o datos cuya normalización se ha llevado a cabo para facilitar su uso y hacerlos económicos; publicaciones técnicas, documentos encontrados principalmente en revistas de este género que mantienen informado y actualizado al lector de ellas de los últimos procesos, máquinas, herramientas o descubrimientos científicos que se hayan realizado y cuyas aplicaciones no han sido determinadas totalmente; equipo de dibujo, el necesario para expresar gráficamente, en docu mentos, las ideas concebidas o las especificaciones que definan al producto estudiado. Cuando el dibujo se torna difícil, lento y laborioso para detallar ciertos movimientos o piezas del elemento por estudiar es conveniente tener equipo para elaboración de maquetas; que es un material valioso de ayuda para hacer modelos .físicos que permiten definir o determinar comportamientos o formas de piezas complejas. El Ingeniero de Proyectos tendrá básicamente, como funciones, aplicar sus conocimientos en mecánica para poder: • Utilizar los movimientos principales de la cinemática aplicada. • Determinar los órganos necesarios para su realización material. • Aplicar los métodos de cálculo para que tales órganos resistan a los esfuerzos a que serán sometidos. • Ser capaz de elegir adecuadamente los materiales y los tratamientos que eventualmente se les apliquen. • Utilizar económicamente los medios de transformación de metales. • Aplicar correctamente las diferentes formas de energía a que recurre la industria. • Imaginar montajes de maquinado y control de piezas, que garanticen la seguridad y rapi dez de funcionamiento de los mismos. Además debe ... • Utilizar al máximo la documentación a su alcance (catálogos, formularios, revistas técni cas, normas). • Estar al día con los últimos procesos de maquinado. • Mantener una colaboración estrecha con el personal del Departamento de Métodos.
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3.2. El Ingeniero de Proyecto requiere conocimiento de: MATEMATICAS
ESTATICA CINEMATICA DINAMICA
TECNOLOG lA DE LA CONSTRUCCION MECANICA
TERMODINAMICA HIDRAULICA AUTOMATIZACION
..,..
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES
-i
TECNOLOGIA DE LAS FABRICACIONES MECANICAS
RESISTENCIA DE MATERIALES DIBUJOS DE DEFINICION Y ESPECIFICACIONES COMPLEMENTAR lAS
4. DEPARTAMENTO DE METODOS 4.1. Estudio de la fabricación Para que este departamento pueda funcionar y cumplir con su objetivo, es necesario que reuna cier tos componentes. Estos componentes son normalmente: Humanos y materiales. Dentro de los primeros queda clasificado el Ingeniero de métodos, persona cuya función prin cipal es la de determinar la manera en que la fabricación de un producto sea económica, respetando condiciones de funcionalidad y seguridad requeridas por el mismo o bien coordinar y supervisar el trabajo de otros ingenieros que persigan el mismo objetivo así como a los Preparadores del Trabajo, que son los encargados de preparar las máquinas para el lanzamiento de las series y en general los lugares de trabajo para este fin. Otros elementos humanos necesarios en este departamento son el Dibujante de Proyectos, cuya función es la de crear los montajes necesarios para la producción en serie, ya sean para sujetar a la pieza o a la herramienta, en las diferentes máquinas, y los Analistas, que son quienes buscan la ma nera de que la intervención de las diferentes máquinas, equipos y herramientas sea más provechosa y ecónomica al hacer la serie de piezas en cuestión. El trabajo de los analistas es auxiliado por los Tomadores de Tiempo; elementos humanos encargados de medir los tiempos reales para corregir o corroborar los tiempos estimados por los analistas. Como elementos materiales se clasifican los: Catálogos Industriales, que contienen las dimensiones, precios, aplicaciones y en general, caracterís ticas importantes de maquinaria, herramientas, equipo y accesorios que se utilizan para la transfor mación mecánica de la materia prima. Manuales de máquinas, información escrita concisa donde aparecen las características de funciona miento, mantenimiento, utilización, transporte y aplicaciones generales de una máquina o equipo determinado.
14
Fichas técnicas de máquinas, son los documentos técnicos que contienen: • Dimensiones máximas y mínimas de la pieza o herramienta que se pueda montar. • Dibujo isométrico de la máquina. • Gama de velocidades de rotación y de avance que puede tener la pieza o la herramienta. • Lista de accesorios que se pueden usar, con las dimensiones máximas y mínimas de la pieza o de la herramienta que puedan admitir. • Potencia disponible. Formularios y nomogramas técnicos. Los primeros son aquellos documentos en los que se pueden encontrar fórmulas de diferentes materias relacionadas con la disciplina de métodos que general mente se necesitan para respaldar el cálculo hecho para algún elemento o mecanismo usado para la producción en serie de alguna pieza. Los nomogramas técnicos que se deben poseer, son los que tienen generalmente en su bastidor las máquinas-herramienta o en manuales de las mismas, con ob jeto de hacer cálculos rápidos sobre ellos. Publicaciones técnicas. Documentos escritos por especialistas de alguna materia relacionada con mé todos, en donde se informa sobre resultados de investigaciones o estudios profundos llevados a cabo. Equipo de dibujo, el necesario para explicar gráficamente en documentos, las ideas concebidas o las especificaciones que definan al dispositivo de maquinado o de control estudiado, así como las se cuencias de fabricación definidas para el lanzamiento de una producción en serie. El L1gerüero de Métodos tendrá básicamente las siguientes funciones al recibir los dibujos y especificaciones del Departamento de Proyectos: bugerir modificaciones a las soluciones recibidas siempre y cuando NO ALTEREN el cumplimiento de la función de la pieza o del conjunto. • Discutir y elegir el método más económico y adecuado para realizar el producto. • Establecer las hojas de análisis de fabricación. • Escoger las máquinas que cumplan mejor con la fabricación. • Escoger las herramientas y el equipo necesario. • Prever tratamientos anteriores al maquinado (normalizado por ejemplo). • Establecer las condiciones de maquinado (avances, velocidades, profundidad de corte, número de pasadas). • Calcular los tiempos empleados en la fabricación. • Concebir montajes de maquinado rápidos y seguros. • Supervisar el correcto abastecimiento de los materiales. • Programar la fabricación de acuerdo con los plazos de tiempo concedidos.
4.2. El ingeniero de métodos requiere conocimientos de: MATEMATICAS
TECNOLOGIA DE MATERIALES
ORGANIZACION Y SIMPLIFICACION DEL TRABAJO
OPERACION DE MAQUINAS
TECNOLOG lA DE FABRICACIONES MECANICAS HOJAS DE PROCESO ANALISIS DE FABRICACION TIEMPOS ESTANDAR ANALISIS DE FASE PROYECTO DE DISPOSITIVOS
MAQUINAS HERRAMIENTA
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Capítulo I
EL DIBUJO TECNICO
CONTENIDO
l. Vistas principales 2. Cortes 3. Secciones 4. Rayados 5. Reglas para ejecución de dibujos 6. Propiedades gráficas de las cotas 7. Escalas Bibliografía
l. VISTAS PRINCIPALES
8
1.1.Posiciones relativas Cuarido se representa una pieza por medio de sus diferentes vistas, primero se escoge una a la que se le conoce con el nombre de vista fron tal, para este caso, la que se obtiene mirando a la pieza según la dirección indicada por la flecha A.
1.2.Nombre de las vistas Usualmente las piezas se observan en direccio nes que forman con la vista frontal ángulos de 90° o múltiplos del mismo. Las vistas obtenidas según estas direcciones (se les llaman en general ortogonales) tienen los nombres específicos siguientes: VF VS VLD VLI VI VP
Vista frontal Vista superior Vista lateral derecha Vista lateral izquierda Vista inferior Vista posterior
B
BEJEJB G
Aunque nunca se escribe el nombre de las vis tas, éste está determinado por la posición rela tiva de cada una de ellas con respecto a la vista frontal. La posición de las vistas de la pieza estudiada, es la que se obtiene según el sistema A, ameri cano o del tercer cuadrante, que se denota por el símbolo ·adjunto colocado en el cuadro de referencias del dibujo.
Sistema A
19
Puede usarse también el sistema E, europeo o del primer cuadrante denotándolo por un sím bolo inverso al anterior en cuyo caso la vista B pasa al lugar de la E y viceversa, y la C al lugar de la D y viceversa.
1.3. Método trazado
de
Para representar con vistas ortogonales la pieza estudiada, se procede como sigue: - Hacer análisis funcional Investigar la función que desempeña la pieza en estudio así como el.papel de cada uno de los elementos geométricos que la componen. Para lo anterior es menester consultar el plano del conjunto al que pertenece la pieza.
-Realizar los trazos iniciales Después del examen analítico de las formas de
la pieza, inscribir en un rectángulo cada una de
las vistas elegidas y trazar simultáneamente en ellas los diferentes elementos geométricos que la componen, usando para estos trazos prelimi nares un lápiz duro de preferencia (4H 6 5H).
2 0
D GtJ Sistema E
[]]
BJ -Dibujar Definir los trazos preliminares comenzando por repasar las líneas de eje, después las líneas grue sas (contornos y aristas visibles), las líneas inte rrumpidas (contornos y aristas ocultos), y por último las líneas finas (de referencia y de cota).
BJ
Para repasar las líneas se reeomienda el orden siguiente: • Arcos de círculo • Líneas horizontales • Líneas verticales • Líneas inclinadas Para el dibujo a tinta este orden reviste particular importancia.
1.4. Vista frontal Es la más importante, debido a que de la atinada elección de ella dependerá el número de vistas que serán necesarias para definir sin ambigüedad a la pieza en cuestión. De lo anterior se deduce que el número de vistas principales que se necesitan para defmir una pieza o un conjunto va a depender de la complejidad de las formas del mismo pues habrá ocasiones en que, aparte de algunas vistas principales, será menester mostrar otro tipo de vistas o como a me nudo sucede dibujar secciones y/o cortes. - Criterios para elegir la vista frontal Los juicios dados a continuación no siempre se cumplen todos al seleccionar una vista frontal, pues la mayoría de las veces sólo sirven como una guía y se le atribuye una mayor importancia a aquél que mejores resultados conceda. Para elegir la vista frontal de un conjunto o pieza que se va a dibujar se tienen los criterios si guientes.
21
Mostrar: • • • •
La mayor información El menor número de líneas ocultas La posición de trabajo La vista que mejor identificación inmediata proporcione.
1.5. Vistasparticulares Vistas auxiliares Con objeto de simplificar la representación de piezas complejas, se usan algunas veces vistas no ortogonales que son resultado de observa ciones según una dirección particular, que se denota con una flecha y una letra mayúscula.
-Vistas interrumpidas Cuando se tienen piezas muy largas y de sec ción uniforme pueden representarse dibujando sólo sus partes cortas no uniformes aproximán dolas entre sí y limitándolas por medio de líneas continuas finas, trazadas a mano alzada.
Otro caso en el que se usa este tipo de vistas es cuando se desea evitar una representación de formada difícil de trazar y sin interés particular para la lectura.
-Vistas simétricas Las piezas simétricas pueden representarse con la mitad o la cuarta parte de su vista si se usan sus planos de simetría, marcándolos en sus ex tremos con dos rayitas normales a ellos.
2 2
VISTA
A
-8
-Vistas de planos secantes LaS formas planas que cortan a un cilindro, se indican trazando sobre la vista de la superficie plana dos diagonales con línea continua fina.
2. CORl'ES Con objeto de facilitar la comprensión de las formas de un cuerpo, se le corta generalmente por sus ejes principales o perpendicularmente a éstos, con lo que se logra reemplazar la línea de contornos o de aristas ocultas por visibles. Un corte representa la parte cortada por el plano de corte (sección) y lo que está detrás del mismo. Se conoce una vista cortada por el rayado que se le hace a la superficie que atravesó el plano de corte. Este rayado nunca debe ni cruzar una línea gruesa ni terminar en una lÚ1ea oculta. El trazo del plano de corte se representa por una línea mixta fina en cuyos extremos lleva un pequeño segmento de línea gruesa. El sentido de observación de la parte cortada se indica mediante flechas que apuntan al centro de los segmentos ya mencionados que se identifican con las primeras letras mayúsculas del alfabeto colocadas siempre al exterior de las flechas y en posición vertical. La vista con corte lleva las mismas letras que el plano de corte correspondiente, colocadas ge neralmente arriba de ella. Los cortes, dependiendo de la dirección o forma de su trazo pueden ser de varios tipos.
CORTE A·A
2.1. Corte por un plano ..
A COI?TE A·A
2.2. Corte por planos concurrentes Uno de los planos se toma como referencia para abatir el otro hasta hacerlo coplanar con el primero.
COI?TE A-A
2.3. Corte por planos paralelos Presenta de manera clara y precisa mucha infor mación en una sola vista, sin necesidad de efec tuar varios cortes. 23
CORTé
2 4
2.4. Corte por sucesivos
planos
2.5. Medio corte Utilizado cuando se desea tener información en una sola vista tanto del exterior como del interior de la pieza representada.
2.6. Corte local Se limita mediante una línea continua fina, tra zada a mano alzada, con objeto de hacer visibles zonas pequeñas de interés.
2.7. Corte de refuerzos o nervaduras Con objeto de diferenciar piezas macizas de piezas con nervaduras, estas últimas nunca se cortan por un plano paralelo a su mayor super ficie.
A-A
ME DIO CORTE A-A
CORTE B-8
2.8. Piezas que no se cortan Aquellas piezas macizas que cortadas no den más información que sin cortar, tales como: Arboles, bolas, brazos de ruedas dentadas o volantes, cuñas, remaches, tornillos, arandelas, tuercas, etc.
1
2.9. Representación de elementos anteriores al plano de corte Se dibujan con línea mixta fina. CORTE A-A
3. SECCIONES Una sección representa solamente la superficie situada sobre el plano de corte.
3.1. Secciones giradas Se utilizan especialmente cuando se representan piezas cuya sección transversal es uniforme o cuando se tiene poco espacio para dibujar. Su contorno se dibuja con línea fina.
Generalmente se suprime la identificación y la designación del plano de corte a menos que se trate de secciones asimétricas en las que se con servan los extremos gruesos del trazo de corte y las flechas que indican el sentido de obser vación.
25
3.2. Secciones desplazadas A diferencia de las anteriores éstas se dibujan en el exterior de las vistas y su contorno se dibuja con línea gruesa.
SECCIO N
A·A
SECCION
B·B
SECCION
c-e
SECCION
o-o
4. RAYADOS
Se utilizan para identificar las superficies de los cortes o secciones practicados en una pieza. Se reali zan con líneas contínuas finas cuya separación, aunque debe ser uniforme, depende del tamaño de la superficie por rayar.
Para el caso de rayado de superficies amplias, puede reducirse a una franja de rayas cortas situadas en el interior del contorno de la vista cortada.
Contrariamente cuando el espesor de la pieza es pequeño se acostumbra ennegrecer por com pleto las superficies cortadas, dejando siempre espacio en blanco entre dos secciones contiguas.
Para diferenciar las piezas de un conjunto cor tado, los rayados tienen separaciones e incli naciones distintas en cada una de las partes que componen el conjunto. Aunque puede repetirse la misma separación e inclinación para piezas muy alejadas entre sí.
26
Otro caso en el que se repiten los rayados es para diferentes partes de la sección de una mis ma pieza. 4.1. Convenciones general
de
rayados
para
uso
Difícilmente puede tenerse un rayado para todos y cada uno de los materiales que existen, por lo que en todos los casos debe especificarse el material en forma normalizada preferentemente en el cuadro de referencias del dibujo. -No obstante se ha decidido, de manera meramente convencional, adoptar los rayados siguientes para ciertas familias de materiales, usando línea continua fina.
Metales antifricción y todos los metales moldeados sobre otra pieza
Metales ligeros como aluminio y magnesio y sus aleaciones
Cobre y aleaciones de cobre
Metales y aleaciones ferrosas en general
Madera en corte longitudinal
Madera en corte transversal
Materiales plásticos, aislantes y empaques
Vidrio
-
27
5. REGLAS PARA EJECUCION DE DIBUJOS 5.1. Dependiendo del uso que se le vaya a dar a un dibujo, es la manera de realizarlo La búsqueda de soluciones se hace por medio de croquis. Un dibujo de proyecto, se hace con trazos finos y precisos a lápiz. Un dibujo definitivo debe ser claramente realizado sobre papel albanene a lápiz o a tinta depen diendo del uso que se le vaya a dar. Se recomienda el albanene debido a su resistencia, y a la facilidad para obtener de él copias heliográficas.
5.2. Los dibujos de conjunto representan a éstos en su posición normal de trabajo El dibujo de cada uno de los componentes del conjunto se hace, generalmente, en la misma posición que en él tienen. Aunque si la parte está inclinada se acostumbra dibujarla en posición horizontal o verti al con objeto de facilitar su representación.
' 5.3. No deben dibujarse vistas superfluas o innecesarias
--
Espesor:
J.
1
1
... 3
(/)2
...
5.4. Deben evitarse trazos inútiles Cuando debe rayarse una superficie moleteada muy grande es suficiente con hacerlo solamen te sobre una pequeña parte de ella. Al emplear piezas normalizadas se evita el dibu jo usando una nomenclatura. Ejemplos:
22
Tomillo MS x 1.25 - 35
35 28
1
'
1
Tanto los cuerpos sencillos de revolución, como las piezas planas y delgadas, pueden re presentarse con una sola vista.
e
Cuña cuadrada 5 x 5 x 16
En la vista superior se han omitido voluntaria mente algunas líneas que no afectan la com prensión del conjunto.
Arandela (l)l2 - (l)7 - Espesor 1.2
Nota: Para efectos de ensamble, la asimetría de los elementos de la matriz de corte, evita montajes equivocados.
Perno (l)16-40 Chaflán 2 x 45° Ambos extremos f612
En la parte inferior de la matriz de corte repre sentada, se han logrado definir claramente y en una sola vista, todos los detalles de concep ción por medio del corte A-A, mostrando toda la información con línea gruesa continua.
-
IJ)
40 29
6. PROPIEDADES GRAFICAS DE LAS COTAS Cuando una pieza tiene varios agujeros de for mas distintas, éstos pueden representarse con ayuda de símbolos, que en este caso se mues tran una sola vez en el corte A-A.
6.1 Objetivo de la acotación
COR\E
A-A
Indicar las dimensiones de las formas de una pieza con mayor exactitud que si se obtuvieran a escala.
6.2. Proceso para acotación Si se desea acotar la longitud de un cilindro: A. Trazar con línea continua fina (pluma de 0.18 mm) las líneas de referencia (de 8 mm de longitud), después la línea de cota (a 7 mm del contorno de la vista), de modo que la línea de referencia sobrepase de 1 a 2 mm a la línea de cota.
B. Limitar la línea de cota por una flecha en cada extremo (pluma 0.35 mm) El ángulo de la flecha debe tener entre 30 y 45°
C. Anotar la cota en el centro y ligeramente arriba de la línea con una altura de cifras de 3 a4 mm. 30
+------1
..
25
o
.I.n.,.
6.3. Posición de las cifras de las cotas Debe evitarse en lo posible anotar cifras dentro de la zona rayada, pues quedan en una posición difícil de leer.
-,....
2
6.4. Acotaciones particulares Cuando se tiene poco espacio para colocar va rias cotas, éstas pueden indicarse:
- Sobre la prolongación de la línea de cota, preferentemente a la derecha. - Sustituyendo dos flechas encontradas por un punto de ::::::: 0.5 mm de diámetro.
-
-
....
7¡
14
r
• • 34
-
16
En el caso de un arco cuyo centro está fuera de los límites del dibujo, se i,pdica la cota del radio por medio de una línea quebrada que termina sobre la línea que contiene al centro.
Cuando se tiene intersecciones de construcción se prolongan de 1 a 2 mm tanto las líneas de construcción como las de referencia.
35
Las piezas simétricas pueden acotarse en su me dia vista, prolongando la línea de cota ::::::: 4 mm después del eje de simetría.
31
-
"
Si se necesita acotar una pieza curva puede usar se la acotación en paralelo (Y 1 , Y 2 , Y 3 , ••• etc.)
'
o con cotas superpuestas (X 1 , X 2 , X 3 , ••• etc.) indicando con cero el origen de estas úl timas.
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o +-----l x
Otra manera de simplificar la acotación es ha ciendo uso de un sistema de coordenadas, cuyo origen se especifica en un punto de fácil refe rencia para la pieza, anotando sobre una tabla adjunta a la vista, las cotas necesarias. A
rt> 4 X ro y
Para acotar elementos equidistantes simplifi cando la acotación, se indica la cota total, la cota a repetir, el número de elementos equidis tantes y su dimensión. La cota total o una de las cotas a repetir debe encerrarse entre paréntesis por ser redundante.
Con objeto de hacer más evidente la cota de un elemento geométrico pueden trazarse líneas de referencia oblicuas.
3 2
B
e o
E
6 10 3 S 115 22 42 6
8 36 28 40 8
1o
.)( 6 = ( 60)
tO
::P
-e. l
"" ,
-
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....J.
-.;;;,:
t--
Las figuras muestran la acotación de una cuer da 1, de un arco 2 y de un ángulo 3.
R\4
Cuando se necesita cambiar el valor de alguna cota en un dibujo, sin modificar los trazos, pue de cambiarse subrayándolo para indicar que está fuera de escala.
1 50
La indicación de un recubrimiento superficial o un tratamiento térmico local se hace trazando ficie que los deba tener, no olvidando propor cionar sus especificaciones completas como notas sobre el mismo dibujo o en un documen to anexo.
-
---
.... -·-
-·-·l/> 90
Cuando se tiene que acotar varios diámetros en una pieza pueden usarse flechas incomple tas para definirlos mejor.
El valor de los ángulos puede especificarse se gún 1 ó 2, aunque en 2 la lectura es más fácil.
-
Cobriz.ado
<Í' 140
115
33
Los chaflanes se indican con una cota longitu dinal y una angular aunque para el caso de cha flanes de 45° la acotación se simplifica.
,.
6.5. Símbolos normalizados
cp 20
R Radio (/) Diámetro Esfera R Radio de la esfera Esfera (/) Diámetro de la esfera o Entre planos de cuadrado
R2
T EnTe U En U o canal Z En Zeta
6.6. Errores frecuentes en el trazo de cotas Las líneas de cota nunca deben cruzarse con otra línea, en cambio las líneas de referencia sí.
1
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1
1
Cuando una cota no pueda moverse, debe interrumpirse toda línea de su alrededor.
(/) Redondo L Angular I En I
--
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1
e Cuadrado O Rectángular
r
_.._
1
cotas: Para
-Para perfiles laminados o extruidos:
Esfera. (j> 2t
34
1
cP24
1- 50
...
\
\
X.
50
X
5
-r-
!Siempre que sea posible, las cotas deben quedar alineadas .
30
..... 5
---25
-
30
Las cabezas de flecha de los radios deben ir del lado cóncavo del mismo, a excepción de aque llos que sean muy pequeños, y siempre deberán apuntar a su centro.
Las cabezas de flecha no deben tocar los con tomos de una vista.
En consecuencia de lo anterior una línea de eje no debe usarse como línea de cota.
pZo
Cuando se desea acotar varios cilindros coaxia les es preferible hacerlo sobre la vista en que aparecen como rectángulos y no en la de círculos. 12.
(/)
35
7. ESCALAS 7.1. Definición • Cociente de la relación que existe entre la dimensión de un dibujo y la dimensión real de la pieza que se representa en él. Para los dibujos de proyecto o concepción utilizar, si las circunstancias lo permiten, escala 1preferentemente.
7.2. De reducción 1:2 == 0.5 2:5 = 0.4 1:5 = 0.2 1:10 == 0.1
1:20 = 0.05 2:50 = 0.04 1:50 = 0.02 1:100 = 0.01, etc.
2:1 = 2 2.5:1 = 2.5 5:1 = 5 10:1 = 10
20:1 = 20 50:1 =50 100:1 == 100 200:1 == 200, etc.
7.3. De ampliación
7.4. Recomendaciones especiales - Indicar siempre la escala usada en el cuadro de referencias del dibujo con números gran des y de línea gruesa. - Cuando no se trace a escala 1debe procurarse realizar por lo menos una silúeta a dicha escala. - Si se trazan detalles de un dibujo a escala diferente a la usada en él, deben éstos encerrarse en un cuadro en el que se indique la nueva escala. - Las cotas fuera de escala deben subrayarse con una línea gruesa continua.
BIBLIOGRAFIA A. Chevalier, Guide du dessinateur industrie!, Editorial Hachette, Francia, 1970. No. Norma Mex. DGN - Z3 - 1970 DGN - Z4- 1970 DGN- Z6 -1970 DGN- Z5 -1970 DGN- Z7 - 1970
TEMA Dibujo Técnico, VISTAS Dibujo Técnico, LINEAS Dibujo Técnico, CORTES Y SECCIONES Dibujo Técnico, RAYADOS Dibujo Técnico, REPRESENTA ClONES PARTICULARES
No. Norma ISO* ISO ISO ISO ISO
1 R- 128 1 1959 1 R-128 11959 1 R- 128 1 1959 1 R- 128 1 1959
ISO 1 R- 128 1 1959
*Organización Internacional de Normalización
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Capítulo 11
TOLERANCIAS DIMENSIONALES
CONTENIDO
l.Introducción 2. Objetivo 3. Principios de Base 4. Definiciones 5. Sistema ISO de Tolerancias y Ajustes 6. Ejemplos 7. Tolerancias generales Bibliografía
l. INTRODUCCION La inevitable variación en la obtención de las dimensiones de piezas procesadas por medios mecá nicos, hace indispensable el establecimiento de sistemas racionales que permitan fijar los valores tolerables entre los que debe estar comprendida una dimensión dada. En los inicios del desarrollo industrial, la fabricación por medios mecánicos se fundamentaba en la habilidad artesanal de los técnicos de la época. Cada pieza importante se terminaba y ajustaba según lo requerían las dimensiones de las piezas en las que se ensamblaba. Estos procedimientos lentos y costosos no permitían el intercambio y sustitución rápida de piezas que es la base de la producción industrial contemporánea. Más adelante, se consideró conveniente especificar tolerancias a las dimensiones más importan tes de cada pieza. De acuerdo con las funciones que deberían cumplir, cada técnico conforme a su experiencia e intuición, estimaba y especificaba los límites tolerables. Lógicamente, lo que a un técnico le parecía un ajuste con "juego pequeño", a otro le parecía más bien "amplio". Finalmente, con objeto de unificar criterios (finalidad de la normalización), se formaron comi tés de diferentes países en la Organización Internacional de Normalización (ISO), para estudiar y definir un sistema de uso internacional relativo a las tolerancias y ajustes para piezas lisas. Actualmente, aunque se siguen efectuando revisiones a la recomendación ISO R 286/1963, la mayoría de países industrializados la aceptan y utilizan comúnmente. La versión mexicana de esta norma, se publicó en 1973, con el número NOM-Z23/1973, misma que se recomienda como documento de base de este tema.
2. OBJETIVO La preparación de este documento, busca conseguir que el alumno de ingeniería mecánica, sea capaz de: a) Interpretar las especificaciones basadas en el sistema internacional de tolerancias y ajustes. b) Definir, a través de trabajos de proyecto, las características de ensamble de piezas que deban cumplir funciones específicas. e) Reconocer la relación que existe entre las calidades de precisión que se establecen en el sis tema, y los principales procesos de manufactura. d) Abordar con facilidad, el estudio y utilización de la norma mexicana (NOM-Z23/1973.
3. PRINCIPIOS DE BASE Para ir fijando ideas, partamos de un conjunto mecánico simple, compuesto de un soporte (1), fijo a un bastidor (2) por medio de los birlos (3). Los bujes de bronce (4) inmovilizados en el soporte, guían en rotación al árbol (5). La grasera (6) sirve para inyectar lubricante para las superficies con movimiento relativo (Figura 11.1) 39
Figura 11.1
En este conjunto sencillo, se pueden identificar varias funciones mecánicas elementales: a) Apoyo y fijación del soporte sobre el bastidor. b) Guía de rotación, entre bujes y árbol. e) Apoyo y fijación de los bujes en el soporte. d) Lubricacón. De acuerdo con las funciones del conjunto, se pueden distinguir fácilmente ciertas superficies más importantes que otras. A éstas "más importantes" que permiten el correcto funcionamiento del mismo se les llama SUPERFICIES FUNCIONALES. A las otras, "menos importantes", SUPERFI CIES NO FUNCIONALES. Supóngase que se quieren definir las dimensiones de los bujes para una producción de varios miles de piezas. Las especificaciones deben basarse en la obtención de: a) El menor tiempo de fabricación. b) El menor costo de producción. e) Condiciones funcionales adecuadas y uniformes (intercambiabilidad). Lo anterior implica por un lado, que las tolerancias sean lo más amplias posible para que la fabricación sea fácil y rápida. Por otro, tan cerradas que permitan que al ensamblar cualquier pieza del lote de bujes, con cualquier pieza del lote de soportes, presenten condiciones de fijación simila res (siempre que ambas piezas estén dentro de lo que se establezca como tolerable). Una vez ensamblados bujes y soporte, el montaje de los árboles deberá tener características funcionales similares, sin tener que proceder a la selección de parejas. El equilibrio de los dos aspectos que se oponen; facilidad de fabricación y uniformidad fun cional, requiere del estudio y análisis cuidadoso del sistema propuesto.
40
DEFINICIONES l.Dimensión efectiva
La dimensión efectiva, es la que se obtiene mediante medición de la pieza. La obtención de esta di mensión, lleva involucrada cierta incertidumbre, dependiendo de los medios de que se disponga para hacer las mediciones. La incertidumbre será menor cuanto mayor sea la exactitud de los instrumentos. 4.2. Dimensiones límite
Las dimensiones límite son las dimensiones extremas entre las que puede estar la dimensión efectiva de la pieza (Figura 11.3) Dimensión mínima. Es la menor de las dimensiones límite. Dimensión máxima. Es la mayor de las dimensiones límite. Para que se considere buena una pieza, es necesario que su dimensión efectiva sea mayor o igual que la dimensión mínima permitida y que a su vez sea menor o igual a la dimensión máxima permitida.
4.3. Intervalo de Tolerancia A la diferencia entre las dimensiones máxima y mínima, se le llama intervalo de tolerancia.
INTERVALO DE TOLERANCIA= dimensión máxima- dimensión mínima.
4.4. Dimensión Nominal A la dimensión que se toma como referencia, se le llama DIMENSION NOMINAL.
La dimensión nominal no debe tener un valor arbitrario. Conviene que sea un número normal 1 (números basados en las series Renard). Una buena razón para emplear estos números al designar lá dimensión nominal, es que al hacer la verificación, principalmente en producción en serie, es muy cómodo y rápido usar calibres. Por ejemplo, calibres "pasa no pasa" para piezas de sección circular, y precisamente las dimensiones de los calibres comerciales, se fabrican conforme a los números normales. Ejemplo No. 1 Considerando que por necesidades de funcionamiento, se requiere que el agujero del soporte tenga una dimensión máxima de 62 mm y una dimensión mínima de 61.9 mm. El intervalo de tolerancia sería: IT = 62- 61.9 = 0.1 mm.
1
La norma mexicana DGN R- 51- 1966 contiene las series de los números normales.
41
En el dibujo de la pieza estos datos se podrían indicar de muchas formas:
(a )
(b)
(e )
(d)
(. )
(f )
Figura 11.2
Todos los ejemplos anteriores corresponden exactamente a lo mismo. Es decir, que las dimen siones máxima y mínima son respectivamente 62 y 61.9 Las dimensiones nominales, son las cifras anotadas en los casos b, e, d, e y f, que sirven de refe rencia para que a partir de ellas se indique hacia donde están los valores límite.
4.5. Desviaciones Son las cifras que indican, que tan alejadas están las dimensiones límite de la dimensión nominal. Los valores de las desviaciones se anotan normalmente con números más pequeños que el valor nominal. Se llama DESVIACION SUPERIOR a la diferencia entre la dimensión máxima y la dimensión nominal. Desv. sup. > O Si: dim. máx.
>
Desv. sup. < O Si: dim. máx..
< dim. nominal
dim. nominal
La DESVIACION INFERIOR la constituye la diferencia entre la dimensión mínima y la dimensión nominal.
Desv. inf. > O
Si: dim. mín. > dim.
nominal Desv. inf.
< dim.
42
Ejemplo No. 2 Observando la Figura 11.2 d se tiene: dimensión dimensión dimensión desviación desviación Esto es:
máxima mínima nominal superior inferior
= 62 = 61.9 = 60 = 62-60 = +2 = 61.9- 60 = +1.9
60!t9
Ejemplo N o. 3 Observando la Figura 11.2 f se tiene: dimensión máxima = 62 dimensión mínima = 61.9 dimensión nominal desviación superior = 63 desviación inferior = 62-63 = -1 = 61.9- 63 = -1.1 Se anotaría: 63 :L1
La anotación en el dibujo seguirá entonces la siguiente disposición:
desviación superior dimensión nominal
desviación inferior
En el primero de los dos últimos ejemplos, para que la pieza sea buena (Figura II.2 d), es necesario que su dimensión efectiva sea siempre mayor que la dimensión nominal 60, ya que las desviaciones positivas! t 9 ubican a la tolerancia en el "exterior" o por "arriba" de la dimensión nominal. En el segundo caso (Figura 11.2 f), para que la pieza sea buena, es necesario que su dimen sión efectiva esté comprendida entre límites tales que siempre tendrá que ser menor a la dimensión nominal. Es decir, que las desviaciones negativas :L 1 ubican a la tolerancia en el "interior" o por "de bajo" de la dimensión nominal. En las Figuras 11.3 y 11.4, por claridad se representan fuera de proporción las diferentes dimen siones. Para los 2 casos anteriores, se tiene:
43 "-!
"-!
V
V
CD
CD
Figura 11.3
Figura 11.4
Las desviaciones se indican con la misma unidad que la dimensión nominal (generalmente milí metros) y se escriben con el mismo número de decimales. Ejemplos: 50 +0.1 o -{).O 5
Si una de las desviaciones es nula, se indica con cero y se omite el signo. Ejemplos:
30..8.03 Un aspecto que debe quedar bien claro, es que la posición de la tolerancia respecto a la dimen sión nominal, está definida por las desviaciones superior e inferior. Las desviaciones pueden ser positivas o negativas. Ya sea que estén por "arriba" o por "debajo" respectivamente de la dimensión nominal. Cuando las dos desviaciones (superior e inferior) están ya sea arriba o abajo ambas, de la dimensión nominal, se dice que la tolerancia es unilateral. Ejemplos:
Cuando la desviación superior está por arriba de la dimensión nominal, y la desviación inferior por debajo, se dice que la tolerancia es bilateral. Ejemplos:
44
5. SISTEMA ISO DE TOLERANCIAS Y AJUSTES En general se refiere a las tolerancias dimensionales de piezas lisas y a los ajustes correspondientes a su ensamble. En lo sucesivo, los términos árbol y agujero definen respectivamente, el espacio contenido y el espacio continente entre dos caras (o planos tangentes) paralelas de una pieza cualquiera. Las piezas pueden ser de sección cilíndrica (el caso más común) o cualquiera otra forma, como ancho de una ranura, espesor de una chaveta, etc. Por sencillez y dada su importancia, el sistema se desarrolla a partir de formas cilíndricas. Los valores de las dimensiones nominales se han agrupado en 13escalones que van desde,.¡;; 3 mm hasta 400 mm (también comprende valores mayores de 500 mm hasta 3 150 mm, que no son objeto de este trabajo). Estos escalones están indicados en la primera columna de la Tabla II.l.
TABLAII.1 INTERVALOS DE TOLERANCIA FUNDAMENTALES Valores en micras (0.001 mm)
1
2
.;;3 0.8
1.2
CALIDADES
V
a:o
w ..J
6
7
8
9
10
2
3
4
6
10
14
25
40
60 100 140 25C 400 600 1000 1400
11
12
13
14
15
16 17
18
3a
6 1
1.5
2.5
4
5
8
12
18
30
48
75 120 180 300 48C 750 1200 1800
>
6a 10 1
1.5
2.5
4
6
9
15
22
36
58
90 150 220 360 58( 900 1500 2200
>
10 a 18 1.2
2
3
5
8
11
18
27
43
70 110 180 270 430 700 1100 1800 2700
>
18 a 30 1.5
2.5
4
6
9
13
21
33
52
84
130 210 330
520 840 1300 2100 3300 620 1000 1600 2500 3900
> 30 a
1.5
2.5
4
7
11
16
25
39
62 100 160 250 390
> 50 a 80
2
3
5
8
13
19
30
46
74
120 190 300 460 740 120( 1900 3000J4600
2.5 4
6
10
15
22
35
54
87
140 220 350 540 870 1400 2200 35()( 5400
3.5
5
8
12
18
25
40
63 100
160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300
4.5 250 >250a315 6
7
10
14
20
:19
46
72 115
185 290 460 720 1150 1850 290C 4600 7200
8
12
16
23
32
52
81 130 210 320 520 810 1300 2100 3200 5200 8100
>315a400 7
9
13
18
25
36
5-7
89 140 230 360 570 890 1400 2300 3600 5700 8500
> 80 a 120 a:o > 120a w :E 180
V
5
>
z 50
w
4
3
l
<(
Ci > 180 a
Con el objeto de satisfacer las distintas necesidades de precisión para cada escalón de dimensio nes nominales, se han previsto 18 valores distintos de intervalos de tolerancia, llamados INTERVA LOS DE TOLERANCIA FUNDAMENTALES. Cada uno de estos valores dados en micras, constituye la diferencia entre las dimensiones límite. 1micra= 0.001 mm= 1J.Lm 45
Al grado de precisión necesario se le llama CALIDAD, y se representa mediante un número. En la Tabla 1se han indicado las 18 calidades que en función de la dimensión nominal, dan el correspon diente intervalo de tolerancia fundamental. Los primeros números, 01, O, 1, 2, representan toleran cias muy cerradas, los últimos corresponden a tolerancias muy amplias para trabajos corrientes. En los siguientes ejemplos que deberán seguirse en la Tabla 1, se verá la relación que existe entre la dimensión nominal, la calidad y la tolerancia. Ejemplo No. 4: Para una dimensión nominal de 63 mm, perteneciente al escalón> 50 a 80, a la que se ha designado una calidad IT5, corresponde un intervalo de tolerancia de 13J.Lm = 0.013 mm. Ejemplo No. 5: Para una dimensión nominal de 63 mm, con una calidad IT16, corresponde un intervalo de tolerancia 1900J.Lm = 1.9 mm. Nótese que para una misma dimensión nominal, la calidad IT16 permite una tolerancia mucho mayor que la correspondiente a la calidad IT5. "Para una dimensión nominal dada, la tolerancia de pende de la calidad". Ejemplo No. 6: Para una dimensión nominal de 355 mm, a la que se ha designado una calidad IT5, corresponde un intervalo de tolerancia de 25J.Lm = 0.025 mm. Observar que el intervalo de tolerancia para la dimensión del ejemplo 6 es mayor que el corres pondiente del ejemplo 4, teniendo los dos casos la misma calidad IT5. "Para una calidad dada, la tolerancia aumenta con el valor de la dimensión nominal". Al respecto, se ha encontrado que para la misma dificultad de ejecución, la relación entre la magnitud de los defectos de fabricación y la dimensión nominal, es una función de tipo parabólico.
5.1 La calidad y los procesos de fabricación Existen muchos factores que afectan la precisión que puede esperarse de un proceso de fabricación o particularmente de una máquina herramienta. El estado de desgaste de sus órganos componentes, la habilidad del operario, las características de las herramientas de corte, y otras causas, determinan que los procesos· de fabricación por maquinado, con máquinas-herramienta tales como tomos para lelos, tomos revólver, tomos automáticos, fresadoras, cepillos, rectificadoras, permitan obtener calidades desde IT5 en adelante. Con objeto de formarse una primera idea, se puede observar en la siguiente lista, la relación que guardan los diferentes procesos con las calidades IT del sistema.
MAQUINA Tomo paralelo clásico Tomo revólver Tomo semiautomático Tomo vertical Tomo semiautomático monohusillo Tomo automático multihusillo Fresadora vertical Fresadora horizontal Fresadora universal Fresadora de control numérico Cepillo de codo Cepillo de mesa Mortajadora Brochadora
CALIDAD IT 7 9-8 8-7 8-7 9-7 9-7 7 7 7 8 8 8-7 9-8 7 Contim1a
46
Continuación --------------....------------.
Taladro de columna: con broca con escariador Taladradora radial: con broca con escariador Talladora c/fresa plana de módulo Talladora c/fresa madre Talladora c/hta. piñón Talladora c/hta. cremallera Talladora de mortajado Talladora tipo Gleason Rectificadora de engranes Rasuradora de engranes Rectificadora plana Rectificadora de revolución Rectificadora sin centros
11 7 11 7 7 7 7 7 7-9 8-7 6-5 6-5 6-4 6-5 6-5
5.2. Posición de la Tolerancia En el sistema ISO, la tolerancia para cada escalón de dimensiones, puede tener 28 distintas posicio nes, representada cada una por medio de letras: MAYUSCULAS PARA AGUJEROS Y MINUSCU LAS PARA ARBOLES. En el caso de los agujeros, las primeras letras del alfabeto representan a la posición de la tole rancia siempre por encima de la dimensión nominal (ver Figura II.5). El agujero H representa la posición de la tolerancia con desviación inferior nula. A la línea que representa la dimensión nominal, se le llama línea de desviación nula o línea cero (Figura II.5). ·Los agujeros representados con las últimas letras, indican que su tolerancia está siempre por debajo de la línea cero (Figura II.5).
- e-F uA
REPRESENTACION ESQUEMATICA
R
_L
_
Figura 11.5
Figura 11.6
47
·Para simplificar se sustituye la representación indicada en la Figura II.5, por la de la Figura II.6. En ésta, se considera que el eje de la pieza está debajo de }a línea cero. En el caso de los árboles, las primeras letras del alfabeto representan a la posición de la toleran cia siempre por debajo de la línea cero. Figura II.7. El árbol h tiene desviación superior nula (coincide con la línea cero). Los árboles indicados con las últimas letras del alfabeto representan posiciones de la tolerancia siempre por encima de la línea cero. La siguiente figura represent esquemáticamente las posibilidades que prevé el sistema ISO, para las posiciones de la tolerancia en agujeros y árboles.
.
A
Cl
[l
o
8
... • Cl
-;
• .!:
L
EF-f
iH Miuzc
•§g
.
1
Q vuu
()
!
AGUJEROS
.2
-•>ª
.!:
.
o
> ;:
o
•
!5
u
.2 >
• .!:
i
LÍnea cero
•
l
'ie
;::
!
-.j
1 j
i5
•
•
• .!:
!ARBOLEs!
•
m Figura 11.7 - Representación esquemática de las posiciones de la tolerancia.
48
!
5.3. Designación de la Tolerancia Al designar la tolerancia, primero se indica el valor de la dimensión nominal, después la letra que re presenta la posición de la tolerancia y finalmente el número que indica la calidad o grado de precisión necesaria: 1 DIMENSION NOMINAL
POSICION DE LA T.
CALIDAD
Ejemplo No. 7: 40 H7, corresponde a un agujero (letra mayúscula) cuya tolerancia tiene una posición H, con una dimensión nominal de 40 mm y una calidad 7. La Tabla II.3 indica los valores en micras de las desviaciones para agujeros y árboles más usua les en mecánica general (pág. 55). Siguiendo la Tabla II.3 a 40 H7 corresponden las desviaciones +5s por lo que puede escribirse que: 40 H7 = 40+8· 025 Observe que la dimensión mínima de este agujero es 40 mm, igual a la dimensión nominal (Desviación inferior nula). Ejemplo No. 8: 80 f 6, corresponde a un árbol (letra minúscula) cuya tolerancia tiene una po sición f, con una dimensión nominal de 80 mm y una calidad 6. En la Tabla Il.3 se observan los valores ¡, para las desviaciones de 80 f 6, por lo que 80 f 6 = 80::8:8 g Estos árboles tienen límites tales que su dimensión efectiva deberá ser siempre menor a 80.
5.4. Ajuste s El ensamble de dos piezas con la misma dimensión nominal, constituye un ajuste. Dependiendo de la posición de la tolerancia en cada una, el ajuste puede ser:
Con juego. Se asegura siempre un juego ya que la zona de tolerancia del agujero está entera mente por encima de la zona de tolerancia del árbol (Figura Il.8a) Incierto. Es un ajuste que puede dar a veces jueg9, a veces apriete ya que las zonas de toleran cia del árbol y el agujero se traslapan (Figura II.8b) Con apriete. Se asegura siempre un apriete ya que la zona de tolerancia del agujero está entera mente por debajo de la zona de tolerancia del árbol (Figura II.8c). Antes del ensamble, el árbol es más grande que el agujero.
.. ··..,.,.,.,_ ...,.,,, .............
,,••,•
árbol
árbol
Órbol
(a)
Figura 11.8
(b )
(e )
49
Por economía y sencillez se han establecido dos sistemas para lograr los ajustes.
5.4.1. Sistema del agujero normal En este sistema se toma como base el agujero H, y se logra el ajuste al combinarlo con el árbol más indicado. Se obtiene un ajuste con juego, al combinar el agujero H con cualquiera de los árboles a, b, e, ...g. Igualmente se logra apriete al combinar H con n, p, r, ...zc. Se dice que el ajuste será exacto cuando se combine H con h. Se obtiene cada vez menos juego a medida que el árbol se acerca a las posiciones g y h (Figura II.9).
J• k p
Figura 11.9
5.4.2. Sistema del árbol normal En este sistema se toma como base el árbol tipo h y se logra el ajuste deseado al combinarlo con el agujero más indicado. Se logra un ajuste con juego al combinar h con los agujeros A, B, C, ...G. El apriete se logra al combinar h con los agujeros N, P, R, S, ...ZC. (Figura II.lO).
&rbol h
Figura 11.1O
50
Los ajustes más utilizados son los del tipo AGUJERO NORMAL. Los montajes de rodamien tos y pernos guía requieren la aplicación del sistema del árbol normal. En la Tabla 11.2, se dan una serie de ajustes que se recomiendan para uso en mecánica general.
TABLA 11.2 rbOI!!S
AJUSTES PRINCIPALES
(posi
c•ón)
UTILIZAR DE PREFERENCIA LOS DE LOS CIRCULOS
JUEGO AMPLIO
H6
; :d- IJ
H 7 l'l 8 H 9
fH
11
e
Ensambles cuyo funcionamiento requiere juego amplio por dilata· O
At
ciones. mal aJ ineamiento. cojinetes grandes, etc.
d
------ ------------------------------------------ -- -+--4---+--4-z Piezas que giran o deslizan con una buena e
8 MEDIANO JUEGO Vl
w
lubricación.
------ ------------------------------------ ---- --
JUEGO ;;f PEQUEÑO AJUSTE EXACTO :::J
Piezas con guía precisa y movimientos de pequeña amplitud.
h js
APRIETE
DEBIL E 1 ensamble se puede hacer a mano, la unión no puede trans· 1--------f mitir esfuerzos. Se puede mon w
f
APRIETE
k m
1----+--4---t--t---+--t p
de un mazo
------ ---------------------+-------------------- ---- -+-- --+- -4
13
Ensamble a mano
Ensamble a mano auxiliandose
tar y desmontar.
u
-+--4- +--4--
g
APRIETE FUERTE
1mposible desmontar sin deterioro. La unión puede transmitir esfuerzos.
Ensamble a prensa
Ensamble a prensa o por di latación (verificar los esfuer zos internos).
u
7
X
7 7
5.4.3. Designación de Ajustes Al designar un ajuste, se indica primero la dimensión nominal (común a las dos piezas), después la tolerancia para el agujero y finalmente la tolerancia para el árbol.
DIMENSION NOMINAL
TOLERANCIA DEL AGUJERO
/
TOLERANCIA DEL ARBOL
Ejemplo No. 9: Sea 200 la dimensión nominal, H7 la tolerancia para el agujero y e6 la toleran cia para el árbol, el ajuste lo podemos indicar: 200 H7/e6; 200
7 H e6
y 200 H7- e6
Suponiendo un grado de dificultad equivalente, normalmente se pueden conseguir mejores calidades en árboles que en agujeros. De aquí que se recomienda asociar a la calidad dada al agujero,
51
una calidad inmediata inferior a la calidad del árbol: 50 H8/g7: 50 H7fe6; 50 H6/g5
5.4.4. Juego y Apriete En un ensamble en que la pieza continente (agujero), sea mayor que la pieza contenida (árbol), se dice que entre ambas queda un juego. Por definición, el juego es la diferencia entre la dimensión del agujero y la dimensión del árbol. Juego = dimensión agujero - dimensión del árbol Dado que las dimensiones del agujero y del árbol varían entre límites tolerables, el valor del juego también variará: . Juego máx. = dimensión máx. del agujero - dimensión míni. del árbol esto es:
1
Jmáx. = Dmáx.- dmíni.j
Juego míni. = dimensión míni. del agujero - dimensión máxi. del
árbol entonces:
l Jmíni.
=
Dmíni. - dmáx.l
Figura 11.11
En los ajustes con apriete, en los que el árbol es mayor que el agujero antes del ensamble, se dice que el apriete es la diferencia entre la dimensión del árbol y la dimensión del agujero. Apriete = dimensión del árbol - dimensión del agujero
52
Se tendrán también dos casos extremos en el valor del apriete: Apriete máx. = dimensión máx. del árbol - dimensión míÍli. del agujero 1 Amáx.
= dmáx. - Dmíni.¡
Apriete míni. =dimensión míni. del árbol- dimensión máxi. del agujero IAmíni. = dmíni. - Dmáxi.l
,¿
"CJ
2
'CJ
,¿
..!
E
'CJ
árbol
..!: E
"CJ
2 Q
Q
Figura 11.12
5.4.5. Tolerancia Funcional Se denomina tolerancia funcional (TF), a la diferencia entre los juegos máximo y mínimo o los aprietes máximo y mínimo: de la Figura 11.11,
TF = Jmáx.- Jmíni= ITárbol + ITagujero
de la Figura 11.12,
TF = Amáx.- Amíni.= ITárbol + ITagujero
En general, la tolerancia funcional es igual a la suma de los intervalos de tolerancia:
Es importante recordar esta relación, ya que para efectos de proyecto, se observa que los inter valos de tolerancia de cada pieza que determinan un juego o un apriete, corresponde a una fracción de la tolerancia funcional.
53
6. EJEMPLOS
6.1. Ajuste con Juego Se desea que entre las piezas 1 y 2 (Figura 11.13), exista un ajuste con juego mediano entre las caras que comprenden la dimensión nominal de 200 mm.
Figura 11.13
La Tabla II recomienda utilizar en este caso, alguno de los ajustes: 200 H8/e8, 200 H9/e9 o 200 H8/f7. Suponiendo que el ajuste seleccionado sea 200 H8/e8. La tolerancia de la pieza contiene (No. 1), según la información contenida en la Tabla 11.13 será: 200 H8 = 200 '"8" 0 72 Por su parte, la pieza contenida (No. 2), tendría: 200 e8 = 200::8:1 El dibujo del ensamble y las piezas sueltas se acotarían de la manera indicada en la Figura 11.14.
200
+g.o72
(e)
1 (a )
54
(b)
Figura 11.14
TABLA 11.3 TOLERANCIAS PRINCIPALES Valores en micras (0.001 mm) Diámetros en mm
>3a6 >sa 10 >10a1 >18a3 >30a!1 50a80 !>80a12C >120a 180
+ 6 o
+
+ 12 o
H8
+10 o +14 o
+ 18 o
H9
+25 o
H 11
8 o
+
11 + 13 + o o
16 o
>180a >250 a P315 a 250 400 315
15 + o + 22 + o
18 + 21 + 25 o o o 27 + 33 + 39 o o o
+ 30 o
+
43 + 52 + 62 o o o
+ 19 + 22 + 25 o o o + 30 + 35 + 40 o o o + 46 + 54 + 63 o o o + 74 + 87 + 100 o o o
+so
-t
75 o
g5
- 2 - 6
-
4 9
h5
o -4
-
o 5
+ 110 + 130 + 160 o o o 6 9 - 5 7 - 11 - 14 - 16 - 20 o o o o 8 9 - 11 6 -
+ 190 + 220 + 250 o o o - 10 - 12 - 14 - 23 - 27 - 32 o o o - 13 - 15 - 18
+ 290 o - 15 - 35 o - 20
j 5
+ 2 - 2
+2.5 -2.5
-
+
+ 6 + 1
+ +
f6
+4 o - 6 -12
-
g6
- 2 - 8
- 4 - 12
-- 5 - 6 - 7 - 9 - 14 - 17 - 20 - 25
6.5 + 7.5 + 9 - 7.5 9 18 + + 21 15 + -+ 2 + 3 + 3 - 30 - 36 - 43 - 49 - 58 - 68
h6
- 6
- 8
- 9
-
is 6
+ 3 - 3
- 4
+ 4
+ 5.5 .... 5.5
m6
+ 8 + 2
+ 12 + 4
+ 4.5 4.5 + 15 + 6
p6
+12 + 6
+ 20 + 12 -
h7
-14 -24 - 6 -16 o -10
20 32 10 22 o - 12
eS
-14 -28
- 20 - 38
f8
- 6 -20
- 10 - 28
- 25 - 47 - 13 - 35
h8
o -14
o - 18
o - 22
-20 -45 -14 -39 -20
-30
- 40 - 76 - 25 - 61 - 40 -130
HG H7
5
k5
e7 _J
.:;;3
Temperatura de referencia 20° C
f 7
d9 e9 d 11 h 11 j 11 5
n
o
-80 o +JO -30
-
10 18
o
-60 - 20 -50 -30 -105 o - 75 + 37 - 37
-t-
9 o
+
36 + o
+ 90 o
+
3 3 7 1 13 22
+
+ +
o
+ + -
4 + 4.5 4 - 4.5
+ 5.5 5.5
-
9 + 11 + 13 1 + 2 2 + 16 - 20 - 25 27 - 33 - 41
o 11
o
o
-
16
+ 6.5 + - 6.5 -
8 8
-
13
+
18 + 21 + 25 ;t9 7 + 8 +
24 15
+ 29 + 35 + 42 + 18 + 22 + 26 25 - 32 - 40 - 50 40 - 50 - 61 - 75 - 13 - 16 - 20 - 25 - 28 - 34 41 - 50 o o o o - 15 - 18 - 21 - 25
-
- 32 - 40 - '59 - 73 - 16 - 20 - 43 - 53 o o - 27 - 33
- 50 - 89 - 25 - 64
o
- 39
+
- 6.5
- 10 - 12 - 29 - 34
o
o 22
- 14 -
39
o
+ 29 o
+ 32 o
+
36 o
+ 46 o
+ 52 o
+
57 o
+
72 o
+ 81 o
+ 89 o
+ 115 o
+ 130 o
-+ 140
+ 320 o
+ 360
10
+ 45 - 45
o 23
-
25
o
+ 11.5 + 12.5 11.5 - 12.5
-
+ 24 + 4
+ +
50 79
-
56
-
-
-
-
-
15
88 17 49
29 4 62 98
-
54
-
- 44
-
-
27 4
+ +
11:!
u
o
o
- 32 - 36 + 9.5 + 11 + 12.5 -+ 14.5 + 16 + 18 12.5 - 14.5 - 16 - 18 - 9.5 - 11 25
- 29
+ 30 + 35 + 40 + 11 + 13 + 15
+ 46 + 17
+ 52 + 20
+ 57 + 21
+ 59 + 68 + 37 + 43 - 60 - 72 - 85 - 90 - 107 - 125 - 30 - 36 - 43 - 60 - 71 - 83 o o o - 30 - 35 - 40
+ 79 + 50 - 100 - 146
+ + -
+ 98 + 62
- 50 - 96 o - 46
-
-
19
-
-
-
+ 51 + 32
- 60 - 72 - 106 - 126
- 30 - 36 - 76 - 90 o o - 46 - 54
50 - 65 - 80
+ 95
88 56
110 - 125 162 - 182 56
- 62
108 o - 52 - 85 - 100 - 110 - 148 - 172 - 191 - 43 - 50 - 56 - 106 - 122 - 137 o o o - 63 - 72 - 81 -
- 93 - 117 - 142 - 174 - 32 - 40 - 50 - 60 - 75 - 92 - 112 - 134 - 50 - 65 - 80 - 100 -
+ 55 + 65 + 80 - 55 - 65 - 80
-
-
o 18 43
-
- 10
- 100 - 120 - 145 - 170 207 - 245 - 285 72 - 85 - 100 159 - 185 - 215 120 - 145 - 170 - 160 - 195 - 240 -290 -340 - 395 -460 u u u o u o o o -90 - 110 - 130 - 160 - 190 - 220 -250 -290 -
- 17 - 40
o
+ 110 + 125
+ 145
-
119 o 57 125 214 62 151 o 89
- 190 - 210 - 320 -350 -
110 - 125 240 - 265 210 190 510 - 570
u
o -320
-360
+ 160
+ 180
- 95 - 110 - 125 - 145 - 160 - 180
55
Los juegos máximos y mínimos posibles en este ajuste son: Juego máximo = Dimensiób máxima de 1- Dimensión mínima de 2 Juego mínimo = Dimensión mínima de 1- Dimensión máxima de 2 Juego máximo= 200.072- 199.828 = 0.244 Juego mínimo= 200.000- 199.900 = 0.100 La tolerancia funcional en este caso es: TF = Jgo. máx. - Jmíni. = 0.244- 0.100 = 0.144 Se verifica entonces que TF =
IT, ya que
IT 1 = 200.072- 200 = 0.072 IT 2 = 199.9- 199.828 = 0.072 IT 1 + IT2 = 0.144
6.2. Ajuste con Apriete Las condiciones de funcionamiento del ensamble de las piezas de la Figura 11.15, requieren que entre ellas exista un apriete mediano (ensamble con mazo). La Tabla 11.2 recomienda utilizar el ajuste H7 /p6. De la Tabla 11.3 se obtiene: Pieza 1, 200 H7 = 200'"8· 046 Pieza 2, 200 p6 = 200!8:& g De tal forma, que las piezas se acotarían como lo indica la Figura 11.15. Efectuando los cálculos correspondientes, se tiene que: Apriete máximo= Dimensión máxima de 2- Dimensión mínima de 1 Apriete mínimo = Dimensión mínima de 2 - Dimensión máxima de 1 f O. 079 0.040
200+
-
-
(e )
1 (a )
( b)
Figura 11.15
56
Apriete máximo= 200.079- 200.000 = 0.079 Apriete mínimo= 200.050- 200.046 = 0.004 La tolerancia funcional será: TF = Amáx.- Amíni. = 0.079- 0.004 = 0.075 Además, IT 1 = 200.046- 200 = 0.046 IT 2 = 200.079- 200.050 = 0.029 IT 1 + IT2 = 0.046 + 0.029 = 0.075
7. TOLERANCIAS GENERALES Es frecuente encontrar en dibujos técnicos, la anotación general de la tolerancia de las dimensiones que no se han especificado particularmente. En su mayoría, los valores son arbitrarios y resultan tolerancias muy cerradas en unos casos y muy abiertas en otros. Para uniformizar criterios, se recomienda utilizar una especificación del tipo JS11 a JS13 para los casos en que la dimensión no sea funcional. De este modo, se tendrán IT que dependerán de la dimensión nominal. Para las tolerancias JS, con calidad de 11a 13 se tiene:
Diámetros en 3 JS 11
y
J• 11 y
ja12 JS 13
y
J• 13
>3a6 >6a10 >10a 18 >18a3C >30a!50 >!50a80 1>80a12
± 30
± 37
± 45
±55
±50
±
60
±
± 90 ± 105
±70
±
90
±110
JS12
mm
75
Í135
± 65
±
165
± 80
±95
± 110
>120a >180a >2!50 a 180 2!50 31!5 ± 125
± 160
±180
± 260
Í285
± 150 ± 175 ±
200
±
Í195
±
±
315
± 360 ±
270
±
400
±145
Í125
230
> 31!5 a
230
405
±
445
IT de la tabla en ¡.tm.
BIBLIOG RAFIA Norma Internacional de Tolerancias y Ajustes ISOR 286/1963. Norma Mexicana de Tolerancias y Ajustes NOM Z23/1973. Gammes d'usinage et analyses de phases. J. KARR, Dunod, París, 1970. Guide du dessinateur industrie!. A. Chavalier, Hachette, Par!s, 1969.
57
Capítulo III TOLERANCIAS DE FORMA Y DE POSICION
CONTENIDO
l. Objetivo
2. Consideraciones fundamentales 3. Tipos de tolerancia 4. Las tolerancias de forma 5. Las tolerancias de posición 6. Tolerancia de alabeo 7. Conclusiones Bibliografía
l. OBJETIVO En la información técnica aquí presentada se aborda la explicación del tema de tolerancias de forma y de posición.
2. CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES El dibujo técnico es el lenguaje gráfico de la ingeniería. Cuando se dibuja respetando normas inter nacionales, se obtiene una forma de comunicación mundial, cada vez más efectiva, para lograr una interpretación homogénea y correcta del producto representado, así como una disciplina muy valio sa para el estudio de mejoramiento o de creación de nuevos productos.
2.1. Definición técnico
dibujo
Es aquel documento que contiene las formas, dimensiones, tolerancias, acabados, tratamientos tér micos y materiales que forman la o las piezas que en él se representan.
3. TIPOS DE TOLERANCIAS A continuación se tiene un dibujo en el cual se ha tomado en cuenta la normalización actual, par ticularmente en lo concerniente a los estados de superficie y las tolerancias de forma y de posición. l. :t41
t.,
11,1
MAitHOL I'IIIQ!IINIIDO
61
Analizando progresivamente las inscripciones colocadas sobre el dibujo del mármol maquinado se tiene:
R 3,2.
r::-
1" Las indicaciones dadas pertenecen a tolerancias dimensionales, de forma, de posición y de rugosi dad, respectivamente. Las tolerancias son generalmente indicadas sobre un dibujo técnico para especificar: 3.1.
Tolerancia dimensional
Una dimensión lineal. 1
62
1
Tolerancia
=
Dimensión Máxima -Dimensión Mínima.
La explicación detallada de este tema está desarrollada en el capftulo anterior de este manual.
En el ejemplo anterior, la dimensión 45±0.5, tiene por tolerancia: 45.5 mm - 44.5 mm = 1mm 3.2. Tolerancia de forma. Una indicación sobre la forma de las superficies, en este caso, planicidad. Característica
a controlar: Planicidad
IOio.oo51
_ Tolerancia
3.3. Tolerancia de posición. Una indicación de la posición entre dos elementos, en este caso, perpen dicularidad. Característica a Perpendicularidad
controlar:
j_Ljo·%o!
A
j
+-
Elemento de referencia
t Tolerancia
3.4. Tolerancia de rugosidad. Una indicación sobre el estado de superficie, en este caso, de una superficie de verificación. Tolerancia a controlar: + R3 ,2 r-Característica Rugosidad
1
V
VE
Función de la superficie por controlar, verificación.
3.5. Tolerancia angular. Una posición angular.
Tolerancia
= Angulo Máximo -
Angulo Mínimo.
63
3.6. Unidades empleadas
Tolerancia
Unidad
Dimensional Forma Posición
Milímetro Milímetro Milímetro
Angular
Grado Minuto Segundo
Rugosidad
Micrómetros
Símbolo mm mm mm o
'
"
*
pm
*También conocidos como micras o micrones.
3.7. Tolerancias de forma y de posición La superficie F de un paralelepípedo puede estar afectada por tres tipos de tolerancia. • Una tolerancia de forma "a" que limite el defecto de planicidad. • Una tolerancia de paralelismo "b" entre las superficies F y R. • Una tolerancia dimensional "e" que defina las distancias mínimas y má ximas entre F y R.
Definició n La indicación de una tolerancia de forma o de posición sobre una superficie, define en general, una zona de tolerancia más restringida que la zona de tolerancia dimensional y situada en el interior de ella
:'::
..
:.
r..:
.·
..
··. :··
..
... ·.· .·.: .. .·.. ; :
1-
: t=
Not a • Las tolerancias "a" y "b" no afec tan directamente una dimensión de la pieza. • El empleo simultáneo de tres tole rancias "a", "b" y "e", no tienen sentido a menos que: a< b
:
i.:..
..
Q
r
64
Utilidad Con ·el fin de evitar sobrecargar un dibu jo de prescripciones inútiles y costosas,
las tolerancias de forma o de posición no deben ser indicadas sobre los dibujos a menos que impliquen realmente una necesidad funcional. Terminología Línea envolvente-superficie envolvente (de una línea o de una superficie). Es una línea (o una superficie), paralela a la dirección general de la línea (o de la su perficie) considerada, tangente a ésta del lado libre del material.
4. LAS TOLERANCIAS DE FORMA
DEFINICION
4.1. Rectitud --)
ILUSTRACION
ESPECIFICACION
(
1er. Caso. La zona de tolerancia está limitada por un cilindro de diámetro t, si el valor de la tolerancia está precedido del signo (/). Ej. El eje del cilindro cuya cota está uni da al cuadro de la tolerancia, debe estar comprendido en una zona cilín drica de 0.08 mm de diámetro.
2do. Caso. La zona de tolerancia está limitada por dos rectas paralelas a una distancia t una de la otra, si la toleran cia sólo está especificada en un plano. Ej. Una parte cualquiera de una gene ratriz del cilindro que tenga una longitud de 100 mm, debe estar com prendida entre dos rectas paralelas a 0.1 mm una de otra.
65
DEFINICION
3er. Caso. La zona de tolerancia está limitada por un paralelepípedo de sec ción t 1 x t 2 si la tolerancia está especi ficada en dos planos perpendiculares uno con respecto al otro. Ej. El eje de la barra debe estar compren dido en una zona paralelepípedica de 0.1 mm de ancho en la direccción vertical y 0.2 mm en la dirección ho rizontal.
4to. Caso. Si dos tolerancias de rectitud diferentes son especificadas en dos direc ciones para la misma superficie la zona de tolerancia de rectitud de esta super ficie es de 0.05 mm en la dirección indi cada en la vista izquierda y 0.1 mm en aquella indicada en la vista derecha.
4.2. Planicidad
(Q)
La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos a una distancia t, uno del otro. Ej.
La superficie debe estar comprendida entre dos planos paralelos a 0.08 mm uno del otro.
4.3. ( Q)
Circularidad
La zona de tolerancia, en el plano consi derado, está limitada por dos círculos concéntricos cuya diferencia entre sus radios es de t. Ej. El contorno del disco debe estar comprendido en una corona circular de 0.03 mm de ancho.
ILUSTRACION
ESPECIFICACION
66 DEFINICION
4.4. (Ó')
ILUSTRACION
ESPECIFICACION
Cilindricidad
La zona de tolerancia está limitada por dos cilindros coaxiales cuya diferencia entre sus radios es de t. Ej. La superficie considerada debe estar comprendida entre dos cilindros co axiales cuyos radios difieren 0.1 mm.
4.5 Forma de una lz'nea cualquiera (/"""'\) La zona de tolerancia está limitada por dos líneas envolventes de los círculos de diámetro t, donde los centros están situa dos sobre una línea que tiene la forma geométrica correcta. Ej. En cada sección paralela al plano de la proyección, el perfil considerado debe estar comprendido entre dos líneas envolventes de los círculos de diámetro 0.04 mm, donde los cen tros están situados sobre una línea que tiene el perfil geométrico co rrecto.
4.6. Forma de una superficie cualquiera
(C) La zona de tolerancia está limitada por dos superficies envolventes de las esfe ras de diámetro t, donde los centros es tán situados sobre una superficie que tiene la forma geométrica correcta. Ej. La superficie considerada debe estar comprendida entre dos superficies envolventes de las esferas de diáme tro 0.02 mm, donde los centros están situados sobre una superficie que tie ne la forma geométrica correcta.
67
5. LAS TOLERANCIAS DE POSICION
DEFINICION
ESPECIFICACION
ILUSTRACION
5.1.Paralelismo
Ej. 2 Sobre una longitud de 100 mm to mada al azar sobre la superficie superior, todos los puntos de esta superficie deben estar comprendi dos entre dos planos a 0.01 mm uno del otro y paralelos a la super ficie inferior de referencia.
Ej. 3 Si dos elementos asociados son idénticos o si no existe alguna ra zón que justifique la elección de uno de ellos como referencia, indi car la tolerancia como se ilustra.
Superficie con respecto a recta de refe rencia. La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos a una distancia t, uno del otro y paralelos a la recta de referencia.
¡¡o,o1 !Di
IL
tE
\
f'¡o,oi/IDOJ-
L•
----1--
V//.
68 DEFINICION
ILUSTRACION
ESPECIFICACION
Ej. La superficie superior debe estar comprendida entre dos planos a 0.1 mm, uno del otro y paralelos al eje del agujero.
Línea con referencia.
respecto
a
línea
de
1er. Caso. La zona de tolerancia está li mitada por un· cilindro de diámetro t, paralelo a la recta de referencia si el valor de la tolerancia está prece dido del signo (/). Ej. El eje superior debe estar compren dido en una zona cilíndrica de diá metro 0.03 mm paralelo al eje inferior A de referencia.
2do. Caso. La zona de tolerancia limitada por dos rectas paralelas a distancia t, una de otra y paralelas recta de referencia si la tolerancia está especificada en un solo plano.
está una a la sólo
Ej. 1 El eje superior debe estar com prendido entre dos rectas distantes 0.1 mm, paralelas el eje inferior A y colocadas en el plano vertical.
Ej. 2 El eje superior debe estar com prendido entre dos rectas distantes 0.1 mm, paralelas al eje inferior y colocadas en el plano horizontal.
69
DEFINICION
ILUSTRACION
ESPECIFICACION
3er. Caso. La zona de tolerancia está limitada por un paralelepípedo de sec ción t 1 x t 2 paralelo a la recta de refe rencia si la tolerancia está especificada en dos planos perpendiculares uno con respecto al otro. Ej. El eje superior debe estar compren dido en un paralelepípedo de 0.2 mm de ancho en la dirección hori zontal y 0.1 mm en la dirección vertical que es paralelo al eje de referencia A.
5.2 Perpendicularidad
(
_j_ )
Superficie con respecto a un plano de referencia. La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos a una distancia t uno del otro y perpendiculares al plano de referencia. Ej. La superficie vertical debe estar com prendida entre dos planos paralelos a 0.8 mm uno del otro y perpen diculares a la superficie horizontal A de referencia.
Superficie con respecto a una recta de referencia. La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos a una distancia t uno del otro y perpendiculares a la recta de referencia.
70
f,.f i M
DEFINICION
ILUSTRACION
ESPECIFICACION
Ej. La cara derecha de la pieza debe es tar comprendida entre dos planos paralelos a 0.08 mm uno del otro y perpendiculares al eje A de refe rencia.
Línea con respecto a una recta de refe rencia. La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos a una distancia t uno del otro y perpendiculares a la recta de referencia. Ej. El eje del agujero oblicuo debe estar comprendido entre dos planos para lelos a 0.06 mm uno del otro perpen diculares al eje del agujero horizontal A de referencia.
5.3. Inclinación <.L.. ) De una superficie con respecto a un pla no de referencia. La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos a una distancia t uno del otro e inclinados al ángulo espe cificado sobre el plano de referencia. Ej. La superficie inclinada debe estar comprendida entre dos planos para lelos a 0.08 mm uno del otro e incli nados 40° con respecto al plano A de referencia.
71
DEFINICION
lLUSTRACION
ESPECIFICACION
De una superficie con respecto a una rec ta de referencia.
La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos a una distancia t uno del otro e indinados al ángulo espe cificado sobre la recta de referencia. Ej. La superficie inclinada debe estar comprendida entre dos planos parale los a 0.1 mm uno del otro e inclina dos 75° con respecto al eje horizontal A de referencia.
@ 1
1
De una línea con respecto a una recta de referencia. La zona dP toleraneia está limitada por dos rectas paralPlas a una distancia t una de la otra P inclinadas al ángulo es pecificado sobre la recta de referencia. Ej. El eje del agujero debe estar com prendido entre dos rectas paralelas a 0.08 mm una de la otra e inclinadas 60° con respecto al eje horizontal de referencia.
5.4. Localizació n (De una llnPa)
(-$-)
La zona de tolerancia está limitada por un cilindro de diámetro t cuyo eje está en la posición teórica de la línea consi derada si el valor de la tolerancia está precedido del signo (/). Ej. El eje del agujero debe estar com prendido en una zona cilíndrica de diámetro O .08 mm cuyo eje está en la posición teórica especificada de la línea.
7 2 DEFINICIO N
5.5. d (De punto)
Concentricida
(@) un
La zona de tolerancia está limitada por un círculo de diámetro t, cuyo centro coincide con el punto de referencia. Ej. El centro del círculo cuya cota está unida al cuadro de la tolerancia, debe estar comprendida en un círculo de 0.01 mm de diámetro, concéntrico al centro del círculo A, tomado co mo referencia.
5.6. Coaxialidad (@) (De una línea o de un eje) La zona de tolerancia está limitada por un cilindro de diámetro t, cuyo eje coin cide con el eje de referencia si el valor de la tolerancia está precedido del signo (/) Ej. El eje del cilindro, cuya cota está unida al cuadro de la tolerancia, debe estar comprendido en una zona cilín drica de 0.08 mm de diámetro, co axial al eje de referencia AB. 5.7. Simetr{a (-:::=-)
(De un medio)
plano
La zona de tolerancia está limitada por dos rectas paralelas o por dos planos pa ralelos distantes t y dispuestos simétrica mente con respecto
ILUSTRACIO ESPECIFICACION N al eje (o al plano) de referencia si la tolerancia sólo está espe cificada en un plano. Ej. El eje del agujero debe estar com prendido entre dos planos paralelos a 0.08 mm uno del otro, dispuestos simétricamente con respecto al plano de simetría común a las ranuras de referencia .\ y B.
t tlt
73
6. TOLERANCIA DE ALABEO ( /
)
Para las superficies de revolución y en especial aquellas que pertenecen a piezas que funcionen gi rando alrededor de su eje, las tolerancias de forma y de posición anteriormente vistas, son ventajosa mente reemplazadas por la tolerancia de alabeo. Esta forma de tolerancia da una idea más directa sobre los criterios de aptitud de empleo y de verificación entre puntos siempre y cuando se le utilice correctamente, pues en ella están implícitas otras tolerancias. La tolerancia de alabeo representa la variación máxima admisible del desplazamiento, sea radial o axial, del elemento por controlar durante una vuelta completa alrededor del eje de referencia. Es necesario hacer notar que en el caso de una especificación de alabeo, el valor registrado es un valor global en el cual están incluidos los defectos de circularidad y coaxialidad para el alabeo ra dial y los defectos de planicidad y perpendicularidad para el alabeo axial. Ver figuras siguientes.
-
1
74
j
El alabeo axial no debe ser mayor a 0.5 mm sobre cada circunferencia de la super ficie considerada, durante una vuelta com pleta alrededor del eje de referencia D.
[l] axial
E.e
JI/,., ,¿.,;,
.J>
En el caso de una especificación de coaxialidad es necesario que para determinar con exactitud, el defecto real; se aislen al máximo los defectos de circularidad (ovalización, poligonización, etc.). En el caso de una especificación de perpendicularidad es necesario que para determinar con exactitud el defecto real, se aisle al máximo el defecto de planicidad. 2 La tolerancia de alabeo puede limitar los defectos de circularidad, coaxialidad, planicidad y perpendicularidad a condiC'ión que la suma de ellos no la exceda. DEFINICION
6.1. Alabeo radial /r )
ESPECIFICACION
ILUSTRACION
(
La zona de tolerancia está limitada en cada plano perpendicular al eje de refe rencia por dos círculos concéntricos centrados sobre dicho eje donde la di ferencia entre sus radios es de t.
-3-- -r-- --- '1
Ej. El alabeo radial no debe ser mayor a 0.1 mm en cada plano de medición
t+ -------
dor del eje común (de referencia) de las superficies A y B.
6.2. Alabeo (/a )
axial
La zona de tolerancia está limitada para cada punto de medición, por dos circun ferencias a una distancia t una de la otra sobre el cilindro por controlar.
Ej. El alabeo axial no debe ser mayor a 0.1 mm sobre cada cilindro por controlar durante una revolución completa alrededor del eje de la su perficie D. 2 Se utiliza este término para expresar la cualidad de superficie plana.
t
-3---
c,"/,",d,o
tk
,., ;,é,ó;.,
,..... +- ----- ---
-
D
75
-l
O'l
lo
--
Tabla 111.1. ·Tabla guía para la selección de las tolerancias de formas y posición Ra
FUNCIONES
EJEMPLOS
L.
.!:l
o :!?
o
·¡o 1-
o
·¡:
Superficies brutas sin contacto
'
¡;.m
25 12.5
contacto fijo
en%
en%
:"
0
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Transmisiones controladas a mano, posicionamiento
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Centrado, guiado, superficies en rozamiento a baja y mediana velocidad
Engranes (árboles, agujeros, superficies particulares) caras de pistón. Tambores de freno, cojinetes de bronce, dientes de engranaje, muñones, superficies deslizantes. Cojinetes, pistones, cilindros, ensambles forzados, asientos de válvula, cojinetes antifricción, piezas deslizantes, muñones.
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pulidas de estanqueidad sin junta.
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Superficies en rozamiento a alta velocidad, hermeticidad,
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Soportes de cigüeñal, árboles de leva, vástagos de válvula, levas, cilindros de bomba hidráulica, cojinetes, guías de máquina-herramienta, pivotes. Superficies de control, pie de rey, cojinetes, herramientas de precisión, superficies
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alta precisión
Contactos de calibres, planos de apoyo comparadores. Planos de apoyo, bloques patrón acabado espejo.
o 0.05 0.025
ccm =con cambio de montaje(**¡ scm =sin cambio de montaje (*) Los valores de la tabla están dados en mm, a menos que se especifique otra cosa.
7..CONCLUSIONES 7.1. Cómo fijar el valor de la tolerancia Se fija estudiando el dibujo de proyecto para determinar que las tolerancias funcionales sean dimen sionales, de forma, de posición o de estado de superficie. La tolerancia funcional es el resultado obtenido del estudio para mantener entre dos límites bien definidos, un juego entre las dos superficies terminales, de un conjunto de varias piezas en con tacto unas con las otras. Una vez que es determinado el valor de la tolerancia funcional en el departamento de proyectos, éste pide al departamento de métodos que haga lo necesario para que se fabrique con las tolerancias especificadas, que son respetadas o eventualmente modificadas de común acuerdo, en función del grado de precisión de las máquinas y en general de los medios de producción disponibles.
7.1.1. Grado de precisión de producción de las máquinas El grado de precisión de producción es una característica muy propia y particular de cada máquina, pues aun siendo de la misma marca y el mismo modelo generalmente es distinto. Para conocer el grado de precisión de producción de las máquinas o sea las tolerancias de for ma, de posición y de estado de superficie que se puede esperar de cada una de ellas, se hacen dos pruebas fundamentales. -En la recepción; verificación del estado geométrico general de las máquinas. -Para la producción; se fabrican piezas en cada una de las máquinas para después medir los defectos obtenidos en las piezas. Es un camino largo y costoso que la mayoría de las veces no se quiere llevar a cabo en una industria, pero si se desea realmente conocer el grado de precisión de producción de las máquinas, es aconsejable hacerlo. Se debe tomar en cuenta que la precisión de producción de las máquinas varía con el tiempo, el uso y el trabajo en general, por lo que se recomienda hacer una medición de la variación de los defectos de ellas en forma periódica. Para llevar a cabo las mediciones que van a determinar la magnitud de los defectos de las má quinas se requiere de un laboratorio de metrología que va a ser el que determine, si las piezas que se producen en dichas máquinas, están dentro o fuera de tolerancia. Se puede también pensar en adquirir máquinas cuyo fabricante desde un principio garantice que los defectos de forma y posición obtenidos en las piezas que en ellas se fabriquen es de un valor inicial dado conocido, lo que evitaría hasta cierto punto la adquisición del material de metrología. Es un problema de rentabilidad y política de la empresa, pues se pueden adquirir máquinas corrientes y un buen laboratorio de metrología (un error conocido no es peligroso) o bien, máqui nas de gran precisión y sólo algunos instrumentos de medición.
7.2. Cómo lograr el valor de la tolerancia Se logra escogiendo cuidadosamente el orden en que van a intervenir los procesos, las máquinas, las herramientas y los dispositivos de sujeción que se utilizan para producir una serie de piezas. Para lograr respetar el valor de la tolerancia existen los departamentos de: -Métodos, para indicar el orden de intervención de los medios de producción. -Fabricación, para hacer apropiadamente las piezas.
77
7.3. Cómo controlar el valor de la tolerancia Se hace utilizando instrumentos de medición cuya simplicidad o complejidad dependen del tipo de pieza, tolerancia, número de mediciones por hacer y ritmo de control. Cuando se tienen que hacer varias mediciones, la pieza es compleja y el ritmo de control no es unitario sino en serie, se acostumbra proyectar dispositivos de control que puedan cumplir con las condiciones anteriores. Finalmente el equipo que se adquiera es función del tipo de pieza y tamaño de los lotes que se quieran controlar, aunque un laboratorio de metrología bien equipado y con el elemento humano adecuado puede siempre servir como un medio de juicio muy útil para dictaminar si una pieza, apa rato o máquina está dentro de las tolerancias geométricas de funcionamiento especificadas, o no.
BIBLIOGRAFIA Association Peugeot-Renault, Tolerances de forme et de position, Norme 00.5.870. A. France, Peugeot-Renault, 1973. Centre de formatiori professionnelle technique, Pour mieux comprendre un dessin technique. France, Service 0720, 1974. A. Chevalier, Guide du dessinateur industrie!, Classiques Hachette, 7a. ed., 1969, París. Degoulange F., Pasquet R., Vacquer R., La cotation fonctionnelle, France, Classiques Hachette. 1971. Norelem Industries S. A., Elements Norelem pour montages de controle, 1976 A., 91400, Orsay, Norelem, 1976. Norma ISO R 1101, Tolerancias de forma y de posición, la. ed., 1969, Suiza. S. A. Villanueva P., Medición de los defectos de forma y de posición, Editorial E.S.I.M.E., la., 1978, México.
78
. Capítulo IV
MEDICION DE LOS DEFECTOS DE FORMA Y DE POSICION
CONTENIDO l.Medición de defectos de: 1.1. Rectitud 1.2. Planicidad 1.3. Circularidad 1.4. Cilindricidad 1.5. Paralelismo 1.6. Perpendicularidad
l.7. Inclinación 1.8. Alabeo 1.9. Simetría 1.10.
Localización
Bibliografía
l. MEDICION DE DEFECTOS 1.1. De Rectitud Verificación de la rectitud de. una cara de ranura de cola de milano, con la ayuda de un comparador de carátula (3). El rectimar (2) permite verificar rápidamente y con una gran precisión la rectitud de caras so bre piezas (4) o dispositivos de control, usándolo sobre mármoles (1), mesas de máquinas u otras superficies de referencia.
3
1.2. De Planicidad Verificación de la planicidad de una de las caras de una pieza. El dispositivo (2) permite verificar rápidamente y con una precisión que es función del com parador de carátula utilizado (3), la planicidad de la pieza (1). La medición del defecto de planicidad se determina con las lecturas tomadas del comparador, al "pasear" el dispositivo sobre la superficie.
81
1.3. De Circularidad El e'}uipo ilustrado enseguida ayuda a determinar con gran precisión el error de circularidad existen te en la pieza mostrada, dependiendo de la escala de amplificación utilizada para medir el defecto. Para obtener el diagrama resultante y poderlo interpretar: -Colocar a la pieza (1) sobre el porta-pieza (2). -Alinear el eje del mandril de precisión (3) con el de la pieza. -Poner en contacto el palpador (4) con la pieza. -Hacer funcionar el motor axial (5) para: • • • • •
Enviar la señal del palpador al amplificador (6). Pasar la señal del amplificador al analizador (7). Regresar la señal del analizador al amplificador. Enviar la señal analizada y amplificada al registrador (8) para obtener el diagrama (9). Trazar dos círculos concéntricos sobre el diagrama resultante.
Los radios de dichos círculos deberán pasar uno por el punto más alejado del centro sobre el trazo del diagrama y el otro por el punto más cercano al centro del mismo trazo. El defecto de circularidad "t" estará dado por la diferencia entre los radios de los dos círculos concéntricos, multiplicada por la escala utilizada para obtener el diagrama.
t
9
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82
1.4. De Cilindrioidad
Figura IV.1
Para medir el defecto de cilindricidad de una pieza puede utilizarse un montaje como el mostrado en la Figura IV .l. La pieza (1) está montada sobre dos ves (2) y es empujada por un tope de resorte, contra una bola contenida en un tope fijo (3); (también puede montarse entre puntos). El palpador (4) del comparador de carátula (5) se apoya sobre la generatriz superior, y la base del comparador (6) se hace deslizar contra una regla de referencia (7) alineada paralelamente a los puntos o al eje de las ve. La desviación de la aguja marca el defecto de rectitud de la generatriz. Si la desviación es idéntica en todas las posiciones de la pieza (Figura IV.2), el defecto de cilin dricidad consiste en las diferencias de diámetro, pero el eje es rectilíneo. Si la desviación cambia de sentido para dos posiciones opuestas de la pieza (Figura IV.3), el defecto de cilindricidad consiste en los defectos de rectitud del eje y de las generatrices. d
D
Figura IV.2
Figura IV.3
1.5. De Paralelismo Verificación del paralelismo de la cara interior de una ranura con la ayuda de: • Base para comparador de carátula. • Comparador de carátula. • Regla de referencia.
• Mármol de referencia.
83
Estos elementos permiten verificar rápidamente y con una precisión que es función del com parador de carátula usado (4), el paralelismo de cualquiera de las caras interiores de las ranuras (2) con respecto a la cara de referencia que está en contacto con el mármol (1). La medición del defecto de paralelismo, se determina con las lecturas del comparador, al des lizar paralelamente la base (3) apoyada sobre la regla (5) y el mármol.
1.6. De Perpendicularidad Verificación de la perpendicularidad (o del ángulo a) con la ayuda de: • • • • •
Pieza por verificar (mármol de mesa). Comparador de carátula. Carro isostático. Mármol de referencia. Escuadra patrón.
Una escuadra patrón triangular (5) puede ser equipada con un comparador de carátula (2) montado en un carro isostático (3), para poder hacer la medición del defecto de perpendicularidad del canto del mármol (1), con respecto a la referencia (5), de una manera rápida y precisa. Este mé todo es muy propio para cuando se tiene que verificar una serie grande de piezas .
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11
11
1.7. De Inclinación Para medir el defecto de inclinación de la superficie "S1" de la pieza, puede usarse un montaje como el ilustrado enseguida. La pieza está montada sobre la regla de senos (1), que sirve para colocar en posición horizontal la superficie (S1), con ayuda del comparador de carátula (3), su soporte (5), y galgas de diferentes dimensiones (4), sobre el mármol (6). La colocación de la superficie "S1" en posición horizontal se hace; colocando tantas galgas como sea necesario, debajo del cilindro lA de la derecha del dibujo, hasta lograr que el comparador no indique desviación en los dos extremos de la superficie "S1". 84
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El defecto de inclinación lo da, la combinación de la lectura del ángulo a 1,deduciéndolo de la fórmula: a1 = a2
por ser ángulos alternos internos. (mm) a 1 = a = a = ang sen H (mm) 100 2
a=
sen
ang
de las medidas de las galgas (mm)
100 (mm)
100 =Constante que depende de la regla de senos que se utiliza. La lectura de la variación de la posición de la aguja del comparador, al viajar a lo largo de la superficie 81 por controlar, da un segundo resultado, que en combinación con el ángulo a encon trado, muestra el defecto de inclinación de la superficie "81" de la pieza, con respecto a "82".
1.8. De Alabeo 1.8.1. De Axial
Alabeo
Al girar la pieza (1) sobre los bloques en ve (2) y colocando el comparador (3) en la posición indi cada, se lee en la máxima variación de este último la magnitud del alabeo axial de la cara A con respecto al eje BB.
85
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1.8.2. De Alabeo Radial
Al girar la pieza (1) sobre las "ves" de apoyo (2) se lee en el comparador (3) el doble de la mayor distancia radial existente entre dos ejes paralelos (circularidad y coaxialidad). De manera semejante en el caso de una sección plana indica el doble de la mayor distancia existente entre dos centros (circularidad y concentricidad). El valor del defecto, es el indicado por el mayor abatimiento de la aguja del comparador, divi dida entre dos, al hacer la lectura en ambos extremos del cilindro (4).
11AAMOL
86
OE
VERIFICACION
1.9. De Simetr(a Caso de una ranura de cuña en un árbol: a) Colocar el árbol (1) sobre un mármol (2) y fijarlo con plastilina (3) haciendo que uno de los planos laterales del cuñero quede paralelo a la superficie del mármol. Hacer esto con la ayu da de un comparador de carátula (4) y su base (5). Ver Figura IV.4. b) Colocar un apilamiento de galgas (6) hasta que la superficie superior de la última sea copla nar con la superficie S1 del cuñero. Este arreglo de galgas da la cota H 1 • e) Girar el árbol 180° con respecto a su eje de revolución y repetir lo estipulado en los incisos a y b para obtener la cota H2 de la superficie S2 • Ver Figura IV.5 d) El defecto de simetría es numéricamente igual a la diferencia que exista entre H 1 y H2 •
Figura JV.4
Figura IV.S
87
1.10 De Localización
Se puede hacer, usando un "medidor de entre centros" (1) basado en el principio siguiente: Se suman mecánicamente las cotas mayor y menor tomadas entre los bordes de los agujeros. Como el espacio entre las marcas de la escala es el doble del normal, la suma de las cotas mayor y menor se encuentra dividida de manera que es posible leer directamente sobre el vernier la cota entre ejes de los dos agujeros.
El procedimiento para hacer la medición es como sigue: l. Estando inmovilizada la quij...Lda izquier da contra el tope del extremo de la regla, abrir la quijada derecha hasta que su pata toque el interior derecho del agujero (cota máxima).
2. Hacer que la quijada izquierda toque a la quijada derecha y bloquear la primera. 3. Abrir la quijada derecha hasta que su pata toque el interior izquierdo del agu jero (cota mínima). 4. Finalmente, leer el entre eje buscado, directamente sobre la regla con la ayu da del vernier.
BIBLIOGRAFIA Catálogo Instrumenta de mesure, Sociedad Unital, Carl Mahr Kossuth, S.A., París, 1976. Catálogo Elements Norelem pour montages de contrOle, Norelem, París, 1976. Metrologie A. Dupont y A. Castell, Desforges, París, 1974. Apuntes Metrologie Mécanique, L'abbe Cayere- Elag, Grenoble, Francia, 1976.
88
Capítulo V
RUGOSIDAD 1
1
CONTENIDO
l. Objetivo 2. Características que definen al estado de superficie 3. Análisis de una superficie 4. Sistemas que existen para medir la rugosidad 5. Elementos del signo del estado de superficie 6. Rugosidad obtenida por diferentes procesos y sus aplicaciones 7. Promedios de rugosidad obtenible por diferentes procesos Bibliografía
l. OBJETIVO Definir qué es la rugosidad, a qué grupo de características pertenece, su importancia, procesos para obtenerla en sus diferentes grados y manera de cuantificarla.
2. CARACTERISTICAS QUE DEFINEN AL ESTADO DE SUPERFICIE Todas las superficies de las piezas fabricadas, presentan irregularidades que son función del material y del proceso de maquinado. Independientemente de la manera en que las características de una superficie son obtenidas, su representación se hace generalmente amplificando el trazo de esta superficie sobre un plano de inter sección normal a la misma. Los perfiles así obtenidos consisten en todos los casos, en una serie de crestas y valles que se separan de manera más o menos irregular sobre la intersección del plano de corte y la superficie geométrica teórica definida en el dibujo. La tabla siguiente muestra los diferentes tamaños de las irregularidades a considerar. (Tabla V .l.) Sólo son tomados en consideración los cortes planos, obtenidos por palpado rectilíneo. Los palpados circulares o cortes cilíndricos están fuera del campo del presente trabajo.
3. ANALISIS DE UNA SUPERFICIE Si se corta normalmente una superficie por un plano, se obtiene una curva llama da perfil de la superficie. Es a partir de este perfil que se analizan los diferentes defectos. Se clasifican los defectos geométricos en cuatro órdenes: -Defecto de primer orden: Son los defectos de forma. Por ejemplo: desviaciones de rectitud, de circularidad, etc.* -Defectos de segundo orden: Se caracterizan por una línea ondulada. Se obtiene trazando la línea envolvente su perior que pasa por la mayoría de las crestas. *Ver Capítulo 111.
91
TABLA V.1
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Designación
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Ilustración
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Defecto de forma (o de posición si está referido a otro elemento)
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Origen
o
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-Calidad de la máquina -Mala fijación de la pieza o herramienta -Deformación de la pieza y /o de la herra· mienta durante el trabajo
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(Periódica)
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Rugosidad (Periódica)
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5
Grietas Marcas Picaduras Surcos Etcétera (No periódicas)
de
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en
-Estado de superficie de la herramienta -Vibración de alta frecuencia de la pieza
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frecuencia de la pieza y/o de la herramienta
y/o de la herramienta
Cl
·e
2
-Trazo geométrico de la herramienta (Avance)
3
"
-Vibración de baja
Ondulación
Superficie real
1a5
92
-Heterogeneidad del material -Accidentes de manipulación
obtenida
- Defectos de tercer orden: Caracterizan la rugosidad de la superficie. Los defectos de tercer orden son defec tos constituidos por crestas o valles. Los defectos de cuarto orden son defec tos no pertódicos constituidos por arran camientos, fracturas, etc.
Escala
3.1. Criterios geométrico
s
del
en pm
estado
t
Estos criterios relacionan los defectos geométricos del segundo al cuarto orden. El estudio se limita a los criterios más usados en la industria. La unidad de medición para estos criterios es el micrómetro (J.Lm) 1J.Lm = 0.001 mm= 40 J.Lpulg. 1J.Lpulg = 0.025 J.Lm == 0.000 025 m
3.1.1. Criterios físicos - Profundidad media de la ondulación W Es el promedio de las distancias cresta-valle de las desviaciones de segundo orden. w W¡+ ...Wn
cuando n;;;;. 3
n
- Profundidad media de rugosidad R Es el promedio de las distancias cresta-valle de las desviaciones de tercer y cuarto orden. R R 1 +. · .+Rn n
cuando n;;;;. 8
Prácticamente se puede trazar la línea envolvente inferior que pase por la mayoría de los valles. La profundidad media de rugosidad R es el promedio de las distancias entre las envolventes superior e inferior. Profundidad máxima de rugosidad Rm áx Es la distancia máxima entre un valle y una cresta adyacentes, cuando se ha localizado a aque lla que presenta la mayor desviación de tercer y cuarto orden.
-
- Paso de la ondulación Aw Es el promedio de las distancias cresta-cresta de las desviaciones de segundo orden: cuando n ;;;;. 3 Awl + ... Aw +Awn - Paso medio de Rugosidad AR
n
Es el promedio de las distancias cresta-cresta de las desviaciones de tercer y cuarto orden.
n
cuando n;;;;. 8
El paso promedio de rugosidad es función del avance por revolución de la herramienta o de la pieza. 93
3.1.2. Criterios estadísticos Para estudiar estos criterios se establece un registro gráfico. La curva se obtiene tomando como referencia un sistema "xy" de coordenadas rectangulares: • sobre el eje ox, las abscisas "x" medidas según la longitud de evaluación. • sobre el eje oy, las ordenadas "y" correspondientes entre el perfil medido y el eje ox. Profundidad Rp
de
Escalas en
J' m
,j
ltud de evaluaciÓn
.,
aplanamiento
Es el promedio aritmético de todas las distancias "y" definidas en el párrafo anterior.
Rp
=
1
y
dx
Yo + ·• • + Yn Rp ----
Escalas n
n
Rp representa la ordenada de una línea media tal, que la suma de las superficies S1 situadas en un mismo lado de ella, y la suma de las superficies S2 situadas del otro lado, son iguales.
p•
., y
Desviación media aritmética Ra con respecto a la línea media. Se traslada el eje x de manera que se confunda exactamente con la línea me<:IW.. Sea OX y OY el nuevo sistema de ejes. Ra es igual al promedio aritmético, calculado sobre la longitud de evaluación del valor absoluto de la ordenada y de cada punto de la curva registrada y el eje OX.
Raíz media cuadrática (RMS) con respecto a la línea media
RMS=
Ll=O
n
4. SISTEMAS QUE EXISTEN PARA MEDIR LA RUGOSIDAD Los métodos de examen de la rugosidad de las superficies, pueden ser divididos en dos grupos: -Examen visual (directo).
- Procedimiento por palpadores (indirecto).
94
Al primer método pertenecen: - El proceso de las rendijas luminosas con regla patrón "paso de luz" (cualitativo). -Proceso por comparación al microscopio (cualitativo). -Proceso de secciones luminosas de Schmaltz (cuantitativo). - Interferómetro (cuantitativo). -Etcétera. Todos estos procedimientos tienen el inconveniente de ser más o menos lentos y poco prácti cos para utilizarse en producción. No serán tomados en consideración en el presente trabajo. 4.1. Procedimiento viso-táctil El procedimiento de observación viso-tactil por comparación utilizando placas-patrón es un proceso empírico más cualitativo que cuantitativo, pues las placas materializan los valores del estado de su perficie. Para cada tipo de maquinado se han realizado varios patrones de rugosidad diferentes. Cada patrón representa un valor de rugosidad y están agrupados por placas, que son la fiel reproducción de piezas maquindas. Son obtenidas por un proceso de electroformado. Para la buena estimación de la rugosidad de una pieza por comparación con las placas-patrón, se necesitan las condiciones siguientes: - La iluminación ambiental debe ser buena, de preferencia luz natural. -Una pieza de un cierto maquinado debe ser comparada con una placa-patrón del mismo maquinado. - El paso de la rugosidad debe ser comparable al de la placa. - De manera general, la estimación debe hacerse simultáneamente a la vista y al tacto; en cambio las superficies finamente rectificadas serán estimadas visualmente, ya que el tacto ya no ayuda a percibir la rugosidad. - Se buscará el mejor ángulo de reflexión de la luz. 4.2. Lista de placas patrón existentes en Francia Rugotest No.
Número de patrones contenidos
Maquinado
Rugosidad R en t.tm 16 4 3.2 0.32 0.25 0.25
a a a a a a
50 63 50 8 2 1.6
27
Fresado cilíndrico Fresado frontal Torneado Rectificado Lapeado Super acabado
2
6
Esmerilado manual
4 a 125
3
18
Grana liado
4 a 125
101
6
Cepillado
3.2
102
6
Torneado
1.6 a 50
103
6
Fresado frontal
104
8
Rectificado plano
0.16 a 20
105
8
Rectificado ci 1 índrico
0.16 a 20
2
a 100 a 63
95
4.3. Procedimiento por palpadores Los aparatos con palpador forman el segundo grupo principal de los aparatos para controlar las su perficies, pero el hecho de querer caracterizar un complejo estado de superficie, por un número restringido de criterios constituye un proceso simplificador que implica un cierto número de pre cauciones, tales como: - La elección de los lugares representativos de palpado de toda la superficie medida. - La elección de una referencia representativa de la serie de piezas maquinadas (entre dos afilados, por ejemplo). Sin embargo, la medición de los valores del estado de superficie es más delicada que la medi ción dimensional y la obtención de resultados correctos, requiere: - Una elección juiciosa del aparato. -Un preparado y calibrado correctos. - Un mantenimiento adecuado. -Una preparación adecuada de la pieza por medir. - Un manejo cuidadoso Finalmente, la interpretación de diagramas puede representar algunas dificultades. Debido a la importancia que tiene este procedimiento de palpado por aparatos electro-mecá nicos, para conocer los diferentes criterios del perfil del estado de superficie, se desarrollará un trabajo que será sujeto de otras notas técnicas para explicar lo relativo a este tema.
5. ELEMENTOS DEL SIGNO DEL ESTADO DE SUPERFICIE El signo
sirve para indicar:
1 Valor numérico de la rugosidad permitida. 2 Valor numérico de algún otro criterio de perfil de estado de superficie (W, Aw, Aa o Rmáx). 3 Proceso de fabricación empleado para generar la superficie. 4 Abreviatura que indique la función de la superficie (Ver Tabla V.2). La utilización del signo está ilustrado esquemáticamente por las figuras siguientes:
------;l
1
R 0.'3-0,Z5 Lapead
.w 0,10
Figura V.1
J?])
l 1
RlJ Figura V.2
96
Los signos pueden ser colocados: -Sobre una generatriz de la superficie (Figura V.1) -Sobre las líneas de referencia (Figura V.2) La lectura del símbolo encerrado en línea mixta de la Figura V.1 es la siguiente: -La rugosidad R debe estar comprendida entre 0.63 y 0.25 JJ.m. -La amplitud de la ondulación W, debe ser inferior o igual a 0.10 ¡.J.m. - Maquinada por lapeado. - Superficie de rozamiento por deslizamiento. 5.1. Codificación de las diferentes funciones de las superficies TABLAV.2 Función Superficie
Referencia
Designación
Abreviatura
Con desplazamientos relativos
01 02 03 04 05
Rozamiento por deslizamiento. Rozamiento por rodamiento. Resistencia al aplastamiento. Rozamiento lubricado. Hermeticidad dinámica.
RO RR RA RL HD
Con ensamblado fijo
06 07 08 09
Hermeticidad estática. Ensamblado fijo. Ensamblado fijo sometido a esfuerzos. Adherencia (pegado).
HE EF EE AD
10 11 12 13 14
Depósito electro! (tico. Verificación. Recubrimiento (pintura).
DE VE RE
Resistencia a los esfuerzos alternos. Corte de viruta (filo).
cv
Sin esfuerzos Con esfuerzos
EA
6. RUGOSIDAD OBTENIDA POR DIFERENTES PROCESOS Y SUS APLICACIONES A continuación se describen las diferentes superficies normalizadas en cuanto a grado de rugosidad se refiere, así como también su modo de obtención y aplicación.
6.1. superficie
¡
Ra
12.5 La
Esta superficie es muy rugosa, con maquinado burdo, resultado de cortes muy profundos, con avances muy rápidos en fresado, torneado, cepillado y barrenado, así como por corte con disco abra sivo o con soplete automático, por aserrado, moldeado mecánico en arena y forjado manual. Las superficies de este tipo pueden ser usadas en partes que no son críticas desde el punto de vista de vibraciones, fatiga o concentraciones de esfuerzo. En trabajo pesado, pueden ser usadas donde las tolerancias que se requieren no son pequeñas o para ensambles atornillados o remachados donde no sea necesaria un área de contacto unüorme. 97
6.2. R.j
lA
superficie
Esta superficie definitivamente muestra las marcas de la herramienta que resultan de un avance rá pido produciendo un terminado de maquinado medio. Esta superficie puede ser producida por cepi llado, taladrado, esmerilado burdo, por limado de desbaste, por disco abrasivo medio, por lijado burdo con máquina, estampado en caliente y operaciones semejantes. Los rayones causados por las virutas no serán causa de rechazo, siempre y cuando no sean excesivos en tamaño y número. Esta superficie generalmente es la más usada, normalmente se especifica en todas las aplicacio nes de aviación donde los esfuerzos, apariencia, condiciones de operación y diseño requeridos lo permiten. Puede ser usada como una superficie rugosa para aluminio y otras aleaciones ligeras, y como una superficie de corte para elementos extruidos tales como clips, abrazaderas, seguros, etc. Se usa en acero y aleaciones duras donde se requiera una sensibilidad moderada a la concentración de esfuerzos, en ranuras y muescas, pero donde un terminado rugoso sea tolerable. Se usa para super ficies sujetas a tensión moderada y para las partes exteriores de trenes de aterrizaje y soportes hi dráulicos. La superficie de Ra 6.3 m puede ser usada sobre partes interiores donde un terminado me dio de maquinado es aceptable, sobre partes estructurales que tengan un margen normal de seguridad que no sea crítico en fatiga, y en agujeros muy profundos que no requieran un terminado especial para propósitos funcionales. Puede usarse en trabajo pesado cuando se requiere contacto superficial uniforme. 6.3. La superficie Ra
3.2
1
Esta superficie tiene un acabado semiliso que resulta cuando se usan velocidades de corte relativa mente altas y avances pequeños con cortadores bien afilados. Todos los métodos de maquinado directo producen este acabado sin mucha dificultad incluyendo al esmerilado burdo con muela o con disco abrasivo y el limado manual. El moldeo en molde permanente, a la cera perdida o en cáscara, dejan comúnmente un acabado de este tipo. Esta superficie es adecuada para usarse en ensambles a presión sobre partes principales o estruc turas primarias sujetas a cargas ligeras y a vibración, si aquellas no están sujetas a grandes esfuerzos. Es demasiado burda para superficies deslizantes excepto donde el movimiento es lento y las cargas son ligeras o en maquinaria pesada donde la precisión no es importante. No es muy satisfactoria cuando se requieren ajustes precisos pero es adecuada para acoplar superficies de partes de máquina que se deben sujetar, con tomillos o remaches y que no exista movimiento entre ellas. 6.4. La superficie Ra
1.6
1
Esta superficie es mejor que la semilisa y resulta cuando las condiciones de maquillado permiten remover gran cantidad de material en la unidad de tiempo con velocidades relativamente altas y avances muy pequeños. Esta superficie es fácil de obtener por laminado, brochado, rectificado cilín drico o plano, pero es más difícil por métodos de maquinado no abrasivos. Es adecuada para ajustes precisos o para partes sometidas a esfuerzos, excepto para árboles rotatorios, ejes y partes sujetas a alta vibración.
98
También sirve para barrenos sin maquinado posterior, de partes sometidas a grandes esfuerzos sujetas a vibración y para partes estructurales obtenidas de elementos extruidos o de placas de más de 6 mm de espesor. 6.5. La
superficie
Ra 0.8
Esta superficie corresponde a un terminado de maquinado muy fino, con buril de carburo o de dia mante, a un terminado medio de rectificado cilíndrico con grano de 40 a 120, al estirado en frío, rimado, brochado o bruñido. Este terminado de superficie en el caso de partes torneadas es general mente obtenido quitando manualmente las marcas de la herramienta con lija de agua. Sobre partes planas, se puede obtener una superficie equivalente por chorreado con arena seca, con granalla o por maquinado por electroerosión. Cuando se especifica un acabado de superficie Ra 0.8 t.tm o mejor, se debe pensar detenida mente si es verdaderamente necesario, pues el costo se eleva bastante. Este terminado es usado cuando la concentración de esfuerzos es alta o cuando la superficie de partes cilíndricas externas están sometidas a grandes esfuerzos por cargas ligeras o sujetas a vibración. Este acabado de super ficie difícilmente se obtiene por torneado, fresado u otra operación similar de maquinado, pero es relativamente fácil de obtener por rectificado sin centros, cilíndrico o plano, es muy utilizado en acero endurecido y puede ser usado para rodamientos donde el movimiento no es continuo y las cargas son ligeras, suponiendo que actúan en la dirección del movimiento. Si se requiere un terminado de Ra 0.8 t.tm puede ser especificado para piezas sujetas a esfuer zos, excepto miembros a tensión extrema como pernos de montaje de máquinas. 6.6. La superficie Ra
0.4
j
Esta superficie puede obtenerse por un rectificado fino cilíndrico o plano con grano de 120 a 400, rimado muy suave, pulido con banda abrasiva, chorreado con arena seca o húmeda, maquinado por electroerosión, honeado o !apeado burdos. Este terminado es rara vez usado, excepto cuando la lisura es de vital importancia para el mejor funcionamiento de la parte. Aplicaciones típicas son: rodamientos de árboles que giran rápidamen te, rodamientos con mucha carga, miembros sujetos a tensiones muy elevadas, alojamientos de aro sellos estáticos, partes deslizantes en contacto con arosellos dinámicos, superficies de contacto de la ranura del anillo de émbolos y aplicaciones similares. 6.7. La superficie Ra
0.2
j
Esta superficie es producida por un rectificado cilíndrico muy fino, micro-honeado, honeado, !apea do o pulido con banda abrasiva. Deberá ser especificada sólo donde los terminados burdos son conocidos definitivamente como inadecuados; las superficies interiores honeadas de cilindros hi dráulicos y los sellos metálicos de válvulas, por ejemplo. La calidad de superficies con menos de Ra 0.2 t.tm, no se debe juzgar por su apariencia, pues su terminado puede ser brillante o mate dependiendo del método usado para obtenerla. La compara ción precisa de los terminados, requiere, ya sea "sentir" la superficie o medirle su rugosidad con un instrumento. 99
En muchos casos, el costo adicional de superficies terminadas finamente es debido a que en realidad los procesos adecuados para la preparación de superficies finas son verdaderamente pobres para la remoción del material. Un rectificado aRa 0.2 J,tm, por ejemplo, es justamente un rectificado fino comercial deseable para una operación dada. Para producir un rectificado mejor o una superfi cie igualmente fina por otros medios, se requiere que las partes sean medidas antes de la operación de terminado.
6.8.
R.
La
superficie
j
Esta superficie es normalmente producida por honeado, lapeado, superacabado abrillantado, pulido electrolítico o pulido con banda abrasiva muy fina. La superficie de 0.1 J,tm Ra de rugosidad se re quiere en áreas donde los empaques y anillos deben deslizar a través de la dirección de la superficie del grano, donde no se quiere depender de la lubricación, como en los vástagos cromados de los cilindros hidráulicos. La tabla que aparece en la página siguiente, muestra los diferentes rangos de rugosidad Ra que se obtienen según el proceso empleado. En el primer grupo aparecen los procesos sin arranque de viruta, en los que se observa que tanto al laminado, como a la extrusión o al estirado en frío se les utiliza para obtener la menor rugosidad, que es del orden de hasta 0.4 J,tm. Enseguida están contenidos la mayoría de los procesos por arranque de viruta con herramienta cortante en los que el brochado y el maquinado con herramienta de diamante o de cerámica son los procesos con los que se obtiene menor rugosidad. El siguiente grupo lo forman los procesos de acabado por abrasivos aglutinados o líquidos, que sirven para obtener las superficies más lisas cuya rugosidad sea hasta de 0.025 J,tm por medio de un superacabado abrillantado. · El cuarto grupo lo forman los procesos para limpieza de superficies y el último el de procesos especiales. Nótese la gama tan amplia de rugosidades que cubre el maquinado por electroerosión.
100
7. PROMEDIO DE RUGOSIDAD OBTENIBLE POR DIFERENTES PROCESOS RUGOSIDAD Raen micras
50
Oxicorte manual
-
--25 '
5 6.. · 3
3.2
.6
o.s
0.1 0.05 0.025-
0.4
02
·-·
·-- ·--
Ox icorte automático Moldeo en arena manual Moldeo en arena mecáPico Moldeo en molde permanente por gravedad o a presión Moldeo a la cera perdida Moldeo en cáscara (Croning, Shaw)
-·-··-· -··--
--· -·--- --· ·-·-· --· --· --·
Forjado manual Matrizado estampado (en caliente) Laminado o extrusión en caliente Laminado o extrusión o estirado en frío Aserrado
Cepillado (cepillo de banco, cepillo de codo) Mortajado Brochado Fresado con herramientas de acero rápido o carburo
·-· --·-· --
Torneado con herramientas de acero rápido o carburo Torneado o a!lujerado con herramientas de diamante o de cerámica Agujerado con herramientas de acero rápido o carburo
-·-- --·
Taladrado con todas las brocas Tallado de engranes, procedimiento preciso
·-·
Amolado-Desbarbado manual Rectificado con grano ue 40 a 120
--·
-"-
-""-··-· -·· ---·"-
Rectificado fino con grano de 120 a 400 Superacabado-Abrillantado Asentados diversos (honning, lapping) Rasqueteado-Rasurado de los engranes (shaving) Pulido con banda abrasiva Pulido electro! ítico
·-·
Bruñido-rodillado-ol ivado
--· --·-·-
Chorreado con granalla-según grueso de la granalla Chorreado con arena seca o húmeda (Vapor-Biast)
·-·
Tamboreo (Choc-Penning) Lustrado con fieltro trapo
Maqui nado electrolítico o químico Maquinado por electroerosión Maquinado por ultrasonido
RUGOSIDAD Raen micras Valores logrados normalmente
50
25
12.5
--
--- --·-· -
0.4 0.2 0.1 o:osOtJ25 0.8 Valores logrados pocas veces-6.3
32
1.6
101
Capítulo VI l
ANALISIS DE FABRICACION
CONTENIDO
l.Definición 2. Elementos para hacer un análisis de fabricación 3. Funcionalidad y costo del producto 4. Conceptos utilizados en los análisis de fabricación 5. Secuencia para establecer un análisis de fabricación 6. Tolerancias compatibles c.on los procesos de fabricación Bibliografía
l.DEFINICION Elección de la secuencia en que intervienen diferentes equipos y herramientas en un proceso, para obtener el producto especificado en un dibujo de proyecto.
2. ELEMENTOS PARA HACER UN ANALISIS DE FABRICACION - Dibujo de proyecto de la pieza o conjunto por fabricar. - Ritmo de producción (pieza/unidad de tiempo). :....._Conocimiento de las posibilidades y limitaciones del equipo (máquinas, herramientas, dispo sitivos de sujeción, dispositivos o elementos de medición) disponible para la fabricación.
2.1. Si el equipo ya se tiene . Los elementos anteriores se usan cuando la fabricación se debe hacer con un equipo determinado.
2.2. Si el equipo adquirir
se
va a
En el caso de que sea un producto para el cual se va a adquirir el equipo después de haber hecho el análisis de fabricación, entonces se hará un pre-análisis con el dibujo de proyecto de la pieza o con junto por fabricar y posteriormente se deben consultar catálogos de: -Maquinaria. -Equipo. - Herramienta. - Elementos o dispositivos de sujeción. - Elementos o aparatos de medición. -Información técnica sobre nuevos procesos, para definir aquellos que sean más adecuados para la obtención del producto.
3. FUNCIONALIDAD Y COSTO DEL PRODUCTO Al definir el análisis de fabricación se debe hacer un balance entre el compromiso de respetar las especificaciones funcionales dadas en el dibujo de proyecto, cumplir con el ritmo de producción y fabricar el producto al menor costo posible para que sea competitivo.
4. CONCEPTOS UTILIZADOS EN LOS ANALISIS DE FABRICACION La metodología seguida para definir un análisis de fabricación, establece que se manejen conceptos tales como proceso, fase, subfase, operación, superficie de partida, superficie de referencia.
105
4.1. Proceso Labor realizada en varios departamentos de trabajo (fabricación de un escritorio, de una máquina de escribir, de una bicicleta, de un radio, etc.). Se identifica con números tales como 100, 200, 300 ...etcétera. 4.2. Fas e Constituye el conjunto de actividades ejecutadas en un mismo puesto de trabajo (torneado, fresado, taladrado, cepillado ... -maquinado en general- moldeado, forjado, control, armado, almacenado, pintado, soldado, templado, cromado, etc). Se identifica con números tales como 10, 20, 30 ...etcétera. Una fase puede contener varias subfases. 4.3. Subfase Es el trabajo realizado sin desmontar a la pieza, ya sea que ésta esté colocada en un montaje de ma quinado, sujeta sobre un plato de máquina o montada en un tornillo de banco. (Tornear, fresar, fundir, forjar, taladrar, electroerosionar, moldear a presión, soldar, pintar, cromar, rectificar, etc.) Se identifica con letras tales como A, B, C ...etcétera. Una subfase puede contener varias operaciones. 4.4. Operación Representa el trabajo ejecutado sin desmontar a la pieza y sin cambio de (de las) herramienta (s). Ejemplos: -Una pasada de maquinado es una operación. -Varias pasadas de maquinado son operaciones diferentes cuando se interrumpe el movimiento entre las pasadas, o si existen movimientos de retroceso de la herramienta o de la pieza. -En cambio, varias pasadas de maquinado, constituyen una sola operación, si son realizadas simultánea o sucesivamente, pero por el mismo movimiento relativo pieza-herramienta y sin interrupción del mismo (maquinado con tren de fresas). -En trabajo manual, el barnizado de una rosca para protegerla es una operación. Si este tra bajo fuera mecanizado, se haría sin modificar el montaje de la pieza, sin cambio de herra mienta (pincel), y sin modificación de los movimientos pieza-herramienta. Para una operación de maquinado, es necesario indicar si se trata de una pasada de desbaste, semiacabado, acabado o superacabado. Se identifica con letras tales como a, b, e, ...etcétera. 4.5. S
.. .
uperficies de partida
(S.P.) Son superficies en bruto que sirven de apoyo a la pieza sobre la máquina, al principiar la subfase de maquinado, con objeto de obtener superficies de referencia. ,\ La cota que une la superficie en bruto con la primera superficie de referencia a obtener, se le llama cota de partida (C.P.) (Ver Figura Vl.1).
106
4.6. Superficie de referencia (S.R.) Son superficies maquinadas que sirven de apoyo a la pieza sobre la o las máquinas, en las diferentes subfases de maquinado. La cota que une dos superficies maquinadas se le llama cota de referencia (C.R.) (Ver Figu ra VI.l). Las tolerancias de las cotas de partida y de las de referencia pueden ser dimensionales o de po sición (Ver Figura VI.2).
-$'
fi IO o.J
Figura V 1.1 • C.P. y C. R. con tolerancia dimensional
Figura Vl.2 ·C.P. y C.R. con tolerancia de posición
WS CONCEPTOS ANTERIORMENTE ESTABLECIDOS DEBEN SER APLICADOS METODICA MENTE EN LA DEFINICION DE UN ANALISIS DE FABRICACION PARA TENER MAYOR FACILIDAD Y FIDELIDAD AL DETERMINAR LOS TIEMPOS QUE VAN A CUANTIFICAR EL COSTO DEL PRODUCTO Y CAPACIDAD DE PRODUCCION DEL EQUIPO.
5. SECUENCIA PARA ESTABLECER UN ANALISIS DE FABRICACION Conociendo los elementos mencionados en el punto dos (dibujo de proyecto, ritmo de producción, posibilidades y limitaciones del equipo para fabricación), se hace lo siguiente: 5.1. Estudiar el dibujo de proyecto, para conocer: -Formas - Dimensiones - Tolerancias dimensionales - Tolerancias de forma - Tolerancias de posición 10'7
- Rugosidad de las superficies que se desean obtener .:..... Superficies de partida - Superficies de referencia - Materiales - Recubrimientos superficiales -Tratamientos térmicos. 5.2. Determinar con:
el
proceso
-Formas - Dimensiones - Materiales - Recubrimientos superficiales -Tratamientos térmicos
5.3. Determinar las fases en función de: - Tolerancias dimensionales 5.4. Determinar observando: -
las
subfases
Tolerancias de forma Tolerancias de posición Superficies de partida Superficies de referencia
5.5. Determinar las operaciones con: - Rugosidad de las superficies que se desean obtener. Una vez conocidas las especificaciones dadas en el dibujo de proyecto, el manejo de los datos para determinar procesos, fases, subfases y operaciones que deberá llevar la pieza en estudio, se hace de la manera siguiente. Formas. Si el tipo de formas que se desea fabricar son predominantemente prismáticas de revo lución o combinadas, se escogerán algunos procesos por medio de los cuales esas formas puedan obtenerse. Dimensiones. Este factor nos va a definir un poco más el proceso, pues si las dimensiones de la pieza que se va a producir son muy grandes será menester usar maquinaria pesada o procesos típicos para fabricaciones de este tipo. En cambio, si las dimensiones que se van a manejar son pequeñas serán otros procesos muy diferentes los que se utilizarán. Por ejemplo se podría decir que para la fabricación de piezas grandes y pesadas se usará forja, fundición, mecanosoldadura. Para piezas pequeñas se usaría maquinado con tomos automáticos o revólver.
En ambos casos anteriores hay que tener muy presente la cantidad requerida de piezas. 108
Materiales. Casi todos los materiales pueden trabajarse en cualquier proceso, sin embargo existen Ciertas limitaciones que pueden influir para elegir un proceso u otro. Es el caso que se tiene con el acero inoxidable, que generalmente se le lamina o se le maquina pero pocas empresas especializadas lo funden. Otro factor que influye bastante para la elección del proceso es el tipo de esfuerzos a que va a estar sometido el material, pues si éstos van a ser repetidos y alternos -es decir va a someterse a fatiga- lo más conveniente será usar forja o maquinado; si va a someterse básicamente a desgaste, o a comprensión, la fundición seguramente lo hará cumplir bien su función. Recubrimientos superficiales. Si se deben hacer recubrimientos a la pieza, éstos generalmente se hacen al finalizar la obtención de sus formas y dimensiones, aunque algunas veces ellos vayan inter calados en el proceso, como por ejemplo en la fabricación de vástagos de cilindro hidráulico en que se aplica un cromado duro y después se le rectifica para obtener la tolerancia pedida. Tratamientos térmicos. Estos generalmente se utilizan para homogeneizar la estructura cristalina de los metales, para cambiar sus propiedades mecánicas o para proporcionar dureza. Cualquiera que sea el caso siempre ayudarán a determinar en forma definitiva el proceso, pues debido a las defor maciones que ellos causan, se deberá poner especial atención a lo que se va a hacer después de ha berlos aplicado. El evaluar atinadamente los factores mencionados indicará en forma segura el proceso general de fabricación que se deberá seguir para la obtención del producto especificado. Las fases se determinan con las tolerancias dimensionales, pues en función de ellas se escogen las máquinas que van a intervenir en el proceso, ya que no es posibíe pensar que se pueda obtener un agujero con calidad 5 en una pieza obtenida por fundición en arena; lo que lleva a pensar que será necesario usar un taladro para dar calidad 10, y después un escariaC:0r para dar la calidad 5 bus cada. (Ver tabla de "Tolerancias compatibles con los procesos de fabricación", en la página siguiente). Las tolerancias de forma y sobre todo las de posición indicarán las subfases por las que deba pasar la pieza para su fabricación, pues dependiendo de la magnitud de los defectos tolerados por ellas, se sabrá si se pueden hacer cambios de montaje o no al realizar las diferentes superficies. Es aquí donde adquiere mayor importancia la b1 tena elección de las superficies de partida y de referencia, pues apoyándose en ellas y con la ayuda de la herramienta de corte apropiada, se van a obtener las diferentes cotas asociadas (CP y CR) que se indican en el dibujo de definición de la pieza. Para obtener la rugosidad especificada es necesario tomar muy en cuenta el afilado de la herra mienta, el avance, la profundidad de corte y la lubricación utilizada, pues dependiendo de e os factores es el valor de la rugosidad obtenida sobre la superficie que se está generando. Es por ello que existen diferentes tipos de operaciones de maquinado, que son el desbaste, el semiacabado, el acabado y el superacabado, que como su nombre lo indica, a medida que se acer can a superacabado la rugosidad obtenida es menor. Es importante hacer notar que algunas veces en el análisis de fabricación y en la propia elabora ción no intervienen los elementos idóneos, debido a que se usan sólo aquellos que se tienen disponi bles, pero siempre debe buscarse el trabajar con la herramienta adecuada, pues el fin más importante es el de cumplir con todas las especificaciones del dibujo de definición del producto en el menor tiempo y con el costo mínimo. A continuación se presenta un ejemplo de análisis de fabricación que se ha elaborado tomando en cuenta todo lo anteriormente definido en este documento.
109
TOLERANCIAS COMPATIBLES CON LOS PROCESOS DE FABRICACION PIEZAS MOLDEADAS EN ARENA
Tolerancias para piezas de fundición gris no aleada (Tolerancias amplias)
La mayor
Grupos de dimensiones en mm
dimensión de la pieza
.;;; 25
menor a 250
±
de 250 a 630
±
de 630 a 1600
25 a 63
1.5
a 100
00 a 160
±
1.5
± 2
± 2.5
± 3
±
2
± 2
± 2.5
± 3
±
± 3
±
±
±
± 2.5
± 2
a 630
4 3.5
.!_
4.5
± 5.5
4.5
4 Tolerancias en °/o para dimensiones inferiores a 250 mm Procedimientos especiales
Con arena autosecante
± 0.5 °/o
con una tolerancia
mínima de ± 0.5 mm
Schaw
± 0.3°/0 con una tolerancia mínima de± 0.1 mm ± 0.2 °/o con una tolerancia mínima de± 0.05 mm
A la cera perdida
En coqui lla, por gravedad
± 0.5 °/o con una tolerancia mínima de± 0.2 mm
En coquilla, a presión
± 0.3 °/0 con una tolerancia mínima de ± 0.1 mm Grupos de dimensiones en mm
PIEZAS OBTENIDAS POR DEFORMACION .;;; 50
·± 3
50 a 80
±
80 a
3
±
± 4
± 1
A PARTIR DE CHAPA ± 2 mm/m con una toleran Ensamblado por
cia mínima de± 1 mm
± 1 mm/m con una Corte con sierra
soldadura
0.5 mm Preciso
IT7aiT8
Burdo
IT9 a IT10
Recorte con prensa
toleran cia mínima de±
Chapa para calderas
± 0.5 mm/m con una toleran cia mínima de ± 0.3 mm
PIEZAS OBTENIDAS POR DESPRENDIMIENTO DE MATERIA Preciso
IT5 a IT7
Brochado
Preciso
IT5 a IT7
Medio
IT8
Preciso
IT5 a IT7
Medio
IT8
Escariado Medio
IT8 a IT9
Preciso
IT8 a IT9 Rectificado
Cepillado Medio
IT10
Preciso
0.05
Electro-erosión
Medio
IT10a IT11
Taladrado Medio
0.10 PrecisoIT6a IT7
Burdo
IT12
Preciso
IT6 a IT7
Torneado
Fresado
110
MedioIT8 a IT9
Medio
IT8 a IT9
Burdo
Burdo
IT10
IT10
(110)
-.---- - ---------
Fr•s. fiJ 27'¡
----T-o
--
0.8
o
17'
CX)
NOTAS: -La pieza en bruto de Acero fundido (R= 56 daN } mm2 se entregard desbarbada y limpiada por granallado. -Rugosidad en Ra -Acabado gral. 'U .3 ¡3.2 ¡1.6 ¡0. )
l\A
f.5x45
...... ...... ......
95t.0. 2
ToltJronclos diJ moqulnodo no lndlcodos:JSf y j ToltJronclos d• fundlclon: .r f ,.. h ff. ..,6 = 6-
ANALISIS DE FABRICACION fASE No.
ESQUEMA EXPLICATIVO
M4QUINA, H!IIIIAMIINTAI DI COIITI
OBSERVACIONES
IELIMINTOS DL SUJICION Y CONTROL
lO
rl?éSAJ)O
-Fr sadora. de r:aDeza/
vertical
- Fresa. {ron1ol de 2.
cortés sin zanco - JJisposdí'vo de
sujecio'n F1
Orientación 4y5 A,Priele 8
a.- Fresar ,olano[l]
-Pie de rey
-Patrón de rogosidades TORNE,1/[)0
-lórno paralelo - .Bortl para. refrentor -lJori/ de forma.. para.. 3or;¡an1a.@
/Jpoyo plano 1,:;!. y 3 Or/en1acián 4y5
.fope G
/Jprielé e a.- Ct/¡/,drur @a rj60 0,2 7 refren!or @] a.. 12. +g.s
-.Buril para roscar b.- Cilindrar (l) a. 21 perfil métrico .150 y refrenfar 0 a.. - .!Jisposi1i'vo de SIJjeció 64:t0,1 TI - Pie de rey.
c.- Ci/indrar®a<).36hfl
y refrenfar [§] a. - Ple de profundidades 58 +g.z. - Hú:rome/Yo d.-Refrenfarfj¡J o. HJsl3 - Pa1rón de rugosidades e /-1 acer garganta. [iQJ - Patrón de rrm:as M21d. f.- JI acer rosca. M2'1 x2. - Ca/lbre doble .36 h1f
30
.J.- Ma.1ar Filos
TIJLIJ DRAIJO
- Taladro de
columna - liroco... he/icotda/ ?14
- J)isposift'vo de sujec/Ón T:Z
- Pie de rey
A poyo plano
y.3 Orientactón
-1 ,:Z.
Aprt"eTe .])
a.-
f&sar
en@
4y5
l>roca. 14
h,- lkar broca..
C?n@
14
Continúa
112
ESQUEMA
EXPLICATIVO
MAQUINA, H!RRAMit:NTAI Dt: CORTE t:Lt:MINTOS Dli IUJt:CION Y CONTROL
-Fresadora de cobew/ vertlcol -Fresa /rot?fal de dos corfes de 27 con
,o//ofo 14 -Prensa de mecánico _ To;>e
_ ¿ /mo... piona.
OBSERVACIONES FRESADO
Apo/O plono /, '2.a. Oriet?10. ciÓn 4 y 5 Q .-
Re/rentar /3
b.- Refren/or c.- Rebahear
14 13 y
14.
-Pie de rey 95±0,2
BIBLIOGRAFIA
J. Karr "Gammes d'usinage et analyses de phases", 3a. Edición, Dunod, 1972.
113
Capítulo VII MAQUINAS, HERRAMIENTAS Y SUPERFICIES GENERABLES
CONTENIDO
l. Introducción 2. Objetivo 3. Consideraciones fundamentales 4.Tomo 5. Cepillo 6. Fresadora 7. Taladro 8. Rectificadora Bibliografía
l. INTRODUCCION Para elaborar un análisis de fabricación correcto es necesario conocer, aparte de las especificaciones contenidas en el dibujo de definición de la pieza por fabricar y el ritmo de producción, las posibili dades y limitaciones del equipo con que se cuenta para manufacturada. Con objeto de ilustrar dichas posibilidades, se mostrarán a continuación: -
Algunas máquinas con los nombres de sus partes principales. Las herramientas que en ellas se pueden montar y el nombre que reciben. Las superficies que se pueden obtener, ilustrando el caso con un ejemplo de aplicación. La calidad dimensional obtenible en cada una de las máquinas. La rugosidad que se puede generar con la combinación herramienta-máquina usada.
Es necesario recordar que los últimos dos factores mencionados (calidad dimensional y rugosi dad), son sobre todo función del estado general de la máquina en que se realizan, del afilado y rigidez de la herramienta, buena sujeción de la pieza, así como también del cuidado en la prepara ción de la máquina y de la habilidad del operario.
2. OBJETIVO En este documento se muestran algunas máquinas-herramienta, las superficies que en ellas se pue den generar, las herramientas que se necesitan para efectuar lo anterior, la calidad dimensional que se logra y la rugosidad en criterio R que comúnmente se obtiene.
3. CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES Existen varios tipos de máquinas-herramienta, de las cuales los más importantes se mencionan en las tablas VII.l a VII.5. En ellas se indican los valores de la calidad dimensional y de la rugosidad en las columnas "Calidad IT" y "Rugosidad R" respectivamente. Los valores indicados son los que se logran normalmente, en casos en que se busquen mejores calidades dimensionales y rugosidades es necesario prever precauciones excepcionales, con el conse cuente aumento del costo.
4. TORNO
TABLA Vll.1 TIPO DE TORNO Paralelo Revólver Automático Vertical
CALIDAD IT
7
8-9 7-8 y 9 7-8
RUGOSIDAD R
3.2
6.3 a 12.5 6.3 a 12.5 6.3
117
4.1. Componentes principales del torno Se ilustra uno del tipo paralelo l. Cabezal fijo
2. Nariz 3. Porta herramientas 4. Carro auxiliar 5. Cabezal móvil 6. Caja de avances 7. Bancada 8. Carro transversal 9. Carro longitudinal 4.2. Superficies que se pueden obtener y herramientas utilizadas para ello Los ángulos de afilado dependen del material y la máquina en que se utilicen ya sea tomo o cepillo. En el torno se emplea en cortes cilín dricos principalmente. Las herramientas para desbastar son robustas.
Igual que el anterior, pudiendo tener su filo principal hacia la izquierda o hacia la derecha, característica que se observa mirando la herra mienta con su cabeza hacia nosotros y la cara de corte hacia arriba, si el filo principal está del lado derecho, se dice que el buril es de cor te derecho. Bueno para tornear entrantes o salientes con esquinas muy marcadas, además de las bases o extremos de piezas cilíndricas. En virtud de su forma puntiaguda no debe emplearse en des baste.
Para obtener superficies con menor aspereza que las conseguidas con las herramientas de desbas tar. Generalmente tienen la punta redondeada, y en algunos casos tota mente achatada.
118
Buril para refrentar
Buril de corte derecho
Buril de codo Buril para afinar
Buriles de forma para exteriores Generalmente a cualquier buril que no es para cilindrar o para carear se le conoce como buril de forma. Dependiendo de la operación que realizan es el nombre que reciben.
Cuando la penetración es parcial se logran gargantas de forma cuadrada. Buril para gargantas cuadradas
Estas herramientas se afilan de acuerdo al radio de la concavidad. La penetración es normal al eje de revolución de la pieza. Buril para gargant.as semicirculares
Se utiliza para separar o cortar la pieza maqui nada del resto del material.
- --IC- --- ---
Buril para tronzar
La forma y dimensiones de esta herramienta, dependerán del tipo de rosca que se desee ma quinar. (ISO, cuadrada, redonda, trapecial, etc). Pueden ser de penetración normal o de penetración oblicua.
Buril para roscar exteriores
1'"'
-t---Cuando se desea hacer un maquinado especial
r-
"""
en una cantidad grande de piezas, se prefieren herramientas circulares de forma, con respecto a los buriles, debido a que las primeras se afilan más fácilmente y además no pierden su forma.
...
-- --...
"""'"" "".......
....
-
ll-
.. Herramienta circular de forma
119
Brocas Con objeto de servir como apoyo a piezas cuya relación de longitud (L) a diámetro (D) es im portante (L/D > 2) se hacen los llamados cen tros con una broca que lleva el mismo nombre. Las hay de diferentes nominaciones y se eligen de acuerdo al tamaño de pieza por maquinar, En los centros se alojan los puntos fijos o gira torios que sirven para tornear piezas "entre centros,, en las que se obtienen mejores tole rancias de coaxialidad que cuando se sujeta a la pieza sólo con el mandril del torno.
La broca helicoidal sirve para hacer agujeros ciegos o pasados de poca calidad dimensional, o para operaciones de desbaste en la elabora ción de agujeros grandes, que se terminarán con barra.
Broca para centros
Broca helicoidal zanco cónico
Buriles de forma para interiores S.e pueden hacer operaciones de forma en inte riores usando una barra portaburil cuya dimen sión exterior depende del tamaño del agujero dentro del cual tiene que entrar, de la longitud en voladizo y del tamaño del buril que sujeta. Buriles para gargantas cuadrada y semicircular
Cuando se deba roscar una pieza para la cual no exista un machuelo comercial -si la gama de avances del torno lo permite- se usa un buril para roscar con barra.
Buril para roscar
120
Para hacer "cajas" interiores se le da un movi miento longitudinal a la barra una vez que la profundidad de dicha caja se ha alcanzado. Recordar que cuanto más larga es la arista de corte de una herramienta mayor probabilidad de castañeteado hay, dejando una superficie "vibrada".
Herramientas especiales para roscar
Uso particular
La terraja se usa para maquinar roscas exterio res. Esto se hace manualmente o con la ayuda de la potencia de una máquina. Si se hace ma nualmente debe cuidarse que sobre todo al co menzar a roscar, los ejes de rotación de la pieza y de la terraja coincidan. Terraja
Para maquinar roscas interiores rectas o cóni cas se usa el machuelo. Se pueden montar en tomos o en taladros de manera que la potencia de giro está en la pieza o en la herramienta, res pectivamente.
Machuelo
Para operar manualmente tanto la terraja como el machuelo se usa el manera! respectivo, en cambio para trabajo de producción se usan con un dispositivo especial que permite roscar, pa rar y desenroscar automáticamente sin necesi dad de cambiar el sentido de giro de la pieza o del árbol motor. El uso de los cojinetes o de los machuelos que da limitado a medidas menores a 100 mm aun que sobre pedido fabrican hasta de 140 mm. Moleteadores
Con objeto de generar superficies que puedan manipularse con la seguridad de que no resba len, se hace una operación conocida como moleteado. Dependiendo del tipo de moleteador usado, es el dibujo que se logra. Con un moleteador sencillo se obtienen sólo líneas paralelas.
121
Con moleteadores dobles pueden obtenerse cuadrículas rectas o romboidales. La generación de los diferentes grados de mo leteado (grueso, mediano o fino) dependerá de la fuerza con que se aplique el moleteador con tra la pieza. El moleteado aumenta la cota del diámetro so bre el que se hace y la magnitud de este aumento depende del grado de moleteado obtenido. Doble
5. CEPILLO
TABLA Vll.2 TIPO DE CEPILLO
CALIDAD IT
De mesa De codo
7-8 8
RUGOSIDAD R
6.3 6.3
5.1. Componentes principales del cepillo Se ilustra uno de codo. l. Ariete
2. Carro porta-herramienta 3. Porta-herramienta 4. Mesa de trabajo 5. Bastidor
5.2. Superficies que se pueden obtener y herramientas utilizadas para ello Casi todas las herramientas que se usan para tornear se pueden montar tanto en el cepillo de codo como en el de mesa, sólo que debido al movimiento alternativo de la herramienta (en el cepillo de codo) o de la mesa (en el cepillo de mesa) lo que se genera son superficies planas. Aparte de la diferencia entre el modo de operar de ambos cepillos, también se debe considerar que el de codo se usa para maquinar piezas chicas (cuya cara por cepillar sea menor a 350 mm), relativamente ligeras. En cambio el de mesa se usa para maquinar piezas muy grandes (cuya cara por cepillar sea de alrededor de 6 m), y algunas toneladas de peso. La superficie obtenida dependerá de la forma del buril con el cual se maquine, de modo que con buriles de corte derecho, izquierdo o para refrentar siempre se obtendrán superficies planas horizontales, verticales o inclinadas dependiendo de la posición de la pieza con respecto al movi miento de la herramienta cortante, en cambio cuando se usan buriles de forma se podrán configurar distintos tipos de ranuras, así como superficies cuya forma será igual a la del perfil cortante que la genera.
122 5.3. Superficies que se pueden obtener y herramientas utilizadas para ello
Tanto el buril de corte derecho como el de corte izquierdo se usan para generar superficies planas, generalmente se les emplea para traba jos de desbaste. Se usa uno o el otro depen diendo de la facilidad que presenten las formas de la pieza para dar salida a la herramienta cortante. Observar que en las figuras adjuntas se muestra que el buril de corte derecho es más fácil que acabe de cortar a la izquierda y el buril de corte izquierdo a la derecha.
Buri1 de corte derecho
Buril de corte izquierdo
Este buril se usa para generar superficies planas verticales, logrando esto con la ayuda del avance manual proporcionado al carro porta-herramienta, sin que exista avance transversal de la mesa de trabajo sobre la que está sujeta la pieza. Buril para refrentar
Buriles para acabado. Los buriles de acabado se usan para reducir la rugosidad dejada con los buriles de desbaste y por supuesto también para lograr una calidad dimensional mejor. El avance para acabado debe ser del orden de p/10 siendo p, la profundidad de corte.
Buril de punta
123
La combinación de poco avance y poca pro fundidad de corte hace que la rugosidad dismi nuya. Buril de pala
Buriles de forma Esta herramienta se usa para hacer gargantas cuadradas, para tronzar piezas o bien para abrir la ranura que posteriormente dejará pasar a un buril para ranurar en te.
Buril para gargantas cuadradas
Puede servir para hacer gargantas de forma semicircular o para generar superficies planas que terminen en radio cóncavo. Buril para gargantas semicirculares
Buril utilizado para terminar la forma de ranura en Te, que generalmente se usa como guía, o como elemento para sujeción junto con un tomillo de cabeza especialmente diseñada.
Buril para ranura en Té
6. FRESADORA TABLA VJJ.3 TIPO DE FRESADORA
Horizontal Vertical Universal
124
CALIDAD IT
RUGOSIDAD R
7 7 7
6.3 6.3 6.3
2
3
4
6.1. Componentes principales de una fresadora horizontal l. Bastidor 2. Soporte 3. Arbol porta-herramienta 4. Luneta 5. Mesa longitudinal 6. Carro transversal 7. Consola
6.2. Tipos de fresado
a) Fresado en oposición
b) Fresado en concordancia
El fresado puede hacerse ya sea en oposición (a) o en concordancia (b). El fresado en oposición es el más usado aunque se produce un fuerte rozamiento y el corte tiende a levantar a la pieza. El fresado en concordancia presiona fuertemente a la pieza contra su apoyo (se presta para piezas delgadas) pero la mesa de la máquina no debe tener juego, pues si existe, se puede romper la pieza, la fresa o ambas.
6.3. Superficies que se pueden obtener y herramientas utilizadas para ello Cuando se opera con una fresa cilíndrica de filos rectos la rugosidad es mayor que la obte nida cuando se usa una fresa cilíndrica de filos helicoidales, debido al golpeteo que produce la acción de cada uno de los filos cuando ataca al material, cosa que no sucede con el otro tipo de fresa debido a su corte gradual.
Fresa cilíndrica de filos rectos
125
Las superficies obtenidas con este tipo de he rramientas son planas y pueden usarse para maquinar grandes áreas. Fresa cilíndrica de filos helicoidales
Ventaja adicional de estas fresas es que se con trarrestan las fuerzas de corte provocadas, gra cias al sentido opuesto de sus hélices. Fresa cilíndrica acoplada dientes helicoidales opuestos
La fresa disco se usa para ranurar cabezas de tornillo, tubos en su sección longitudinal y en general para hacer ranuras angostas y poco profundas.
Fresa disco
El paso entre dientes es pequeño con objeto de . evitar vibraciones severas al cortar y posee filo sólo en su parte cilíndrica.
Las fresas de un corte y las de tres cortes tanto de dientes rectos como de doble hélice alterna, se usan para tronzar material en barra y sobre todo para el ranurado profundo.
Fresa de un
Las fresas de tres cortes tienen filo tanto en su periferia como en sus costados. corte
Una franja estrecha lateral casi imperceptible en los dientes, ayuda a conservar el ancho del cortador reduciendo el rozamiento, además de dar salida lateral a la viruta. Fresa de tres cortes dientes rectos
Estas fresas son las que se usan para hacer la parte vertical de ranuras interiores en Te y en cola de milano, que es la que permite pasar al zanco de la fresa que hace la operación final en una fresadora vertical.
126
/
Fresa de tres cortes doble hélice alterna
Fresas de forma Las fresas de forma cónica derecha, cónica izquierda, bicónica e isósceles se usan para hacer guías de diferentes formas en partes de máquinas-herramienta o en elementos de medición tales como ves de verificación, bases de comparador de carátula o niveles. La designación cónica derecha o izquierda se le dio según el sentido en que pueden realizar el corte. Estas fresas se usan también para hacer chaflanes, muescas de lubricación sobre piezas planas o para las ranuras de guía y sujeción que tienen las cuchillas de rimas expansibles.
Cónica derecha
Cónica izquierda
lsóceles
Semicircular convexa
Bicónica
Cuarto de círculo cóncava derecha
127
,..
1'"'
-
-
_,...
Cuarto de drculo cóncava izquierda
Semicircular cóncava
El uso de las fresas de forma semicircular es muy reducido y especial, puesto que sirven para obtener formas circulares de precisión. Dichas formas se pueden obtener también por procesos como forja en caliente o fundición en arena pero con tolerancias dimensionales y rugosidades superficiales más grandes. Todas las fresas mostradas pueden usarse como unidad o bien montando varias en un solo árbol portaherramientas formando lo que se conoce como un tren de fresas. En este caso, cuidar que el sentido de corte de todas sea el mismo, pues de lo contrario se romperán los filos de aquellas mal colocadas.
t
6.4. Componentes principales de una fresadora vertical l. Bastidor
2. Cabezal 3. Porta-herramienta 4. Mesa longitudinal 5. Carro transversal 6. Consola
128
2
6.5. Superficies que se pueden obtener y herramientas utilizadas para ello
Herramientas con zanco Esta fresa ha sido diseñada especialmente para hacer cuñeros, ranuras o agujeros ovales planos. Tiene filos tanto en la parte cilíndrica como en su extremo. Las hay con filos en uno o en ambos extremos habiendo sido proyectadas estas últimas para proporcionar un alto rendimiento y una máxi ma vida de la herramienta. Fresa para ranuras
Al igual que el cortador para ranurar, la fresa de dos cortes tiene filos en el extremo y en la parte cilíndrica de su cuerpo. Su diferencia con respecto a la anterior estriba principalmente en que con ella se puede hacer fresado plano y cavidades o ranuras mucho más profundas debido a la mayor longitud de su cuerpo.
Fresa de dos cortes
Esta herramienta se usa principalmente en la elaboración de ranuras o agujeros con fondo redondeado, como los que frecuentemente se especifican en algunas partes de matrices. Otras fresas para el trabajo de matrices son las mostradas a continuación.
Fresa de dos cortes, extremo semiesférico
129
.._
Fresa cónica de matricero _,con extremo semiesférico
Fresa cónica de matricero
Como su nombre lo indica, esta herramienta se utiliza para hacer ranuras en Te que servirán generalmente como guías. Para que puedan actuar, es necesario practicar antes una ranura que servirá para dejar pasar al zanco de la propia fresa y que sirve también para salida de la viruta. Es una fresa de tres cor tes, pues posee filos en su periferia y en sus costados.
Fresa para ranura en Te
Esta herramienta, como la anterior, sirve para hacer guías pero de forma angular. También necesita haberse realizado una ranura que per mita el paso del zanco y la salida de viruta. Esta fresa es la que se usa para maquinar las guías en "cola de milano". Los ángulos más comerciales del cono de corte son de 60 y 90°.
Fresa troncocónica frontal
Las fresas mostradas tienen una parte no cortante llamada zanco que sirve para sujeción. Exis ten otras que no lo tienen y en cambio poseen un agujero con cuñero para montarse en el extremo del árbol portaherramienta.
Este cortador tiene filos tanto en la parte ci líndrica como en la frontal. Puede maquinar superficies planas y escalones rectos de gran tamaño. Fresa frontal de dos cortes
130
Se emplea en fresado frontal para quitar gran des cantidades de material, el corte se hace por medio de cuchillas intercambiables montadas en el cuerpo de la fresa y por lo general son robustas y de gran tamaño. Fresa frontal de cuchillas
7.TALADRO TABLA Vl1.4 TIPO DE TALADRO De mesa De columna Radial De varios cabezales
CALIDAD IT 11 si se usa broca y 7 si se utiliza escariador
1
Conocidos también con el nombre de rimas.
1 7.1. Componentes principales del taladro Se ilustra columna
uno
de
l. Cabezal
2.
3. Porta-herramienta 4. Mesa de trabajo 5. Base 6. Columna
7.2. Superficies que se pueden obtener y herramientas utilizadas para ello
En los taladros se pueden montar brocas heli coidales, rimas o avellanadores, directamente sobre el árbol portaherramienta o también machuelos o terrajas usando dispositivos espe ciales de sujeción. Con las brocas helicoidales se pueden hacer agujeros ciegos o pasados según la necesidad. Los escariadores sirven para reducir: - El IT de la dimensión de un agujero. - La rugosidad dejada por la broca. - El IT de circularidad del propio agujero.
Maneral 6
RUGOSIDAD R 12.5 si se usa broca y 3.2 si se utiliza escariador 1
131 1 3 2 Para desarrollar diferentes operaciones los esca riadores pueden ser cónicos o cilíndricos, pu diendo estos últimos ser expansibles para cubrir con uno solo de ellos un rango relativamente amplio de dimensiones.
El avellanador se utiliza para abocardar un agu jero con objeto de facilitar la entrada del tomillo o perno que entra en él, así como para hacer agujeros troncocónicos que van a servir para alojar cabezas de tomillo del mismo tipo.
Las fresas con piloto se usan para hacer cajas cilíndricas como las que se hacen para alojar cabezas de tomillo "allen". Son fresas de dos cortes pues cortan con el frente y con la parte cilíndrica del cuerpo. Lle van una espiga no cortante que guiada con el agujero previamente realizado, ayuda a generar una caja cilíndrica coaxial con dicho agujero. El piloto o espiga debe entrar con ajuste desli zante en el agujero pues si entra muy holgado la caja resultará descentrada.
Esta cuchilla se utiliza para refrentar mamelo nes de agujeros que necesitan un asiento plano en su parte superior. Es muy usada cuando la tolerancia de perpendicularidad del refrentado y el agujero es pequeña. Los pilotos de la fre sa y la cuchilla pueden ser fijos o intercambia bles, presentando éstos últimos la ventaja de poder usarse en diámetros diferentes. La suje ción de la cuchilla al vástago se hace por medio de una cuña.
1
Avellanad Fresa con
or
Escariador expansible
piloto
L-----" l.....f- ..
_
Cuch illa para refrentar , con piloto
Muchas de las herramientas mostradas en este documento se encuentran en el mercado con una forma muy similar a la aquí presentada, otras se deben afilar para obtener la función de corte deseada. Con los adelantos alcanzados en el campo de las herramientas de corte, éstas además de los materiales tradicionales como el acero al alto carbono y el acero rápido se hacen ahora de estelita, carburo, cerámica y diamante.
8. RECTIFICADORA
TABLA Vll.5 TIPO DE RECTIFICADORA
De superficies planas De superficies cilíndricas Sin centros
8.1. Componentes principales de la rectificadora Se ilustra una de superficies cilíndricas. l. Cabezal porta-pieza
2. Piedra 3. Cabezal porta-piedra 4. Cabezal móvil 5. Bastidor 6. Mesa
8.2. Superficies que se pueden y herramientas utilizadas para ello
obtener
A la herramienta de corte usada para rectificar se le llama piedra. (También se le conoce con los nombres de muela o abrasivo). Puede ser de varios grados de abrasividad de pendiendo del material que se desea trabajar. La calidad dimensional y la rugosidad que se logra se basa en el pequeño espesor de la viruta y en la multitud de ellas que se puede arrancar.
CALIDAD IT
4 6 5 a 6 5 a 6
RUGOSIDAD R
0.8 a 1.6 0.8 a 1.6 0.8 a 1.6
Piedra para rectificado plano
133 Cuanto más pequeños sean los granos abrasivos mejor será el estado de superficie. El rectificado puede ser: -Plano -Plano de forma
- Cilíndrico exterior
- Cilíndrico interior
134
1
Piedra para rectificado cilíndrico exterior
Piedra para rectificado plano de forma
- ---
---
- ----11--
Piedra para rectificado cilíndrico interior
- Cilíndrico de forma El rectificado de forma se hace con piedras cu yos perfiles de revolución se han hecho previa mente con un diamante para piedras.
t--------Piedra para rectificado cilíndrico de forma
Sin centros El rectificado sin centros se hace en una máqui na especialmente diseñada, en donde la pieza no necesita centrarse sino que se coloca en una guía en donde se alimenta automáticamente con la acción efectuada por las dos piedras rectificadoras que posee este tipo de máquina.
Piedras para rectificado sin centros
Existe un tipo de rectificado cilíndrico de inte riores llamado bruñido "honing", 1 se lleva a cabo en cilindros en los que se desea una exac titud dimensional y una tolerancia de-eilindri cidad excepcionales. Se usa una cabeza con piedras longitudinales postizas que puede abrir o cerrar su diámetro -dentro de cierta gama- y que gira y se tras lada a lo largo del eje longitudinal del cilindro. El bruñido puede ser horizontal o vertical te niendo cada uno sus propiedades específicas.
Cabezal para bruñido 1
"Honing" se le traduce también como honeado y como asentado.
135
, Capítulo VIII
SUJECION DE PIEZAS MAQUINADAS
CONTENIDO
l.Introducción 2. Objetivo 3. Consideraciones fundamentales 4. Principios para proyectar un dispositivo de sujeción 5. El problema de la sujeción 6. Acciones de las herramientas sobre la pieza 7. Posicionamiento y fijación de la pieza
l. INTRODUCCIONEn los procesos de fabricación con arranque de viruta, se observan tres funciones fundamentales: a) Fijación de la herramienta en la máquina. b) Sujeción de la pieza en la máquina. e) Suministro del movimiento relativo que permita la acción cortante de la herramienta sobre la pieza. La variedad de formas y tamaños de las piezas que deben procesarse en máquinas herramienta, así como las cantidades que se requieran en períodos de tiempo determinados, hacen necesaria la creación de dispositivos especiales que faéiliten la sujeción de la pieza, y permitan garantizar resulta dos congruentes con las especificaciones dadas en los dibujos de definición del producto. La creación de un dispositivo de sujeción, como todo proyecto nuevo, requiere para su realiza ción, de los resultados de un análisis de conveniencia. Para lo cual, deberá preverse, que tanto para el estudio como para la fabricación, se emplearán horas de trabajo del personal de métodos y de obre ros altamente calificados. La producción en serie, continua o por lotes, es la primera condición a satisfacer para justificar la inversión en tiempo de estudio y costo de fabricación de un dispositivo de sujeción especial. La producción unitaria queda descartada de antemano; para tal caso se aconseja que se haga intervenir en la fabricación de la pieza o piezas (lote pequeño), a los operarios más versátiles, cuya experiencia les permita tomar la iniciativa sobre detalles de orden cronológico de operaciones, mon tajes y herramientas utilizadas, siguiendo en algunos casos, recomendaciones generales del departa mento de métodos. Otras consideraciones iniciales sobre la conveniencia de fabricar un dispositivo especial, se deri van de aspectos como: a) La seguridad en la obtención de la precisión. b) La rapidez de operación. e) La seguridad de la máquina y el equipo. d) La seguridad del operario y las condiciones de fatiga implicadas. En ningún caso se fabricará un dispositivo que no supere ventajosamente a los dispositivos con vencionales de sujeción, cuyas características son más bien de versatilidad. Aunque las soluciones que proponga el proyectista de dispositivos, dependerán de múltiples factores, existen ciertas bases técnicas que es preciso conocer y respetar, a fin de no incurrir en erro res costosos de concepción. 2. OBJETIVO En la actualidad, las secciones de dispositivos y herramental, son probablemente las que ofrecen al ingeniero mecánico mayores posibilidades de realizar las funciones de proyecto. Por tal motivo, se considera importante que este tema forme parte de la preparación del estudiante de ingeniería mecánica en la materia de procesos de fabricación.
139
Es finalidad de estas notas establecer los principios de base para el proyecto de dispositivos, partiendo de la ubicación del problema en el contexto del desarrollo de un producto, hasta su reali zación material.
3. CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES 3.1. Desarrollo del producto Se ha escogido el término "desarrollo del producto", para expresar brevemente, esa serie de activi dades que tienen su origen en la necesidad del mismo, y culminan con su utilización, pasando por etapas de concepción, prototipos, correcciones, estudios de fabricación, fabricación de series de prueba, y la producción propiamente dicha. Si bien existen actividades de administración, comercialización y distribución del producto, que se basan en técnicas definidas e importantes, su estudio no forma parte de estas notas. En con secuencia, se estimará que técnicamente el desarrollo de un producto sigue las tres etapas globales siguientes: ETAPA
1.11.
ACTIVIDAD
SE EFECTUA EN
PROYECTO
El departamento de estudios o proyectos
Concepción del pro ducto
2ll
ESTUDIO DE LA FABRICACION Estudio y selección de alternativas
3!!
FABRICACION ObtenciÓn material del producto
Lo oficina de méto· dos o manufacturas
El taller o sección de móquinos
El intercambio de opiniones entre el personal de las tres áreas, es sumamente importante para la obtención de resultados satisfactorios. 3.1.1. Etapa proyecto
de
El estudio funcional que efectúa el proyectista, se basa en una serie de condiciones iniciales como las
siguientes: a) Cantidades a fabricar. b) Costos a respetar. e) Acciones externas que influyan en el funcionamiento del producto. - Mecánicas. -Térmicas. - Ambientales. d) Disponibilidad de materia prima. e) Disponibilidad de maquinaria y herramientas. f) Disponibilidad de mano de obra adecuada. Eventualmente considerará: a) Recomendaciones sobre el gusto de los posibles usuarios. b) Condiciones de uso de productos similares existentes en el mercado. e) Soluciones que han dado otros fabricantes.
140
El análisis, pruebas, correcciones y ajustes a las soluciones iniciales, permiten definir al pro ducto a través de dibujos técnicos: CONSIDERAR
DATOS INICIALES -
- Acciones externos -Maquinaria y herramientas - Mono de obro - Materiales - Productos sim,ilo_r_es _,
Cantidades Costos Gusto del usuario Condiciones de uso Otros limitaciones
SOLUCION DEFINITIVA
SOLUCIONES PRELIMINARES
-Definición de formas
-Dibujosiniciales
- Selección de materiales y
-
tratamientos - Tolerancias y acabados
superficiales
Memoria de cálculos Prototipos Ensayos Correcciones
- Deter minoción de costos
-Recubrimientos - Especificaciones com.,le-
mentorios
3.1.2. Etapa del estudio de la fabricación El estudio de la fabricación realizado en la oficina de métodos, debe apoyarse en el análisis cuida doso de todos los elementos que intervienen en el proceso de obtención del producto. El punto de partida natural es el dibujo de la pieza con especificaciones totalmente definidas. Después viene la consideración de todos los recursos tanto mat.eriales como humanos con que se cuente para hacer el trabajo. Enseguida se debe considerar el plazo de tiempo disponible. Por últi mo, se establecerá la secuencia cronológica que seguirá la consecución del objetivo.
ANALIZAR DATOS INICIALES -
Cantidades a fabricar Costos o respetar DibuJoS de definición Especificaciones del producto
ELABORAR
- Formas de la pieza - Temoiio -Peso - Material - Tratamientos especificodos - Precisión especifi cado -Estodo de lo mate ria prima
ESTABLECER
CONSIDERAR - Limitaciones de lo maquinaria y herro nlentol existentes
- Limitaciones en el abastecimiento de
materia prime - Necesidades de mono de obro calificada
PREVER
en acuerdo con d lo.
ro ectos
- Hojas de anólisis de
fabricaciÓn - Hojas de análisis de fose -Otros especificacio nes de procesos
PROYECTAR -Dispositivos de suje ción de piezas y he rramientas - Dispositivo de control - Herramental especial
- Lo secuencio crono lóoica de las opera ciones que interven drán en la fabnco ciÓn - Lo selecciÓn de má quinas, herramientas y equipo adicional - Los condiciones precisos de trabajo - Los. t,Jempos de fobri caclon
- Posibles ajustes en la selecciÓn del material - Ciertas medificociones que faciliten lo fabricación - Otros recomendaciones o proyectos - Necesidades de maqui noria y equipa no exis tentes
141
3.1.3. Fabricación Los servicios responsables de la fabricación, se encargan de preparar todo lo necesario para llevar a efecto la manufactura de lotes de prueba y lotes definitivos. La programación y descarga de trabajo en máquinas, se realiza conforme a los datos proporcio nados desde la oficina de métodos, contenidos en hojas de análisis de fabricación y análisis de fase.
DATOS INICIAL E S
SE PREVE - Aprovisionamiento de materia prima - Herramental y dis positivos - Materiales comple mentarios
- Ordenes de producciÓn - Hojas de análisis de fabricación - Hojas de análisis de fase - Plazos de entrega
PRODUCTO TERMINADO
SE ESTABLECE - Un programa de fa bricación - Sistema de control de la producción
SE OBTIENEN -Datos de tiempos rea les - Costos reales de fabricaciÓn -Sugerencia de mejo ras
3.2. Análisis de fabricación Como se ha constatado en el inciso anterior, la concepción de un dispositivo de sujeción sólo puede hacerse después de haber establecido la secuencia cronológica de fabricación (análisis de fabricación). De esta manera, puede conocerse con toda certeza el estado de transformación en que se en cuentra la pieza cuando se sujete en el dispositivo considerado. Normalmente y por comodidad, el análisis de fabricación contiene información simbólica de las zonas en que debe apoyarse la pieza y aquellas en que pueden ejercerse acciones de apriete. Se aconseja consultar el capítulo X. 3.3. La acotación fabricación
y
la
Puede considerarse que "EL MAQUINADO DE UNA PIEZA ES ESENCIALMENTE LA OBTEN CION DE SUPERFICIES QUE DEBEN ESTAR EN CIERTA POSICION UNAS CON RESPECTO A OTRAS". La acotación delimita y posiciona todas las superficies que deban obtenerse por maquinado. Su interpretación es determinante en la secuencia cronológica de las operaciones de maquinado. Puede decirse que al establecer la secuencia de operaciones, se hace un seguimiento lógico a la acotación.
142
Ejemplo No. l.Soporte chumacera (Figura VIII.1).
CORTE A-A
w rosca i
.Q
Q
k
m
n Figura V 111.1
Se observan tres tipos de cotas en este dibujo. 1o Las que limitan superficies maquinadas (a, f, m, n, etc.); 2° Las que limitan superficies en bruto (s, t, u); 3° Las que relacionan a una superficie maquinada con una superficie en bruto (g, v, w). Si se considera que al empezar el proceso de maquinado, la pieza está en bruto, tal como resulta de la fundición, es natural pensar que las primeras superficies que deben obtenerse por maquinado, sean las que están definidas a partir de alguna superficie en bruto. Tal es el caso de la superficie 1, cuya posición está referida a la superficie B 17 por medio de la cota g llamada "cota de partida". Una vez que se ha obtenido la superficie 1, que constituye una referencia, podrá pensarse en obtener la superficie 2 (cota f). La ranura 3, solamente se podrá hacer cuando se haya obtenido la superficie 2, a la cual está referida su posición con la cotan. Los cuatro agujeros taladrados de diámetro 1/> k, podrán hacerse cuando las superficies cilín dricas (torneadas) se hayan terminado, ya que su posición está referida al eje de revolución E, por medio del círculo de rp j. Este ejemplo ilustra la forma en que la acotación va imponiendo de manera lógica, la secuencia en que la pieza se hará pasar por diferentes máquinas. El orden correcto de fabricación será entonces: 1o Torneado. 2° Taladrado. 3° Machueleado.
143
En cada etapa habrá, obviamente, una secuencia impuesta por la acotación. Los detalles de la elaboración de una hoja de análisis de fabricación pueden verse en el docu mento, "Análisis de fabricación".
3.4. La acotación de proyecto y la acotación de fabricación Hay casos en los que debido a las condiciones en que debe hacerse la fabricación, es necesario mo dificar las acotaciones del dibujo de proyecto. Cualquier cambio de cotas lleva implícita una reducción de los intervalos de tolerancia, por lo cual, siempre que sea posible, se evitará modificar la acotación de proyecto. Ejemplo No. 2. Tuerca en T (Figura VIII.2) Observar la acotación que para esta pieza especificaría el departamento de proyecto, y su re percusión en la fabricación: Figura V 111.2
La tuerca en T (1), permite fijar a la pieza (3) en la mesa ranurada (2) de una máquina-herra mienta, por medio de la acción del tomillo (4). El análisis funcional de esta tuerca, implica la necesidad de garantizar un juego ( J1) entre las superficies referidas como a y b, y otro juego (J2 ) entre las superficies d y e.
Observando las formas de las piezas ensambla das, se puede decir que el juego ( J1) depende de las cotas A y B (Figura VIII.3). Figura V 111.3 /
Por otra parte, el juego (J2 ) dependerá de las dimensiones C y D marcadas en la Figura VIII.4. Figura Vlll.4
144
cotas (incompletas) que deberían aparecer el dibujo de proyecto de la tuerca serían las 1Ull:>tal::l.as en la Figura VIII.5.
Figura Vlll.5
Trátese ahora de determinar el proceso de fabricación de esta tuerca. JO Se supone la fabricación en serie. '===
11:)
Piezo en brvlo
ODfención de la so¡>er¡;áe [á!, en fresadora. o ce pdlo.
[
Oblención de los co1as .]) y 8 con ayuda de tKJ /l'en de !res fresas-.
Des denominada "cota máquina" por depender del ajuste entre máquina y herramienta. Bes denominada "cota herramienta" por depender de las herramientas. Nota: Con el método A se están obteniendo las cotas del dibujo de proyecto: ,---
Método B: d
!'t zo en órvto
e
Ob( e;,cío'n de la .. so¡>er/t ie id] M ¡;e odoro o cepillo.
Oótención de
''<··· , ...
>'·. ObtrmciÓn de ])
tJ
¡>or rn«
dispasdivo
es¡>e
ciol.
En este caso, D y B son cotas máquina. Nota: Con el método B se están obteniendo las cotas del dibujo de proyecto. El proceso es más largo que en el método A y se requiere un dispositivo de sujeción especial. Importante: Hay que observar que en una producción en serie, es fundamental lograr un ajuste
entre el referencial en que se apoya la pieza y la posición de las herramientas. Esto evitará repetir los ajustes en cada pieza, con las consiguientes pérdidas de tiempo.
145
2° Se supone que la fabricación es unitaria. Método A.
q -+
--=--- --=- --
Ohtención de la svl' 'fie d.
10
4
-
asoende
1
o.hfenciÓn de fa cofa :D
Ohfenciétn CliL]J lodo o¡>vesló.
06ienciÓn de,/a cofa 8
Nota:
La m : a deso'ef!_Cl
Se obtienen las cotas del dibujo de proyecto. Sin embargo, el proceso es largo y se modifica la posición máquina-herramienta en cada pieza fabricada.
Método B.
[] Pil'ZO .,,
brvlo
. ifí,?;',;::;;:, "d;1 lo no especi{lcttda.
z
-
oti ::C !J:"'d;'8'' ·;?d;o loob
Nota: No se obtiene directamente la acotación de proyecto. El método es largo y se requieren reajustes en cada pieza fabricada.
146
En este caso la acotación para fabricación sería la anotada en la Figura VIII.6.
J
q,
..., lt
Figura Vlll.6
3.5. Transferencia de cotas Toda modificación a la acotación de proyecto implicará una reducción en los intervalos de toleran cia, y como consecuencia, un aumento en la dificultad de obtención de la cota. Las trasferencias de cotas se harán únicamente cuando: a) La producción sea unitaria y la obtención de las cotas de proyecto impliquen la utilización de dispositivos y herramental especial. b) La reducción de los intervalos de tolerancia tengan poca repercusión en los costos de pro ducción. e) El proceso de fabricación utilizado permita evitar la utilización de herramental y dispositi vos extremadamente costosos.
4. PRINCIPIOS PARA PROYECTAR UN DISPOSITIVO DE SUJECION El proyectista encargado de concebir un dispositivo de sujeción, debe tener siempre en mente el cumplimiento de los tres principios siguientes: l. El dispositivo debe permitir lograr la precisión especificada. 2. Se debe simplificar el trabajo. 3. Debe garantizarse la seguridad.
4.1. La precisión del dispositivo En principio, la precisión que requiere la fabri cación de un dispositivo, es mayor que la de la pieza que debe obtenerse al utilizarlo como patrón. En general, se recomienda respetar la relación siguiente: IT dispositivos= ITpieza/10 Ejemplo No. 3. Dispositivo de taladrado. Considérese que a la lJieza de la Fi:;ura VIII.7 se le debe hacer un agujero 1/> 10, en una po
-+
sición de 60!8: de la superficie [A], y 100 ± 0.2 de la superficie [B].
Figura Vlll.7
147
ITP
=
60.3- 60.2
Cota media =
=
0.1 Tope
60.3 + 60.2
= 60.25 2 La cota media será la cota nominal para el dispositivo. ITp 0.1 ITd =- = -= 0.01 10 10 La cota en el dispositivo será entonces: 60.25 ± 0.005
1 1 1
b) 0.2
-$i--+-t+-
Cota 100 ±
ITp
=
100.2- 99.8 = 0.4
100.2 + 99.8 Cota media= 2 ITd
ITp
l
.. 1.._ =
100
0.4
0.04 10 10 La cota en el dispositivo será 100 ± 0.02 =-=--=
La Figura VIII.8 ilustra una posible solución para el taladrado de la pieza de la Figura VIII.7. La obtención de 6o:g:i la materializan una superficie plana [A'] y el eje de la guía de la broca.
Figura VIII.S
La cota 100 ± 0.2 se obtiene al apoyar la pieza contra un tope que está materializado por un perno metido a presión en la base del disposi tivo. La tangente al perno deberá estar enton ces a 100 ± 0.02 del eje de la guía de la broca. 4.1.1. Durabilidad de la precisión
Las superficies sometidas a desgaste, deben tratarse térmicamente para que la precisión sea durable. Por ejemplo, la guía de la broca del dispositivo de la Figura VIII.8, estará expuesta a la acción de desgaste de la herramienta. Se requiere pues, que la guía tenga una dureza superior a la de la broca. Normalmente en estos casos se emplean aceros de cementación del tipo NOM 1010 y NOM 1018 que permiten durezas después del cementado y el temple, superiores a 60 DRc. Entre los aceros que pueden utilizarse comúnmente para partes de dispositivos expuestos a desgaste, pueden anotarse: e) Especiales de temple total: a) De cementación: b) De temple total:
NOM 1010, NOM 1018 148
NOM 1045, NOM 1060 NOM 4140, NOM 9840
4.2. La simplificación trabajo
del
El término simplificación del trabajo es un concepto relativo de comparación. En ningún caso po drá asegurarse que la forma de efectuar un trabajo sea la más simple. Puede afirmarse en cambio, que una forma sea más simple que otra conocida. En general, se apreciará el grado de simplificación logrado, tomando como referencia las con diciones en que se esté procesando la pieza, o las que se tendrían si no se contara con el dispositivo. Independientemente de lo anterior, se considerará que: a) La pieza pueda colocarse fácil y rápidamente. b) La colocación de la pieza garantice la obtención de la precisión. e) La fijación sea firme y segura durante las operaciones de corte. d)Se tenga buena visibilidad en las superficies que se estén generando. e) Se garantice el accionamiento libre de las herramientas. f) La viruta desprendida pueda retirarse con facilidad. g) El desmontaje de la pieza sea fácil y rápido. h) Las operaciones no sean causa de fatiga excesiva para el operario. i) El dispositivo pueda quitarse de la máquina, y volverse a poner fácilmente, con ayuda de cuñas de localización. j) El ajuste entre herramientas y dispositivo sea fácil. Las observaciones relativas a los incisos a hasta h, dependen de cada caso particular. De la for ma y tamaño de la pieza principalmente. Sin embargo, puede mencionarse algo para los puntos i y j. 4.2.1.
Localización
del
dispositivo
Base
Se procurará utilizar una pareja de cuñas de localización cuando se trabaje sobre una mesa ranurada (Figura VIII.9). Esto permitirá alinear al dispositivo sobre las ranuras de la mesa, cuantas veces sea necesario. La colocación de las cuñas debe ser lo más ale jadas posible entre ellas.
Figura Vlll.9
La norma ISO R 299/1963 recomienda la adopción de los siguientes ajustes para estos casos. AJVSTE
8as11
Cuña dr locolizaciÓn
Hrsa ronvratb
Figura Vlll.10
149
4.2.2. Ajuste entre herramientas y dispositivo Es muy cómodo para cualquier operario, poder contar con alguna ayuda que le permita ajustar la posición entre la herramienta y el dispositivo. Para ésto, puede utilizarse alguna placa de referencia, que permita la colocación de calzas calibradas, entre la misma placa y la herramienta de corte (Figura VIII.lla y VIII.U b).
(a)
Figura Vlll.11
Después de ajustar la posición herramienta-dispositivo, se retiran las calzas, eliminando así cualquier posibilidad de dañar a la placa de referencia por la acción cortante de la herramienta.
4.3. La seguridad Los aspectos de seguridad deben considerar: a) A la máquina. b) Al operario. e) A la pieza que se esté procesando. d) A las herramientas utilizadas. e) Al propio dispositivo. En general, debe evitarse cualquier posibilidad de que la pieza llegue a aflojarse del dispositivo de sujeción durante operaciones de corte. El proyectista deberá indicar la eliminación de todos los filos cortantes que pudieran herir al operario. Por otra parte, deben preverse polipastos para elevar piezas grandes y pesadas, que impli carían esfuerzos excesivos del obrero.
5. EL PROBLEMA DE LA SUJECION Las funciones que cumple un dispositivo de sujeción, están relacionadas con diferentes acciones externas que actúan sobre el mismo:
MAQUINA HERRAMIENTA
DISPOSITIVO DE SUJECION
150
5.1. Relación con la máquina Es necesario conocer con detalle las formas y dimensiones de las superficies en las que podrá insta larse el dispositivo. Para esto, es muy útil contar con la ficha técnica de cada máquina que exista en la planta. En estas fichas deberán aparecer las características que interesen a su utilización. Las funciones mecánicas que cumple el dispositivo en relación a la máquina son: a) Posicionamiento. b) Fijación. 5.2. Relación con la herramienta En algunos casos, el dispositivo d'ébe guiar la acción de la herramienta. En otros, deberá hacerse un ajuste inicial de la posición entre el dispositivo y la herramienta que evite la necesidad de trazar cada pieza maquinada. Las funciones relacionadas con la herramienta son: a) Guía o ajuste inicial. b) Soporte a las acciones mecánicas y térmicas originadas durante el corte. e) Desalojo del material removido por la herramienta. 5.3. Relación pieza
con
la
Cada pieza, según su forma y tamaño, implicará soluciones específicas. Sin embargo, pueden men cionarse como funciones generales: a) Posicionamiento. b) Fijación durante el corte. 5.4. Relación operario
con
el
Se distinguen las siguientes funciones: a) Ajuste entre dispositivos y herramienta. b) Colocación, posicionamiento y fijación de la pieza. e) Desmontaje de la pieza. d) Limpieza y eliminación de las virutas.
6. ACCIONES DE LAS HERRAMIENTAS SOBRE LA PIEZA 6.1. Caso del cepillado
torneado
y
Puede constatarse experimentalmente que durante el maquinado con herramientas simples como las que se usan en el torneado y el cepillado, se producen fuerzas de corte que dependen de varios factores entre los cuales se pueden mencionar los siguientes: a) La resistencia a la ruptura por comprensión del material maquinado. b) Geometría de la herramienta utilizada y la forma en que actúa contra la pieza. e) Sección de la viruta desprendida.
d) Espesor de la viruta desprendida.
151
La dirección de las fuerzas que se producen durante el corte puede asociarse a la dirección de los movimientos de corte, de avance y de penetración (Figura VIII.12).
/1Q
.
.f---.
Me
Figura VI 11.12 -Dirección de las fuerzas de corte
De la Figura VIII.12: Me, movimiento de corte o movimiento principal. Ma, movimiento de avance. Mp, movimiento de penetración. Fe , fuerza de corte y se considera paralela a Me . Fa, fuerza debida al avance y se considera paralela a Ma. FP , fuerza de penetración, paralela a Mp . Los resultados experimentales demuestran que la fuerza F, resultante de Fa y FP, es sensible mente igual en magnitud que Fe. Entonces: El valor de la fuerza de corte Fe, depende del material maquinado, la sección de viruta y del espesor de la misma. En forma aproximada, se acepta que Fe es igual a la siguiente relación: Fe = KSR S = Sección de viruta en mm 2 , que depende del valor del avance y de la penetración (Figura VIII.l3). R = Resistencia al corte por compresión del material maquinado, en daN/mm 2 • K
=
Coeficiente que depende del material maquinado y el espesor de la viruta. K aum ta conforme disminuye el espesor.
Se recomiendan los siguientes valores: K - 2.5 a 4 para desbastes. K - 4 a 5 para operaciones de afinado. 152
Figura Vlll.13
La sección de la viruta es: S
Q
x e. p
Como
e
y
a sen JC
Q
S Es decir
sen JC p sen JC
x a sen JC
S = p x a.
De la figura VIII.12, se tiene:
F sen JC F cos JC
Fe sen JC Fe
COS
JC
Ejemplo No. 4. Placa cepillada. Figura Vll1.14
-Material de la placa: Acero con resistencia a la ruptura por compresión de 60 daN/mm 2
- Operación de desbaste (K = 2.5), con p = 4 mm a= 0.4 mm.
Fe
KSR = 2.5x4x0.4x60 = 240daN
Fa
Fe sen JC = 240 x sen 75° = 231.8 daN Fp Fe cos JC = 240 x cos 75° = 62.1 daN 153
6.2. Caso del fresado Dependiendo de la máquina y herramienta utilizada, el fresado puede ser frontal o tangencial, según actúe la parte frontal o la parte cilíndrica de la herramienta.
Figura V JI 1.15 - Casos de fresado frontal
-
-
('
\;
Figura V JI 1.16 - Casos de fresado tangencial
Por la acción cortante de los filos, el fresado puede hacerse en oposición o en concordancia, dependiendo del sentido de giro de la herramienta y el avance de la pieza.
--i} j_ /
-
'
)
Avanc-e
Figura VJJI.17- Fresado en oposición
Figura VJJJ.18- Fresado con concordancia
154
6.2.1. Características del fresado en oposición a) El espesor de la viruta aumenta gradualmente desde cero hasta un valor máximo (Figura VIII.17). b) El esfuerzo de corte aumenta también gradualmente. e) La herramienta tiende a desplazar a la pieza en sentido contrario al avance y hacia arriba. d) El juego entre la tuerca y el husillo de la mesa permanece acumulado en un sólo lado. e) Su aplicación es más frecuente que el fresado en concordancia.
T
'''
ru,,ca
-
i ). .... . ' ' '
' r\ Tornillo
Ju.,o
Figura V 111.19 - Esquema del sistema husillo-tuerca de la mesa, durante el fresado en oposición
6.2.2. Características del fresado en concordancia a) El espesor de la viruta disminuye gradualmente desde un máximo hasta cero. b) La herramienta tiende a desplazar a la pieza en el mismo sentido del avance y hacia abajo. e) Su aplicación se limita a las máquinas que tienen previsto un sistema de eliminación del juego entre el husillo y la tuerca motriz.
6.2.3. Fuerzas desarrolladas durante el fresado La fuerza de corte Fe tangente a la trayectoria del filo cortante, puede determinarse con la relación:
Fe
= KSR
En virtud de que durante el fresado el espesor de la viruta llega a ser muy pequeño, se reco mienda adoptar, K = 4, la sección de viruta se calculará con la expresión:
S= exb
155 El espesor e de la viruta es variable desde cero hasta un máximo emáx; b es el ancho de fresado (Figura VIII.20). emáx = Siendo :
az
2
--
V
e_
,_,
p (D-P)
D
11a
1
=
Avanee por diente de la fre sa (mm) P Profundidad de corte (mm) • D = Diámetro de la fresa (mm)
El avance por diente, según el tamaño y tipo de
¡
fresa, puede considerarse como sigue: -Fresas pequeñas y delgadas: -Fresas medianas o perfiladas: -Fresas cilíndricas o grandes: -Fresas con insertos de carburo:
0.02 a 0.04 mm 0.04 a 0.06 mm 0.06 a 0.20 mm 0.10 a 0.50 mm
R es la resistencia a la ruptura por compresión en daN/mm 2 •
M
Figura V 111.20
Las fuerzas Fe de corte y radial Fr, tie nen como resultante a la fuerza F. La fuerza radial Fr, tiende a provocar deflexiones en el árbol portafresa. Su magnitud es variable, y tiende a ser ma yor al inicio del corte, cuando el espesor es mínimo. Ha.
.,.
Figura VI 11.21
Una vez que el diente penetra en el material, se admite para Fr un valor del 40% de Fe .
.
F se puede descomponer en Fv y Fa, que son fuerzas que tienden a levantar a la pieza y a empujarla en sentido contrario al avance respectivamente. Fv = F seni{J Fa F cos 'P •Por razones de economía y rendimiento mecánico, escoger fresas con el menor diámetro posible para disminuir el costo y las fuerzas de torsión sobre el árbol portafresa. De dos fresas de igual diámetro, escoger la de mayor diámetr<\ interior para disminuir la flexión del árbol portafresa. Usar carburos si la potencia de la máquina es suficiente.
156 Siendo
'/)
-a
= {j
Avances
D
a 2 = Avance/diente
- -p cos {j - 2
a = Avance/revolución A
12. 2
= Avance/minuto
0.4 Fe
tg a
Fe
a
= 22°
a
0.4
=
a 2 x Z por cada revolución
Z = Número de dientes de la fresa A
(21.8°)
=
a 2 x Z x n por cada minuto
n = revoluciones/minuto
Ejemplo No. 5 El fresado de una superficie plana con una fresa cilíndrica de dientes rectos, se efectúa con las siguientes condiciones: -Fresa if> 100; 10 dientes. - Profundidad de corte 5 mm. - Avance por diente az = 0.2 mm. - Ancho de fresado 80 mm. -Material, acero R = 50 daN/mm 2
•
Calcular la fuerza de corte máxima, la fuerza radial, y las fuerzas de levantamiento y empuje. Fuerza de corte:
Fe
=
KRS
S= ex b Siendo
2az =
=
DV
2 x0.2 100
P(D-P)
v 5 (1oo- 5)
0.087 mm. 4 X 50 X 0.087 X 80
=
1392 daN
Fuerza radial:
1392 x 0.4 = 556.8 daN
La fuerza resultante F será: Fe
1392
F =--
1501 daN
cosa
El ángulo {j tendrá el siguiente valor: cos {j
5 45 -10r0 -=--=
100 2
50
0.9
157
{3 = 25.84° cp = {3 - a = 25.84- 22
3.84°
La fuerza de levantamiento será: 1501 sen 3.84°
Fv = F sen cp Fv
100.5 daN
La fuerza de empuje: FH
=
F cos cp
FH
=
1498 daN
=
1501 cos 3.84°
6. 3. Caso del
taladrado La fuerza de corte Fe que cada filo cortante ejerce sobre la pieza, se calcula con la relación: Fe = KSR
K se tomará igual a 4 como el caso del fresado: a D S=-x2 2 Siendo
a
=
avance por revolución de la broca.
D
=
diámetro de la broca.
El momento que ejerce la broca tiene el valor: Figura Vlll.22
Las fuerzas Fa tienen la misma magnitud y sentido opuesto, de manera que se anulan mutuamente. Las fuerzas de empuje vertical F., tienen el mismo valor y se les considera actuando sobre el eje de la broca con una intensidad:
158
Si se considera que F = Fe , Entonces: Ejemplo No. 6.
Determinar el momento y el empuje vertical que produce la penetración de una broca de 12 mm de diámetro con un avance de 0.15 mm por revolución de la broca. El material tiene una resistencia a la ruptura de 60 daN/mm 2 ; a = 120° Fe
KSR 0 15 12 S = x = " x = 0.45 mm 2 2 2 2 2 4
Mb
D 12 648 mm daN = 0.648 m Fe x-= daN 2108 x-= 2
X
0.45
60 = 108 daN
Fe
a
X
Fa = Fe sen-= 2 Fv
108 sen 60° = 93.5 daN
2Fa = 187 daN
7. POSICIONAMIENTO Y FIJACION DE LA PIEZA Al abordar el problema de la sujeción de una pieza, es conveniente distinguir dos aspectos. l.Asegurar que las piezas a maquinar, puedan colocarse en la misma posición sobre la máqui na. Esto es, el posicionamiento debe ser repetitivo. 2. Asegurar la inmovilización de la pieza en el dispositivo, sin provocar deformaciones que afectan la precisión.
Tanto el posicionamiento como la inmovilización siguen las reglas y recomendaciones cons tructivas que dependen del tipo de pieza. En general se hablará de piezas prismáticas cuando predominen las superficies planas, y de pie zas cilíndricas cuando sean superficies de revolución las predominantes. Las piezas mixtas tendrán tanto superficies planas como de revolución. 7.1. Posicionamiento Puede considerarse que el posicionar una pieza en una máquina, consiste en mantenerla fija dentro de un sistema de referencia tridimensional. El primer paso será entonces, relacionar a cada tipo de máquina, con un sistema ortogonal de tres ejes X, Y, Z. Por facilidad, estos sistemas de referencia se asociarán a los órganos portapieza de las máquinas-herramienta más comunes. (Ver Figura VIII.23).
159
y
a- Torno paralelo
b - Fresadora de cabezal horizontal
z
e- Taladro de columna
d - Cepillo de codo
160
Figura V 111.23
Si se logra proveer a la pieza de los apo yos necesarios para mantenerla posicio nada en el referencial X, Y, Z, se puede pensar que se ha logrado su posiciona miento en la máquina. Independiente mente de la forma y el tamaño de la pieza, las posibilidades de que pueda moverse en el espacio se reducen a la descomposición del movimiento sobre los tres ejes; con tres posibilidades de translación (Tx, TY y Tz) y tres posibi lidades de rotación (Rx, Ry y Rz ), como se muestra en la Figura VIII.24. Se dice entonces que toda pieza tiene seis grados de libertad en el espacio.
y
Figura V 111.24
Rz
z
X
El posicionamiento consistirá en apoyar a la pieza de manera tal, que no tenga posibilidad de desplazarse según Tx, Ty y Tz, ni de girar como Rx, Ry y Rz. Al lograr esto, se dice que se están eliminando los seis grados de libertad de la pieza.
7.1.1. Caso de prismáticas
piezas
Suponiendo que pueden materializarse los planos P 1 , P2 y P3 , la pieza M se con sideraría posicionada en el referencial X, Y, Z, al apoyarla contra P 1 , Pz y P3. Figura VIII.25.
'.t
. RY TI
Figura Vlll.25
Al apoyar la pieza sobre los puntos 1, 2 y 3, se obtiene el mismo efecto que con P 1 de la Figura VIII.25, con esto se elimi nan las posibilidades de rotación Rx y Rz además de la translación TY • Sin embargo permanece con libertad en Tx, Tz y Ry.
Figura V 111.26
161
Es importante observar que tres puntos de apoyo, anulan a igual número de grados de libertad.
Al agregar los puntos de apoyo 4 y 5, se obtiene el efecto similar al del plano P2 , eliminando de este modo los grados de libertad Ry y Tx .
.,
El último grado de libertad que queda por eliminar es Tz • Figura Vlll.27
El punto de apoyo 6, que haría la fun ción del plano P3 , permite eliminar la translación sobre el eje x. De este modo, se han requerido seis puntos de apoyo, distribuidos como en la Figura VIII.28, para eliminar los seis grados de libertad de la pieza.
Figura Vlll.28
Este sistema de posicionamiento, llamado "plano-línea-punto", se conoce también como "principio de KELVIN de posicionamiento isostático".
Es evidente que el peso de la pieza, las fuerzas de apriete que aseguran su inmo vilización, y las fuerzas originadas du rante el corte, hacen imposible que la pieza se pueda apoyar sobre puntos o superficies pequeñas. Una solución aceptable consiste en pre ver superficies que den suficiente apoyo a la pieza para evitar así deformaciones locales debidas a la presión de contacto (Figura VIII.29).
Figura V 111.29
162
Pueden tomarse de base los siguientes valores de presión de contacto: P = 8 a 10 daN/mm 2 cuando se quiere evitar toda deformación. p = 20 a 25 daN/mm 2 cuando se acep tan deformaciones pequeñas.
Figura Vlll.30
A medida que las tolerancias admitidas en el maquinado de la pieza aumentan, el principio de apoyos puntuales "plano línea-punto" puede irse transformando en apoyos superficiales hiperestáticos (Figuras VIII.30 y VIII.31). La posibi lidad de que las piezas ocupen siempre la misma posición en el dispositivo, dis minuye con las soluciones de las Figuras VIII.30 y VIII.31.
Figura V 111.31
X 7.1.2. Caso de cilíndricas
piezas
Los puntos de apoyo 1, 2, 3 y 4 elimi nan cuatro grados de libertad: Tz, TY , Rz, Ry. El apoyo 5 elimina Tx • La pieza tiene todavía posibilidad de girar alrededor de su eje de revolución.
Figura V 111.32
La eliminación del 6° grado de libertad se puede lograr por adherencia, al aplicar una fuerza de apriete como en el caso de sujeción en mandril de tres mordazas (Figura VIII.33).
163
Puede considerarse en este caso que la mordaza A efectúa la función de los pun tos 1y 2, y la mordaza B la de los puntos 3 y 4, mientras que la cara del mandril, haría la función del tope 5 y la mordaza e aseguraría la eliminación de rotación sobre X. Figura V 111.33
Una segunda posibilidad se tiene al utili zar un mandril de tres mordazas y un punto de centrado en el cabezal móvil. Las mordazas A y B corresponden a los apoyos 1 y 3 (las mordazas hacen poco contacto con la pieza). El punto de cen trado D efectúa la función de 2, 4 y 5. Finalmente e elimina la rotación en X al apretar sobre la pieza.
D .........
Figura Vlll.34
Una tercera posibilidad se tiene al utili zar mandril de tres mordazas y luneta fija. Las mordazas A y B corresponden a 1y 3, los apoyos D y E de la luneta, a 2 y4 y la mordaza e realiza el apriete que eli mina la rotación y translación sobre X. El apoyo F asegura que la pieza se man tenga en contacto con D y E.
Figura V 111.35
El montaje de fresado de la Figura VIII.36 ilustra la utilización de dos apoyos en "Ve", que corresponden a los puntos 1, 2, 3 y 4 y una escuadra tope equivalente al punto 5. La fijación sola mente está indicada con las acciones F dirigidas contra los apoyos en "Ve".
164
Figura V 111.36
Cuando la pieza de revolución tiene alguna forma asimétrica, se puede aprovechar esta cir cunstancia para eliminar el 6° grado de libertad por obstáculo, en lugar de la adherencia explicada anteriormente (Ver Figura VIII.37). 8
4
Figura Vll1.37
7.1.3. Elementos constructivos de apoyo para el posicionamiento a) Superficies extensas: Las superficies extensas de apoyo pueden ser las correspondientes al órgano porta-pieza de la má quina: mesa de la fresadora, cepillo o mandriladora; plato ranurado para torno. También puede corresponder a la superficie.principal de apoyo del dispositivo de sujeción.
165
b) Superficies reducidas: 0Bd
Usualmente las superficies reducidas son pernos insertados en el dispositivo. Pue den montarse fijos o pueden tener posi bilidad de ajuste. El material de estos pernos normalmente es acero de cemen tación, endurecido a 50 - 60 DRc. La superficie de apoyo con la pieza pue de ser plana, abombada o estriada, según se trate de piezas con superficies maqui nadas, en bruto, o en las que se estén aplicando fuerzas muy elevadas.
Figura Vl11.38
En los casos en que las superficies maquinadas de apoyo sean definitivas, deben evitarse las deformaciones locales asegurándose que la presión de contacto sea menor a la admitida para el ma terial de la pieza. En muchos casos en los que se trata de piezas en bruto, se admiten deformaciones pequeñas que ayuden a su inmovilización durante el maquinado. En las Figuras VIII.39 y VIII.40, pueden observarse diversas soluciones para el caso de los pernos de apoyo. Aplastamiento
F
Casquete esférico
dispoeitivo
Figura Vll1.39b- Apoyo estriado
Figura V 111.39a - Perno fijo abombado Pieza
Perno Contra tuerca.
Figura Vlll.40a- Perno con inserto
166
Figura V 111.40b - Perno ajustable
. 7.2. Fijación o inmovilización de la pieza ._ A diferencia de las superficies de apoyo que son fijas y son las que permiten obtener repetidamente las cotas de la pieza, los elementos de fijación son móviles y actúan generalmente ejerciendo presión sobre la pieza de manera tal, que esta última, se mantenga en contacto con los apoyos durante el maquinado. La acción del elemento de fijación debe ser suficientemente fuerte para inmovilizar a la pieza, pero no a tal grado que sea la causa de deformaciones. Por otro lado, su aplicación debe ser rápida y progresiva. Por la naturaleza de su acción, se distinguen tres grupos de elementos de fijación. ler grupo. Acción mecánica. - Fijación p(Jr medio de tornillos. - Fijación por medio de levas y excéntricas. - Fijación por medio de palancas articuladas. 2do grupo. Acción hidráulica. - Fijación por medio de cilindro hidráulico con acción directa o indirecta. 3er grupo. Acción neumática. - Fijación por medio de cilindro neumático con acción directa o indirecta. La selección del sistema de fijación dependerá de los factores siguientes: - Facilidad y seguridad de operación. - Condiciones de irreversibilidad. -Costo. 7.2.1. Localización de los puntos de apriete Con objeto de evitar deformaciones en las piezas, las acciones de los elementos de fijación se debe rán aplicar directamente contra las superficies de apoyo. El efecto de la fijación de la pieza, puede producir deformaciones ya sea en la pieza, ya sea en el dispositivo o en ambos. Cuando la pieza se deforma por efecto de la fijación, se presenta un defecto de forma en la pieza terminada (Ver Figura VIII.41).
Superficie maquinada.
F
b)
F
FijaciÓn por IMdlo de
o loa voladizos 1
F; pieza
deformado debl do
Forma final
0//)) ;»;%/
d) Defecto
C) Pieza maquinada
Figura Vlll.41
el tiea.
de forma
debido o lo recuperacio'n
167
En los casos en que el dispositivo sufre deformaciones, se presentan con mayor frecuencia de fectos de posición. La Figura VIII.42 ilustra un ejemplo de taladrado en el que la broca está guiada por un buje endurecido. Tornillo de fijación sin apretar
Buje guía
Placo
a.
SR.
El eje xx es perpendicular a la super· ficie SR.
El eje xx se desvía de la perpendi cular a causa de la deformación de la placa porta guía.
c. Figura VIl 1.42
Pieza
terminada con defecto · de perpendicularidad.
RZ/3
7.2.2. Fijación por medio de tornillos
La fijación de piezas por medio de tornillos o barras roscadas, es frecuente en virtud de su fácil realización, efectividad y fácil manejo. Sin embargo, es importante prever los materia les adecuados en su construcción a fin de evitar aplastamiento en la rosca. La acción abrasiva de la viruta desprendida durante el corte debe evi tarse mediante protecciones adecuadas.
---'""®
Pieza
0
La acción del tornillo puede ser directa o indi recta, tal como lo muestran las Figuras VIII.43 y VIII.44.
Rl/3
Accion
indirecto.
Figura V 111.43
168
Pieza
AcciÓn directa
Figura VIl 1.44
7.2.3. Cálculo de tornillos de apriete ler paso. Determinación de la fuerza axial necesaria. El valor de la fuerza axial necesaria dependerá principalmente de la magnitud y dirección de las fuerzas producidas durante el corte. Por ejemplo, la pieza de la Figura VIII.43, debe mantenerse inmóvil durante la acción cortante de la fresa. La brida No. 3 deberá ejercer una fuerza suficiente F3/2 (del mismo valor y sentido opuesto que R2/3) sobre la pieza No. 2. Estudiando el equilibrio de la pieza 3, se observa que R2/3 depende del valor de la fuerza T4/3 que le aplica el tornillo:
Gráficamente T4/5
Figura VIl 1.45
169
La acción de la herramienta deberá equilibrarse con las componentes de la fuerza F3/2. Enton ces, gráficamente o por medio de cálculos simples, se puede determinar la magnitud de T4/3. 2do paso. Dimensiones principales del tornillo. La fuerza axial T, implica la aplicación de un par M (en un plano perpendicular al eje del tor nillo), fuerzas de rozamiento en la cabeza o la punta, esfuerzos de tensión o compresión en el núcleo del tornillo, y un cierto riesgo de aplastamiento de los filetes a causa de la presión de contac to. Los cálculos de resistencia de materiales permiten establecer las dimensiones principales del tor nillo y su tuerca. a) Diámetro nominal. El diámetro nominal del tomillo depende directamente del esfuerzo a la tensión o compresión que puede resistir el material, en el área definida como núcleo del tornillo (Figura VIII.26). Figura VJJJ.46
El procesamiento correcto sería el de calcular primero el diámetro del núcleo dn necesario y de los valores normalizados del diámetro nominal d, escoger el inmediato superior. El diámetro del núcleo se puede determinar con la siguiente expresión:
J 1.27
dn = En donde
T
(mm)
Fuerza axial necesaria en el tornillo en daN
=
a máx =
!_ amáx
Esfuerzo de tensión o compresión máximo que se puede aplicar en el núcleo en daN mm 2
amáx
depende del material empleado en la fabricación del tornillo y de un coeficiente de seguridad.
Omáx
Rt
Entonces:
c.s.
=
Resistencia a la ruptura en daN/mm 2
C.S. = Coeficiente de seguridad (puede tomarse C.S. = 4). 0 máx
170
= --
=
0.25 Rt
La resistencia a la ruptura y el esfuerzo amáx para los aceros empleados con mayor frecuen cia en la fabricación de tornillos son los siguientes: ACERO
1045
1060
4140
Rt * 2 daN/mm
68
82
104
17
20
26
Umáx
daN/mm 2 *Sin tratamiento térmico
b) Paso, ángulo de hélice y radio medio de contacto.
La siguiente Tabla reúne las características más sobresalientes, de interés en el cálculo de tornillos, para el caso de rosca triangular métrica perfil ISO.
o
])
mm 6
8
.lJ/dme/ro de
{;
d
-
.
"' "'e ce
eonf ocl"o '"'"' O
, 1 11
Q¡'
1
0
de
/Jiomefro lirngMfe del o'nqvlo m e d
,, .
d,-
17,9
6
4,9/
1.25 32,9
8
,
io
'*ne'/ice
,t:¡ngvlo de
héhce
.
O(
J:'liERZA AXIAL T HA 'tiMA doN SEGVN
/0 5
TIPO OE
ACERO
1060
4140
5A5
{}_059
3,3'1'1
.30
.358
465
6;64
7,32
0,0553
.3.16
560
658
855
0,0528
3,02
830
/0 6
/360
o,oS/2.
2,93
12.95
/520
/.980
;o
1,5
52,3
/0
8,37
9,18
/2.
/.75
76,2
12
10,10
11.05
16
2
N
16
/3,83
¡4,'fl
o, 0 33
2.47
2 50
2880
3915
20
2,5
225
20
1?;2'1
lB,M
0,0 33
2. 7"
3825
4500
{,fZO
e
3
.32
24
20,75 22,37 0,0 .33
2,47
5500
6 80
8420
30
3,5
519
30
26,21 28,10
0,0401
2,30
8823
/0.380
/.3500
36
4
75!J
36
3!,67
o, 0.381
2,/8
/5/80
/.97.30
33,83
12900
e) Longitud de agarre de la rosca. La longitud de agarre del tornillo con la tuerca debe verificarse tanto por presión de contacto (riesgo de aplastamiento de los filetes), como al cizallamiento. Las Figuras VIII.4 7 y VIII.48, ilustran el concepto de longitud de agarre.
171
Figura Vlll.48
---u-
el::
Figura Vl11.47
La longitud
en mm, deberá determinarse con las relaciones siguientes:
Q
Por presión de contacto: 4 1r
T
p
p z(de
2
-
(mm) 2
di
)
De donde, p T
=
Paso de la rosca en mm.
=
Fuerza axial aplicada.
P = Presión de contacto admisible daN/mm 2 (pueden tomarse valores de 6, 8 y 10 daN/mm 2 para los aceros 1045, 1060 y 4140). z
=
Número de entradas del tornillo (generalmente 1entrada para sistemas que deben ser irreversibles como el de la sujeción).
de = Diámetro exterior de contacto en mm. di
=
Diámetro interior de contacto en mm.
Por cizallamiento: Q
T
= 7r
dn
T máx
Siendo dn el diámetro del núcleo del tornillo y T máx el esfuerzo cortante máximo que admite el material:
172
daN/mm 2
1045
1060'
4140
T máx sin tratamiento
8.5
10
13
T máx con tratamiento
13
15
20
El mayor valor de Q, será el que se adopte como longitud de agarre. d) Par o momento necesario para ejercer una fuerza axial T.
Momento total necesario en m daN. Fuerza axial en daN.
T
dm
= --= radio medio de contacto en m. 2
= Angulo de la hélice media
P rrdm 'P'
Paso d medio
1r
Angulo corregido de frotamiento en los filetes. t,'P
coeficiente de frotamiento en los filetes (:=::::0.15 a 0.25). semiángulo del filete.
tg '/)
tg 'P'=--
30° para perfil triangular.
cos
cos 30° cos 15°
15° para perfil trapezoidal. 0.8660 0.9659
+ t, '/)' 1- t, Q t, '/)'
t,
Q
a = Radio medio de frotamiento en la cabeza o en la punta en m. Frotamiento en la punta (Figura VIII.48)
t, 'P '
2 a =p
3
Frotamiento en la cabeza (Figura VIII.4 7)
2 ( p23 a
= 3 (p22
-
P¡3)
- P¡2)
Coeficiente de frotamiento en la cabeza o en la punta (:=::::0.05 a 0.4). 173
7.2.4. Fijación por medio de excéntricas Una excéntrica de apriete es una pieza circular cuyo eje de rotación está desplazado una distancia e de su eje geométrico. Al valor de e se le denomina "excentricidad". Las principales ventajas de estos sistemas son: - Rapidez de aplicación del apriete. - Fuerzas elevadas de apriete. - Facilidad de fabricación. Su aplicación debe decidirse después de verificar que habrá un mínimo de vibraciones durante el maquinado (evitar utilizarla en fresado), y que las tolerancias de dimensión en las superficies en que actúe, sean suficientemente cerradas para evitar la reversibilidad del sistema. El apriete por excéntrica se puede aplicar directa o indirectamente con ayuda de un elemento elástico (bridas). El modo de operación se ilustra en la Figura VIII.49.
l
J
Posición lihre
Aproximación
Aprie
Figura Vll1.49
7.2.4.1. Cálculo El centro geométrico de la excéntrica se mueve sobre una circunferencia de diámetro 2e. El centro de rotación (U) se encuentra a una distancia Y de la superficie de la pieza.
Figura Vlll.50
174
El contacto entre la excéntrica y la pieza se verifica en una franja localizada en l. El sistema es irreversible solamente cuando: tg Siendo:
0:
<
tg 'P
tg 'P el coeficiente de frotamiento.
Mientras menor sea o:, habrá menos posibilidades de reversibilidad. Esto es, el desplazamiento angular e debe ser cercano a 180° La altura Y:
Y= 10
+
OH
R (R es el radio de la excéntrica)
10 OH
e cos ( rr -
Y
R - ecos
e)
= -
e cos e
e
Angulo de contacto o: :
e sen e
nH
=--=-----
IH
R-ecose
Para obtener irreversibilidad debe cumplirse que: tg Entonces:
tg 'P
0:
>
<
tg 'P e sen e
R-ecose e sen e R-ecose
sen
e
R
-- cose e Para que esta última expresión sea pequeña, se requiere que y que para un radio R dado, e sea pequeña.
e
sea cercana o igual a 180°;
Para efectos de cálculo de excéntricas, deben tomarse valores de t 1 'P menores o iguales a 0.1 (coeficiente de frotamiento pequeño). El valor práctico de e que corresponde a una estimulación de tg 'P = 0.1 y que asegura la irre versibilidad, está comprendido entre 150 y 180°.
- Par necesario para apretar. El par que se requiere aplicar para girar un ángulo e al centro geométrico O, es tando la pieza a una distancia fija Y del centro de rotación n , es el siguiente: Mt
=
N2/1 ( e sen
e +
Y tg 'P
r
J Figura Vlll.51
175
La fuetza normal N 1/2 que ejerce la excéntrica sobre la pieza, es igual en magnitud a N 2/1: . Mt N112 = -Y-(t_g_a_+_t_g_lfJ_)
ya que
e sen O
tg
y
a
Mt tg lfJ
Momento necesario para obtener N 1/2 =
Coeficiente de rozamiento entre la excéntrica y la pieza.
7.2.5. Fijación por medio de palancas articuladas
Existen mecanismos cuyo funcionamiento se basa en la multiplicación de una fuerza aplicada por medio de palancas articuladas. Su accionamiento puede ser manual, neumático o hidráulico. Diferentes marcas comerciales ofrecen series de tamaños escalonados para satisfacer distintas necesidades. Por sus características de construcción se aplican en procesos de armado, soldadura y taladrado. La Figura VIII.52 ilustra algunos ejemplos de dispositivos de palancas articuladas, en los que puede observarse que básicamente se trata de mecanismos de cuatro eslabones cuya condición de cierre irreversible corresponde a cierta posición de los centros de articulación. Esto puede apreciarse en la Figura VIII.53.
{b)
€f-(a!
-l--+ Figura V 111.52
(d)
En la posición "LIBRE", los eslabones 2, 3 y 4 pueden girar sobre los pernos B, D y A respectivamente. Cualquier mo vimiento del eslabón 3 se transmite al eslabón 4, e inversamente, al mover el es labón 4, se acciona al eslabón 3. En estas condiciones el sistema es reversible.
(a.!
176
(Fig. Vll1.53)
A medida que se hace girar al eslabón 3, el ángulo formado por las líneas BC y CD, aumenta. La fuerza obtenida en 5, es máxima cuando a es igual a 180°. Para cualquier posición en que a sea menor a 180°, el sistema es reversible. En la posición de cierre, la fuerza en 5 debe mantenerse sin necesidad de aplicar fuerza en 3. Esta condición de irreversi bilidad se logra, haciendo que a sea lige ramente mayor que 180°. El tope E, permite asegurar lo anterior. Con estos mecanismos pueden lograrse fuerzas de apriete de varios cientos de decanewtons. Figura Vl11.53
7.2.6. Fijación por medio de bridas
Las bridas son elementos de fijación utilizados con mucha frecuencia. Básicamente son palancas accionadas por un tornillo o una excéntrica. Su construcción, en aceros de medio carbono forjados o maquinados, debe ser rígida, segura y fácilmente manipulable.
1
------- -+-1 -- t-
I
1
Figura Vl11.54
177
La Figura VIII.54 ilustra una disposición típica de sujeción con brida. La brida 1debe poderse colocar y retirar con un simple movimiento longitudinal. El apoyo 5 evita que la brida gire cuando se esté ejerciendo la fuerza de apriete con 3. El resorte 6 mantiene a la brida en posición levantada para poder colocar una nueva pieza deba jo de ella. Finalmente, las rondanas 4 con asiento esférico, evitan que el espárrago 2 sea sometido a esfuerzos de flexión. 7.2.7. Fijación por medios neumáticos e hidráulicos La utilización de cilindros neumáticos e hidráulicos reduce la intervención directa de la mano del hombre, y se adapta idóneamente en procesos automatizados. Sin embargo, su selección debe ser muy bien estudiada y justificada, ya que el equipo es costoso. Entre otras cosas debe considerarse. - La fuerza de apriete necesaria. - La longitud o carrera que debe desplazarse al vástago del cilindro. - La velocidad de operación. La selección del equipo debe limitarse, en la medida de lo posible, a las características de los cilindros hidráulicos o neumáticos que existan en el mercado. 7.3. Elementos complementarios comúnmente encontrados en dispositivos de sujeción 7.3.1. Elementos normalizados En ciertos países industrializados como Alemania, Estados Unidos de Norteamérica y Francia, exis ten elementos normalizados que mediante combinaciones adecuadas, pueden permitir una infinidad de posibilidades de construcción de dispositivos de sujeción. Los costos de fabricación de un dispo sitivo utilizando componentes normalizados, generalmente son inferiores a aquéllos en que se construyen todos los componentes. Desafortunadamente en nuestro país actualmente es poco comprendida la importancia de uti lizar elementos que han sido estudiados y sometidos a experimentación, y que representan grandes ventajas técnicas y económicas sobre las soluciones provisionales que se observan en pequeños talle res y aun en grandes industrias. La lista de elementos normalizados que pueden encontrarse en el comercio de los países indi cados antes, es muy amplia, y comprende desde escuadras, platos circulares, calzas ajustables, bridas, topes horizontales, calzas escalonadas, manivelas, bujes guía, tuercas, rondanas con casquete esféri co, dispositivos articulados ("chapulines"), resortes, etcétera. 7.3.2. Resortes helicoidales de compresión El tipo de resorte helicoidal a compresión es el que se encuentra con mayor frecuencia en los dis positivos de sujeción. Su utilización se realiza en los sistemas de sujeción por brida, calzas ajustables y mecanismos diversos de posicionamiento y apriete accionados automáticamente. La determinación de un resorte depende tanto de las proporciones geométricas, como de las cargas que deban soportar o transmitir; ya sea estática o repetidamente (problema dinámico). Aunque la sección del alambre puede ser circular, cuadrada o rectangular, se tratará únicamen te el caso de resortes de alambre de sección circular. Los extremos del resorte deben ser paralelos y rectificados en todos los casos de dispositivos de sujeción. De preferencia, la guía del resorte a compresión debe ser interna, dado que el diámetro exte rior aumenta conforme se verifica la compresión.
17 8
¡----'
7.3.2.1. Geometría En la Figura VIII.55 pueden observarse la mayoría de las características geomé tricas de un resorte helicoidal de com presión. Además de éstas, deben consi derarse las siguientes notaciones: n = Número de espiras útiles. y
Número de espiras de apoyo.
L'>D
Incremento del diámetro.
Po
Paso libre del enrollamiento.
De
(1 EXTERI R
Relaciones importantes:
Figura V 111.55
- Altura de bloque, cuando el resorte está completamente comprimido. Hb = d (n +y) - Paso de enrollamiento en servicio. H-yd P=--n -Altura libre del resorte, sin carga alguna. Ho =Pon+ yd - Número de espiras útiles. Hb Ho- yd n =-d-- y= Po -Número de espiras de apoyo (extremos rectificados) D
y = 1.5
para
-,¡;;; d
y = 2
para
->
y=3
para-,¡;;; 6
y= 3.5
para
6
D
6 d - Con extremos no rectificados (Figura VIII.56).
- Verificar que
D
d D
- > d
D
5<- < 12 d
y
D
Po,¡;;;_ 2.5
6
Figura V 111.56
179 Ftot
o,7
7.3.2.2. Estabilida d
He
...........
p
o,6 o,
1\:
5
Cuando las fuerzas no se aplican sobre el eje del resorte, los extremos no son paralelos, o bien, hay defectos de rectitud en el eje, se producen pandeos. La verificación al pandeo del resorte puede hacerse con ayuda de la gráfica de la Figura VIII.57, en la que las rela ciones geométricas de altura libre y diámetro de enrollamiento, determinan el riesgo de pandeo para una flecha determinada. Es aconsejable situarse netamente debajo de la
l!o
0,4
"'
No pandeo
0,3
:Yo'
0,1
'
curva límite.
o
1
2
3
5
4
6
7
Figura V 111.57
7.3.2.3. Cálculo de la resistencia y de las deformaciones
1, 6
Esfuerzo de cizallamiento T
xw
De donde: 1,2
D, d = Ver "Geometría".
o .
w ..,_, + 0,61,
-
•-.=n
"'"'
1,1
(con m•-;¡- J
m
'
.......... ........
Q = Carga aplicada al resorte. T =
W
Esfuerzo al cizallamiento a que somete al alambre. Coeficiente de corrección que toma en cuenta: La repartición no teórica del es fuerzo de torsión a causa de la curvatura del alambre.
5 3 .
..
• 7
8
/0
/1
/
m -!L. d
Figura Vlll.58
En aplicaciones estáticas debe cumplirse que: T
<
Rge
Siendo Rge el límite elástico al cizallamiento del alambre.
180
Deformaciones
O•
8 QD3 n f Q,D,d
=G
fi. 3SI.
BD n
4
,
Figura Vlll.59
d4
Ver anotaciones anteriores.
n
Número de espiras.
G
Módulo de elasticidad
transversal. f
=
r
Flecha para la carga
r
Zona. de v1ilizactÓn
F
Q.
Para un resorte determinado en sus proporciones geométricas y en su material, se observa que la expresión de la flecha puede quedar como sigue: Q
f= K
Siendo:
K
1
--=
K
Constante del resorte. Se le denomina "flexibilidad del resorte".
Las zonas rayadas de la gráfica de la Figura VIII.59 deben evitarse cuando se desee precisión en la relación "carga-deformación". En tales zonas la curva real se desvía de la recta teórica. En aplicaciones en que las cargas varíen repetidamente, los esfuerzos son variables y deben con siderarse los problemas de falla por fatiga. Tiempo
Un resorte de compresión puede estar tido a dos tipos de cargas variables:
some
rn
la. Variación repetida. El resorte se comprime desde su altura libre hasta su mínimo. En estado libre la sección está sometida a un esfuerzo nulo, mientras que con la flecha máxima, el esfuerzo es T máxi· (Figura VIII.60).
Flecho máximo Altwa libre
Figura Vl11.60
181
fn 2a. Variación ondulada. El resorte trabaja desde una flecha mínima hasta una flecha máxima; los esfuerzos en la sección varían también desde un mínimo Tmín• hasta un máximo T m áxi· En ambos casos, de variación repetida y varia ción ondulada, se consideran los esfuerzos como la superposición de un gran esfuerzo promedio T m y un esfuerzo alterno simétrico±fn.
-- 1 1
1
TENSION
FLECHA 111/X!MA
FLECH.4 HINI/'11/
Figura Vlll.61
Debe cumplirse con lo siguiente: f nmáxi =
f tors (1
Además
De donde:
_
T m)
Rh
ftors = Límite de fatiga a la torsión (ftors = fnexión x 0.55) Rga = Resistencia a la ruptura por cizallamiento. Rh = Rta A A
siendo Rta la resistencia a la ruptura por tensión.
0.5 para aceros de bajo carbono.
A = 0.7 para aceros de medio carbono. A = 0.8 para aceros de alto carbono. A
182
0.5 para aleaciones ligeras.
Rgp
Resistencia práctica al cizallamiento.
Rge
Límite elástico al cizallamiento.
7.3.2.4. Materiales El alambre debe tener un acabado superficial excelente: - Estirado (para pequeños diámetros): Seleccionar diámetros normalizados. - Laminado y rectificado (Grandes diámetros): Menos inconvenientes si se selecciona un diámetro fuera de normas. Algunos diámetros normalizados en mm.: 0.10 0.28 0.48 0.80 1.25 2.10 3.60 6.00 10.00
0.11 0.30 0.50 0.85 1.30 2.25 3.80 6.30 10.50 -
0.125 0.14 0.18 0.16 0.32 0.34 0.36 0.38 0.53 0.56 0.60 0.63 0.90 0.95 1.00 1.05 1.40 1.60 1.50 1.70 2.40 2.50 2.80 2.60 4.00 4.25 4.50 4.75 6.50 8.00 7.00 7.50 11.00 - 12.00 12.50 11.50 Formado en caliente (::::::: 800°C) para cp > 17 (algunas veces cp 10)
0.070.08 0.200.22 0.40- 0.43 0.65- 0.70 1.10- 1.15 1.80- 1.90 3.00- 3.20 5.00- 5.30 8.50- 9.00 13.00- 14.00
0.09 0.25 0.45 0.75 1.20 2.00 3.40 5.60 9.50
El alambre se enrolla sobre un mandril con obtención automática de las espiras de los extre mos. El tratamiento térmico prosigue inmediatamente.
Formado en {no (cp
< 10; a veces hasta 17).
Recocido a baja temperatura para aliviar tensiones internas (que son mayores conforme la rela ción D/d es pequeña). Tratamiento mecánico.
Granallado : Se practica sobre el resorte terminado, por proyección de aire comprimido cargado de pequeñas bolas o fragmentos de metal muy duro (granalla): se produce endurecimiento superficial.
psfverzo
Üm1fe elasltco
nuevo
Este tratamiento es difícil de aplicar a resortes de diámetro pequeño.
Ltíntle elasltco inicia(
deformación
Preconformación: Se sobrepasa voluntariamente el límite elástico durante la fabricación; implica: deformación permanente. Se obtiene un límite elástico más elevado, pero hay que considerar que la seguri dad respecto al límite de ruptura disminuye.
[)e/ormocio'n permanente·
Figura VIl 1.62
183
Protección contra la corrosión (LA CORROSION DISMINUYE NOTABLEMENTE LA RESISTENCIA). - Recubrimientos electrolíticos: Cadmio (seguido de una pasivación en baños especiales), se aplica con frecuencia. - Cromo-Níquel, presenta desprendimientos si las deformaciones son grandes. - Fosfatizado: No emplearlo si hay frotamiento (sobre todo cuando hay riesgo de pandeo). - Recubrimientos diversos: Barnices, pintura, metalización.
Acero 1070: CUERDA O ALAMBRE DE PIANO. Bruto de trefilado:
Aplicaciones corrientes 0.1 <
<
13 mm
Templado en aceite: Aplicaciones dinámicas (válvulas, vibradores) Excelente resistencia a la fatiga.
<
6.5
Curva 1 RgR: Resistencia a la ruptura por cizallamiento.
13o
G. 8000
el
doNj'"'"z
dAN¡mJ 1\
11o
"
10
1_4!
r'-
1'"'
o o
Curva 2 Rgp:
Resistencia práctica al cizallamiento. Valor máximo en aplicaciones estáticas.
Curva 3 ftors: Límite de fatiga superior, gra nallado, acabado superficial excelente, calidad metalúrgica. Curva 4 ftors: Límite de fatiga normal.
"
'J
1'.
8o
7o
1"1"-
tt-t- t-t:
t-
6o
t-r-r-
1'.
5o
(
2
'r--
4 ol" .3o
¡.......
1-
o f
5
4
3
2
3
1-t-
20
7
6
8
9
fO
11
12
f
f
FATIGA: Si el número de ciclos es diferente de Figura Vl11.63
de las curvas 3 y 4.
"
/, 0
1085: ALAMBRE DE PIANO SUECO. Aplica ble en casos de grandes esfuerzos (Embragues Válvulas)
b
0,9
n
¡tf'
10
($:
m 16o o (7
Curva 1RiR : Resistencia a la ruptura por cizallamiento. Curva 2 Rgp : Resistencia práctica al cizalla miento. Valor max1mo en aplicaciones estáticas.
o \
15
o / 3 o
'"
12 /{ {0
0\.
o
o
8150
daAifmmz
\
\.
"
""
......,
""-,
..........
Curva 3 ftors: Límite de fatiga superior, gra
CIClO$
¡()
..........
b,
r--
1
nallado, acabado superficial
90
8o
........
o'
Go
Curva 4 ftors: Límite de fatiga normal.
5o
4o 3o
....... ...... ['--..
r--
o
::-...
.........
1
2
3
-- -
2
r- t--4
5
3
4 6
7
8
9
/0
Figura V 111.64
184
FATIGA: Si el número de ciclos es diferente de 106 , multiplicar por "p" los valores de las curvas 3 y 4 (Ver Figura VIII.63b). BRONCE FOSFORADO (7% ESTAÑO} CARACTERISTICAS MECANICAS MEDIAS MEDIOS CORROSIVOS POCO AGRESIVOS (bombas, válvulas). Dimensiones 0.1
<
cp
<
10 mm
Curva 1 RgR: Resistencia a la ruptura por cizallamiento.
G= 4100 daNjm,.!
l5 doNfmnf 70
-.....
.............. .............
50
zallamiento. Valor máxi mo en aplicaciones está ticas.
<í O
--
r--.
r---..t--.
---r---..
-r--
r--
-
:::-o
t:::::
1
-2
Curva 3 ftors: Límite de fatiga superior, perficial excelente, cali dad metalúrgica.
/0
1'---
1
3 2
4
3
5
6
8
9
¡o
7
Figura V 111.65
185 Cómo determinar las características de un resorte helicoidal de compresión, a partir de una muestra física.
o
:X:
De Figura Vlll.66
Procedimiento lo. Medir De, Di y Ho 2o. Calcular De - Di = d
2
3o. Comparar con valores comerciales y escoger el más próximo 4o. Comprimir completamente el resorte y medir Hb 5o. Calcular De + Di = D 6o. Calcular _Q_
2
d
S dD
> 6 considerar
y = 2
Si _Q_ < 6 considerar y = 1.5 d -
7o. Calcular el número de espiras útiles n n = Hb - dy d
So. Calcular el paso libre Po Po= Ho- yd n
9o. Calcular la constante k del resorte K= G d4
8 D3n Si es acero, G = 8000 daN 1mm 2
186
Capítulo IX
SIMBOLOGIA DE SUJECION
CONTENIDO
l.Simbolización de la eliminación de los grados de libertad 2. Simbolización de los elementos tecnológicos de apoyo y de apriete 3. Ejemplos de aplicación Referencias
ANTECEDENTES El estudio sistemático de la sujeción de una pieza (posicionamiento e inmovilización) durante las operaciones a las que está sometida durante su fabricación y su control, conduce generalmente al uso de dos tipos de símbolos reunidos aquí. Este estudio se llevó a cabo para el establecimiento: - De documentos que sirven para definir el posicionamiento geométrico de una pieza, por me dio de los símbolos presentados en el punto l. - De documentos prácticos usados por los servicios de fabricación, generando unos anteceden tes sobre los cuales se precisan las maneras de tomar la pieza con la ayuda de los símbolos presentados en el punto 2.
l.SIMBOLIZACION DE LA ELIMINACION DE LOS GRADOS DE LIBERTAD 1.1. Objet o La primera parte concierne a la definición del posicionamiento geométrico de una pieza, en una fase de transformación o de verificación relacionada con la acotación de fabricación.
1.2. Campo aplicación
de
Es aplicable en el establecimiento de documentos técnicos a nivel de anteproyectos y proyectos de estudios de fabricación.
1.3. Simbolo base
de
El "símbolo de base" está representado a la derecha (Figura IX .1). La información tecnoló gica complementaria está definida a partir del punto 2 de este documento. Si es necesario puede proyectarse en forma de una superficie cuadriculada limitada por una línea fina (círculo) (Figura IX.lb).
a
b
Figura IX.1
189 Figura IX.2
1.4. Posición del símbolo El símbolo de base se coloca sobre la superfi cie especificada o sobre una línea de referencia, del lado libre de materia (Figura IX.2). El segmento de recta es perpendicular al apoyo considerado.
1.5. Principios de utilización
Figura IX.3
El símbolo de base indica la eliminación de un grado de libertad. Cada superficie especificada recibe tantos sím bolos, como grados de libertad deba eliminar. Un plano permite la eliminación de tres grados de libertad, cuando más. (Figura IX.3). Cada pieza recibe un máximo de seis símbolos de base, cuya disposición debe satisfacer las leyes del equilibrio. Figura IX.4
Es necesario (Figura IX.4): - Representar los símbolos en las vistas o po siciones más explícitas, eventualmente aco tando su posición.
4-5
2
- Afectarlos, para referirlos en cada vista, de un índice del 1 al 6 colocado a un lado del seg mento de recta del símbolo. -Deducir de la acotación de fabricación la po sición y el número de los símbolos de base:
, ®2 6
4
.... 1111""'
Por consiguiente, cada superficie que atañe al posicionamiento es el origen de una cota de fabricación.
3
cota de
5
.....
Jll"""
-
®
3<8)
fabricación
coto dfl fabricaciÓn
*El símbolo (1) está definido en la página 96 de este Manual.
190 cota de fabricaciÓn
Se recomienda, además (Figura IX.5):
- Disponer los símbolos según las direcciones de las cotas de fabricación.
1- 2
2 Figura IX.5
- Limitar su número en función de las cotas de fabricación por realizar en la fase.
Nota: En ciertos casos cuando no hay más que una interpretación posible, la representación puede simplificarse escribiendo el número de grados de libertad eliminados a partir de la superficie especificada, en un cuadrado que forma parte del símbolo de base (Figura IX.6), con la con dición de que ese número corresponda al número máximo de grados de libertad que esta superficie puede eliminar. En ningún caso los dos tipos de símbolos (flecha sola o flecha con cuadrado) deben usarse simultáneamente sobre el mismo documento.
Ejemplo (Figura IX.6)
plano
Los tres grados de libertad son eliminados a partir del plano. Figura IX.6
Ejemplo (Figura IX.7) La representación simplificada no debe utilizarse en el caso de la Figura IX.7a, pues se puede inter pretar de dos maneras (IX.7b y IX.7e).
Figura IX.7a
Figura IX.7b Interpretación 1
Figura IX.7c Interpretación 2
191
2. SIMBOLIZACION DE LOS ELEMENTOS TECNOLOGICOS DE APOYO Y DE APRIETE
2.1. Objeto Definir los símbolos que representan, sobre los análisis de fase, los elementos de apoyo y de apriete de las piezas, durante las operacioné_s a las cuales son sometidas a lo largo de su fabricación y su veri ficación.
2.2. Campo aplicación
de
Los símbolos propuestos se utilizan para el establecimiento de los documentos técnicos, relacionados con el proceso de fabricación de una pieza, cuando a ésta se le destina principalmente a: - Las oficinas de métodos, fabricación y control. - Las oficinas de estudio de equipos. - Los proveedores de los medios de producción.
2.3. Principios para el establecimiento de los simbo/os Cada símbolo se construye con la ayuda de un cierto número de símbolos elementales adicionales cuyo objeto es el de definir: -La función del elemento tecnológico (Ver Tabla IX.l). - La naturaleza de la superficie de contacto de la pieza (en bruto o maquinada) (Ver Tabla IX.2). -El tipo de tecnología del elemento (Ver Tabla IX.3). Y eventualmente: -La naturaleza del contacto con la superficie (Ver Tabla IX.4). El símbolo no contiene necesariamente las 4 familias de símbolos elementales. Puede completarse con una breve indicación escrita (Ver Figura IX.lOb).
Elemento tecnolÓgico.
aturaleza
de
la
su erficie.
Naturaleza del contacto con la superficie.
FunciÓn del elemento tecnolÓgico.
Figura IX.8- Composición de un símbolo
192
2.4. Posición s{mbolo
del
El símbolo se coloca del lado libre de materia, su dirección es normal a la superficie. En representación proyectada, el símbolo, usado sólo en la medida en la que aporte un com plemento de información, se coloca en el interior del contorno aparente de la superficie. Solamente los símbolos de funciones de los elementos tecnológicos se proyectan (Ver Tabla IX.l). Para otros símbolos que se deseen mos trar son necesarias otras vistas para represen tarlos. El símbolo puede colocarse sobre la superficie especificada o sobre una línea de referencia. Prever la acotación (dimensión, posición y zona) de todos los símbolos que necesiten una localización determinada que no esté suficien temente definida por el dibujo.
Figura IX.9
2.5. S{mbolos elementales Por comodidad, los símbolos elementales definidos por las Tablas IX.l a IX.3, han sido completa dos con otros símbolos elementales que permitan situar la posición.
2.5.1. Símbolos que representan las funciones de los elementos tecnológicos En ningún caso los símbolos de la Tabla IX.l deben utilizarse en forma aislada. TABLA IX.1 FUNCION
SIMBO LO
Apoyo. Posicionamiento riguroso.
apoyo
cenfrador cilÍndricO
plano
m ® 8
Partida de acotación. Triánouto neQro
Apriete. Inmovilización. Preposicionamiento. Oposición a las deformaciones o a las vibraciones.
REPRESENTACION PROYECTADA
cualquier otra forma
0 Triángulo blanco
193
2.5.2..Símbolos que indican la naturaleza de la superficie de contacto de la pieza TABLA IX.2
..
NATURALEZA DE LA SUPERFICIE
SIMBO LO
Superficie maquinada
un solo trozo
Superficie en bruto
1
.....
dos tra1o1
----t> c:::f>
2.5.3. Símbolos de los tipos de tecnología de los elementos TABLA IX.3 SIMBO LO
TIPOS DE TECNOLOGIA
1
Apoyo fijo
....
+---t> o--{>
Centrado fijo
-tA-t>
l:A .....
Sistema de apriete Sistema de apriete concéntrico
b-{>
Sistema de apoyo irreversible
r-t>
Sistema de apoyo reversible
-vv--1:>
(1)
(1) El signo ---{> significa un preposicionamiento, el sistema de apriete concéntrico será flotante.
2.5.4. Símbolos que indican la naturaleza del contacto con la superficie TABLA IX.4
194
NATURALEZA DEL CONTACTO
SIMBO LO
Contacto plano
J
Punto fijo
Contacto estriado
I
Punto giratorio
Contacto abombado
)
Basculante
NATURALEZA DEL CONTACTO
>
SIMBO LO
)>
i
NATURALEZA DEL CONTACTO
SIMBO LO
Contacto múltiple
Plato
Ve
(
<
2.6. Ejemplos de simbolos compuestos TABLA IX.5 DISPOSITIVO y FUNCION
SIMBO LO
+----.j
Contacto plano fijo de partida de maquinado apoyado sobre superficie maquinada.
Contacto plano orientable de partida de maquinado sobre superficie maquinada. oriontobl
(2)
Mordazas estriadas de apriete concéntrico flotante, usadas como agarre sobre una superficie en bruto.
Contacto abombado fijo de partida de maquinado sobre una superficie en bruto.
Contacto múltiple fijo de partida de maquinado sobre una superficie en bruto.
Plato axial (3) usado como punto de partida de maquinado sobre una superficie maquinada.
Punto fijo axial usado como punto de partida de maquinado sobre una superficie maquinada.
Punto giratorio axial regulable usado como punto de partida de maquinado sobre una superficie maquinada.
'
Brida basculante con mordazas estriadas. sobre una superficie en bruto.
Ve axial fija sirviendo como punto de partida de maquinado sobre una superficie maquinada.
(2) Si es necesario, el símbolo compuesto puede completarse con una breve indicación escrita (Ver Figura IX.lOb)
(3) Axial: Que forma un eje.
!95
3. EJEMPLOS DE APLICACION Simbolización de la eliminación de los grados de libertad (posicionamiento geométrico) COMENTARIOS
DIBUJOS DE FASE
Calza (paralelepípedo) - Generar una superficie plana - Una cota de fabricación "a" - Tres grados de libertad eliminados a partir del plano "P" (número máximo posible a partir de un plano)
o
Figura IX.10a
Maza - Barrenar y refrentar - Dos cotas de fabricación "a", "b" y una tolerancia "e" - Tres grados de libertad eliminados a partir del plano "A" (número máximo posible) - Dos grados de libertad eliminados a partir del cilindro "B" (inferior al número máximo posible, es necesario definir la posición)
o Figura IX.11a
Cono de arrastre -Ranurar - Tres cotas de fabricación "a", "b", "d" y una tolerancia "e" - Cinco grados de libertad eliminados a partir del cono (número máximo posible a partir de un cono) - Un grado de libertad eliminado a par tir del agujero "T" ( 1)
Figura IX.12a
196
Simbolización de los elementos tecnológicos de apoyo y de apriete COMENTARIOS
DIBUJOS DE FASE
Apoyo plano fijo sobre la superficie maquinada "P" -Inmovilización por acción magnética
-
o
fijaciÓn magnética
Figura IX.10b
- Apoyos fijos sobre un plano en bruto por tres contactos abombados y dis puestos a 120° uno de otro - Centrado e inmovilización por mandril de tres mordazas estriadas de apriete concéntrico sobre el diámetro en bru to 'd" (centrado sobre mordazas angostas)
3 contactos a 120 so-
bre el-e
:.. a
Figura IX.11b
- Centrado largo sobre el cono ma quinado -Tope fijo sobre el plano de medición - Inmovilización por apriete sobre la cara "F"
1)
Figura IX.12b
197
Simbolización de la eliminación de los grados de libertad (posicionamiento geométrico) COMENTARIOS
Palanca -Barrenar -Tres cotas de fabricación "a", "b", "d" y 2 tolerancias "e" y "e" - Dos grados de libertad eliminados a partir del plano "B" - Un grado de libertad eliminado a par tir del plano "P" - Dos grados de libertad eliminados a partir del cilindro "D" - Un grado de libertad eliminado a partir del plano "Q"
Biela - Taladrar, barrenar 2 agujeros - Refrentar 4 caras - Cinco cotas de fabricación "a", "b", "e", "d", "i" y 4 tolerancias "e",
"f", "g", "h"
- Tres grados de libertad eliminados a partir del plano "M" - Dos grados de libertad eliminados a partir del cilindro "Dl" - Un grado de libertad eliminado a partir del cilindro "D2"
198
DIBUJOS DE FASE
D
Figura IX.13a Figura IX.14a
Simbolización de los elementos tecnológicos de apoyo y de apriete COMENTARIOS
DIBUJOS DE FASE
-Apoyos fijos sobre caras en bruto "B" por dos contactos abombados y sobre "P" por un contacto abombado - Centrado e inmovilización por plato sobre la maza en bruto - Tope sobre la cara en bruto del brazo de palanca por un contacto abombado - "h" se definirá sobre la pieza y sobre el montaje - La posición de cada uno de los apoyos puede acotarse: "n", "m", "o" Figura IX.13b
-
Apoyos y aprietes simétricos por con tactos abombados sobre las dos caras en bruto admitiendo a "M" como plano medio -Centrado por plato orientable sobre el cilindro en bruto "Dl"
- Orientación por ve móvil reversible sobre el cilindro en bruto "D2" La posición y la dimensión de las super ficies de partida están definidas en el dibujo.
miento simétrico
Figura IX.14b
199
Simbolización de la eliminación de los grados de libertad (posicionamiento geométrico) COMENTARIOS
DIBUJOS DE FASE
Barra -Taladrar, barrenar, refrentar - Tres cotas de fabricación "a", "b" y "e" y una tolerancia t. -Cuatro grados de libertad eliminados a partir del cilindro (tolerancia sobre a: ± 0.1) -Un grado de libertad eliminado a par tir de la cara "F" (tolerancia sobre b: _g.6) - Un grado de libertad eliminado a par tir de B (tolerancia t = 1) Figura IX.15a
Horquilla - Taladrar, barrenar, refrentar - Siete cotas de fabricación "a", "b", "e", "d", "e", "f" y "g" -Tres grados de libertad eliminados a partir del plano "P" -Dos grados de libertad eliminados a partir del agujero "T1" -Un grado de libertad eliminado a partir del agujero "T2"
Figura IX.16a
200
Simbolización de los elementos tecnológicos de apoyo y de apriete COMENTARIOS
DIBUJOS DE FASE
2 contactos ctesplazomiento simétrico
- Centrado largo, apriete concéntrico por pinzas sobre un cilindro maquinado -Apoyo fijo por contacto plano sobre una cara maquinada - Orientación y apriete simultáneos so bre el cilindro en bruto "B" - Apoyo irreversible sobre la cara en bruto "G"
Figura IX.15b
- Apoyos fijos sobre la cara maquinada "P" en tres puntos - Centrador cilíndrico en el agujero ma quinado "Tl" - Centrador plano en el agujero "T2" - Precentrado sobre la circunferencia
"K"
- h
- Apriete en el eje (por arandela en for ma de C)
Figura IX.16b
Referencias - Dibujos Técnicos -Esquematización de la unión cinemática entre dos sólidos - Dibujos Técnicos -Principios generales -Qasificación Términos y definiciones - Dibujos Técnicos- Acotaciones y Tolerancias- Inscripción de las tolerancias de forma y de posición - Estado de superficie de los productos -Prescripciones y especificaciones del estado de superficie sobre los dibujos
NF E 04 015 NF E 04 501 NF E 04 552 NF E 05 016
201
Capítulo X
ANALISIS DE FASE
CONTENIDO l. Generalidades
2. Elaboración de los análisis de fase 3. Algunas recomendaciones al seleccionar las condiciones de corte 4. Reglas prácticas para la ejecución 5. La velocidad de corte 6. Estudio de los tiempos de ejecución 7. Nomograma de la potencia de corte
l. GENERALIDADES Como está indicado en el capítulo VI, una fase es el conjunto de actividades ejecutadas en un mis mo puesto de trabajo. El análisis de fase por consecuencia, es el estudio minucioso de todo lo que debe efectuarse para cumplir cada etapa de la fabricación del producto. En los análisis de fase están involucradas actividades simples como gesticulaciones, movimientos, movimientos manuales, pasadas de maquinado, etcétera. En virtud de que deben tomarse en consideración detalles de la ejecución del trabajo, es desea ble que el personal de METODOS logre conciliar los diferentes puntos de vista de los individuos que intervienen en la fabricación. Esto es posible: - Mediante la consulta directa e intercambio de ideas con operarios experimentados. - Promoviendo el ascenso de operarios destacados para integrarlos al equipo humano del departamento de METODOS. La realización de un análisis de fase puede llevar desde algunos minutos, hasta varias horas de trabajo. De tal forma que la justificación de esta actividad dependerá de: - Volumen de la producción. - Dificultad de la fabricación, precisión, costo de la materia prima, etc. En algunos casos aún en producción unitarias se justifica la elaboración del análisis. En resumen, el análisis de fase permite: -
Organizar cada puesto de trabajo. Efectuar simplificaciones al proceso, con reducciones en el costo de fabricación. Tener una ficha de instrucción para el operario. Determinar los tiempos de fabricación. Determinar los costos de fabricación. Formular programas de producción.
2. ELABORACION DE LOS ANALISIS DE FASE 2.1. Fijar los límites del trabajo Las condiciones iniciales y final de cada fase se establecen en los ANALISIS DE FABRICACION, documentos en los que se hace el estudio global de la manufactura (ver el Capítulo VI). 2.2. Conocer trabajo
las
condiciones
de
Se refiere a las posibilidades y limitaciones de cada máquina que se emplee.
205
2.3. Prever los movimientos necesarios Imaginar todos los movimientos que se requieran durante el desarrollo de la fase. La experiencia práctica de los operarios es de gran valor en esta etapa.
2.4. Seleccionar las condiciones de corte Velocidad de corte, avance, número de pasadas, profundidad, refrigerante, etc., en función de los materiales de la pieza y la herramienta, tipo de operación, etcétera.
2.5. Calcular los tiempos de ejecución Que incluyen los tiempos de corte, tiempos manuales, tiempos de preparación. Los tiempos teóricos suelen compensarse convenientemente tomando en consideración los reposos del operario y even tuales contratiempos.
3. ALGUNAS RECOMENDACIONES AL SELECCIONAR LAS CONDICIONES DE CORTE Debe satisfacerse: - Las tolerancias y rugosidades establecidas en el dibujo. -El costo de maquinado debe ser mínimo.
3.1. Factores relacionados con la pieza -Rigidez -Dureza - Existencia o ausencia de cáscaras duras - Forma de las superficies por maquinar - Tolerancias y rugosidades establecidas - Sobreespesores previstos
3.2. En relación con la herramienta -Rigidez - Material de la parte cortante - Forma del filo y calidad del afilado - Lubricación - Dificultad del afilado y duración deseada del filo
3.3. En relación con la máquina -Rigidez - Condiciones de desgaste y desajuste - Rangos de velocidades y avances - Precisión de producción - Potencia disponible
3.4. Durante corte
el
- Tratar de controlar los fenómenos de viruta mínima y viruta adherida. - Durante el desbaste procurar desprender la máxima sección de viruta que permita la potencia de la máquina y usar lubricación abundante.
206
-Es aconsejable utilizar una gran profundidad de pasada y poco avance. - Para los trabajos de afinado o terminado, deben emplearse velocidades que correspondan al desgaste mínimo de la herramienta, principalmente si el reafilado y posicionado son lentos. - Emplear refrigerante para reducir el desgaste de las herramientas, evitar dilataciones y me jorar la rugosidad. -El número de pasadas depende de la tolerancia especificada y del sobreespesor previsto: a) Para tolerancias con calidades ISO 11 a 16, generalmente basta con una sola pasada, salvo si el sobreespesor es excesivo. b) Para tolerancias ISO 8, 9 y 10 se requieren varias pasadas de desbaste, un semiterminado y una pasada de afinado. e) Para tolerancias ISO 6 y 7, son necesarios uno o varios desbastes, uno o varios semitermi nados, y una o varias pasadas de afinado con herramienta de corte o con abrasivo. d) Para calidades ISO 3, 4 y 5, uno o varios desbastes, uno o varios semiterminados con herramienta cortante, y uno o varios terminados especiales. Los valores de los intervalos de tolerancia fundamentales para calidades ISO están dados en la Tabla II.1.
4. REGLAS PRACTICAS PARA LA EJECUCION 4.1. Caso de torneado El valor medio del avance por revolución "a" se toma por lo general entre 0.1 a 0.2 veces "p". Siendo "p" la profundidad de pasada. En montajes entre puntos la sección de la viruta depende de la longitud y el diámetro de la pie za, debido a la flexión que se produce durante el corte. Si
Si
Siendo:
Q .;;;; 8 d
Q
>
8d
S
S
d3
<-80 Q 4
d5
<-5 Q3
Q
la longitud entre puntos en mm.
d
diámetro de la pieza en mm.
s = sección de la viruta en mm 2 •
4.2. Caso del fresado El valor del avance por diente, según el tamaño y tipo de fresa, puede considerarse como: -
Fresas pequeñas y delgadas Fresas medianas y perfiladas Fresas cilíndricas grandes Fresas con insertos de carburo
0.02 0.04 0.06 0.10
a a a a
0.04 mm 0.06 mm 0.20 mm 0.50 mm
207
4.3. Caso del cepillado El avance por golpe puede tomarse: - En desbaste -En acabado
0.2 a 3 mm 0.1 a 2 mm
4.4. Caso del taladrado El valor del avance por revolución de la broca varía en función del diámetro de la herramienta Y del material de la pieza: TABLA X.1 MATERIAL DE revolución LA PIEZA 4 Acero R < 60 Acero 60 < R < 90 Acero R > 90 Fundición gris DB 250 y Latón Aluminio
10 8 5 12 12 15 13
R = Resistencia a la tensión en daN/mm DB = Dureza Brinell
6 15 12 7 15 15 20 18
Avance en centésimas de mm por DIAMETRO DE LA BROCA EN mm 8 10 12 15 20 30 40 50 20 16 10 20 20 25 22
20 18 12 25 25 30 26
25 20 15 30 25 40 30
30 20 18 35 30 45 35
35 24 22 40 35 50 40
40 28 25 50 35 60 50
45 30 28 60 40 '65 60
50 35 30 60 45 70 65
60
80
50 45 30 60 50 75 70
55 50 35 65 50 80 75
2
5. LA VELOCIDAD DE CORTE . La experiencia ha demostrado que: a) Si la velocidad de corte es muy elevada, el filo de la herramienta se deteriora pronto. b) Si la velocidad de corte es muy baja, el esfuerzo de corte aumenta y se produce también un desgaste rápido. e) Existe una velocidad intermedia para la cual el desgaste es mínimo (entre 2 y 4 horas entre reafilados). A esta velocidad se le denomina VELOCIDAD BASICA DE CORTE Vb. En la práctica, la Vb se modifica de acuerdo con la operación que se efectúe, profundidad de corte, la duración deseada del filo, presencia de cáscara dura en el material y de las condiciones de lubrirrefrigeración. La duración del filo se refiere al tiempo efectivo de corte que realiza la herramienta, llamado también tiempo tecnológico. Existen materiales como el magnesio, la fundición gris y el bronce a los que no se les aplica lubrirrefrigeración. La Tabla X.2 contiene valores de la VELOCIDAD BASICA DE CORTE Vb para diferentes materiales de la herramienta y de la pieza.
208
TABLA X.2
Los valores de V b están dados en m/min
MATERIAL DE LA PIEZA R en daN 2 mm
o IQ
o..,. a:
MATERIAL DE LA HERRAMIENTA
.oQ)...
:¡
o c o IQ
f5
1\ .o... Q)
LO CIO
o
o..,. IQ
IQ
IQ
IQ
8 ....
"' ·;::
1\
1\
1\
.o...
o....
o....
r::: 'ü
o c o
:¡
LO CIO
Q)
:¡
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Q)
Cl
r::: IQ
:o
r::: 'ü
:0
:0
:;:¡
:;:¡
o
Q)
r :::
·e
r:::
- ..... o
ce
IQ
...J
<(
ACERO RAPIDO ORDINARIO
20
15
12
8
4
20
5
20
45
200
ACERO RAPIDO SUPERIOR
30
24
19
14
7
30
8
30
65
300
CARBURO MEDIO
100
80
70
60
40
70
15
100
150
500
CARBURO DURO
200
150
140
110
80
90
20
150
300
800
5.1. Velocidad de corte modificada Vm
/
K 1 = factor de tipo de operación
1
Vm
'---
= velocidad de corte modificada en m/min
Vb = velocidad básica de corte en m/min
TORNEADO a) b) e) d)
Cilindrado Careado Tronzado Roscado
K1=1 K 1 =0.9 K 1 =0.5 K 1 =0.2 FRESADO
a) Con fresas robustas b) Ranurado e) Corte con fresa disco
K 1 =0.9 K 1 =0.4 K 1 =0.2 OTRAS
a) b) e) d)
Cepillado Taladrado Machuelado Brochado
K =0.7 K 1 = 0.7 K11 = 0.2 K 1 = 0.1 a 0.2
K 5 = factor de refrigeración K 5 = 1.3 si se emplea refrigerante en abundancia K 5 = 1 si no se emplea refrigerante
K 2 = factor de profundidad de corte a) Semiterminado Desbaste b)
K = 11.3 K 22 =
e) Afinado
K 2 = 1.5
.
K 3 = factor de duración del filo 2 a 4 horas 1 hora
K3 =1 K 3 = 1.3
K 4 = factor por presencia de costras K 4 = 1.0 en materiales sin cáscara K4 = 0.8 en materiales laminados con costra K4 = 0.5 fundición con arena impregnada
!!
209
5.2. Velocidad práctica de corte (Vp) La determinación definitiva de la velocidad de corte, llamada VELOCIDAD PRACTICA DE CORTE VP, requiere de los siguientes pasos: lo. Escoger la velocidad básica de corte. 2o. Aplicar los coeficientes K 1 a K 5 para obtener la velocidad de corte modificada. 3o. Verificar si la velocidad de corte modificada puede ser ajustada en la máquina disponible. Si esto no es posible, escoger la velocidad de corte inmediata inferior de acuerdo con las rpm o golpes por minuto disponibles. A esta última velocidad ajustada en la máquina se le llama VELOCIDAD PRACTICA DE CORTE, y es la que sirve para los cálculos de tiempos. Ejemplo No. 1 Determinar la velocidad práctica de corte para la operación fresado de una placa de acero ASTJVJ; - A36 bajo las siguientes condiciones:
Figura X.1
a) Superficie en bruto oxicortada b) Fresa frontal 1/> 100 con 8 insertos de carburo de tungsteno intercambiables e) Profundidad de corte 3 mm en desbaste d) Duración deseada min 3 horas e) Sin refrigerante
ler paso De la Tabla X.2 se obtiene Vb tungsteno. 2o paso
100 m/min paraR 40 a 50 daN/mm 2 y carburo de
Determinación de V m. 0.9 1.0 1.0 0.8 1.0
3er paso
56100
100 X 0.9 X 1.0 X 1.0 X 0.8 X 1.0 72 m/min
Cálculo de las rpm necesarias. n =--
rrd
72 (m/min) rr x lOO x 10-3 (m)
= 229 rpm
Suponiendo que las rpm más cercanas a 229 rpm que pueden ajustarse en la fresadora sean 215 y 290, se tomarían 215 rpm como velocidad de rotación práctica. 4o paso
Cálculo de la velocidad práctica de corte. VP = rrdn = rr x 100 x 10-3 x 215 = 67.5 m/min
6. ESTUDIO DE LOS TIEMPOS DE EJECUCION La descomposición de un trabajo en elementos simples hace aparecer diferentes categorías de accio nes para las cuales el preparador debe determinar ciertos tiempos de ejecución, entre los cuales están:
210
. 6.1. Tiempos tecnológicos (Tt) Conciernen a las acciones que provocan directamente un resultado concreto sobre la pieza que se está fabricando (ejemplos: ejecución de una pasada de maquinado, estañado de una superficie). Cuando se trata de acciones de corte, los tiempos correspondientes pueden ser llamados TIEMPOS DE CORTE (Te).
6.2. Tiempos (Tm)
manuales
Corresponden a las gesticulaciones o movimientos obtenidos por desplazamientos de los miembros del operador (manos, pies) cuando sus acciones se repiten para cada una de las piezas de la serie (ejemplo: montar una pieza en un mandril).
6.3. Tiempos (Tp)
de
preparación
También corresponden a los movimientos realizados por los miembros del operador, pero cuando las acciones están encaminadas a preparar la máquina (ejemplo: montar un mandril de 3 mordazas, regular un tope interruptor automático). En general todos los trabajos de preparación de la máquina relacionados con los ajustes para la primera pieza, el desmontaje del equipo de maquinado, ... son considerados como trabajos de preparación.
6.4. Tiempos tecnomanuales (Ttm) Corresponden a acciones combinadas (ejemplo: acciones de corte y acciones manuales) práctica mente inseparables, repetidas para cada una de las piezas por maquinar, ejemplos: refrentado manual en torno, taladrado con taladro manual.
6.5. Tiempos ocultos (To) Conciernen a ciertos trabajos manuales que se pueden realizar mientras se efectúa una acción tec nológica. Por ejemplo, durante una pasada larga de maquinado con avance automático es posible algunas veces: verificar una cota sobre la pieza maquinada anteriormente, desmontar el perro de arrastre de la pieza precedente para montarlo sobre la pieza siguiente, desbarbar la pieza anterior, Este tipo de arreglos reduce los tiempos muertos, ya que los tiempos manuales son "cubiertos", por los tiempos tecnológicos.
6.6. Determinación de los tiempos de corte Esta determinación puede hacerse de varias maneras: - Por cálculo (método preciso pero lento) -Usando reglas de cálculo de tiempos de maquinado -Por lecturas de nomogramas (Ver Tablas X.3, X.4 y X.5) Los dos últimos métodos son rápidos, pero menos precisos que el primero.
6.7. Determinación de los tiempos manuales y de los tiempos de preparación Antes de realizar el trabajo, la determinación de estos tiempos puede hacerse:
211
a) Por estimación global y por analogía con trabajos del mismo género. Este método es muy rápido, pero los errores pueden ser graves. Conveniente sólo para pro ducciones unitarias o de muy pequeñas series. b) Por los estándares de tiempos de movimientos tales como las tablas de "Methods-time measurement" (M.T.M.) e) Usando "tiempos de base" o "promedios de tiempos elementales" como los editados por el "Bureau des Temps Elementaires" (B.T.E.) después de haber efectuado un gran número de cronometrajes, para la mayoría de las máquinas-herramienta. Este método es bastante preciso y rápido y conveniente sobre todo para la producción de series medianas y muy grandes. El rango de la producción se puede clasificar como sigue: SERIE
CANTIDAD
Unitaria
Una o algunas piezas.
Pequeña
5 a 100 piezas.
Mediana
100 a 1000 piezas.
Grande Muy grande
1000 a 10,000 piezas. más de 10,000 piezas.
Los tiempos dados en la tabla siguiente son aproximados, deben ser aumentados o disminuidos según la máquina y herramental usados realmente.
TIEMPOS MEDIOS EXPRESADOS EN CENTESIMAS DE HORA (eh) Elementos de trabajo más frecuentes Tomar pieza ligera con la mano Tomar pieza pesada con malacate
Torno
Fresadora
Cepillo de codo
0.1 a 0.2 según la distancia 3 a 6 según el peso
Cepillo de mesa
Taladro
Colocar pieza ligera Apretar pieza ligera, en mandril, en tornillo, entre puntos Fijar o retirar un tope (sin referencia) Desapretar pieza ligera montada en mandril, en tornillo, entre puntos Apretar una brida Desapretar una brida Poner en marcha o parar máquina Embragar o desembragar movimiento de corte o de avance Avanzar o retroceder un carro 100 mm de longitud Medir cota con pie de rey o tornillo micrométrico Verificar una cota con calibre "pasa no pasa" hembra Verificar una cota con calibre "pasa no pasa" macho
0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.1 0.1 0.1 0.1 a 1.5 según el modelo 0.1 a 1.4 según el modelo 0.1 a 0.2 según el tipo 0.1 0.1 0.1 0.1 a 0.3 según la máquina 0.5 0.5 0.5 0.3 0.3 0.3 0.6 0.6
0.1 0.2
0.1 0.2
0.1
0.1
0.1
0.1
0.5 0.3
0.5
0.8 2.3 1.7 0.6 2.7 0.6 0.6; desmontarlo 0.4 0.9 a 3.9 según el peso 1 a 1.7 según precisión 0.8 0.8 0.8 1.5 1.5 1.5 0.1 por cada palanca movida 3 3 3 20 20 20
1.7 0.6
0.6
Trabajos de preparación y regulación Montar herramienta simple (sin referencia) Desmontar herramienta simple Montar punto fijo o giratorio Montar o desmontar plato o mandril de torno Regular profundidad de pasada con tambor graduado Regular tope poco preciso y fijarlo Regular tope preciso y fijarlo Regular velocidad o avance Posicionar pieza "fácil" con trusquín Posicionar pieza "difícil" con trusquín
212
0.15 0.6
0.1 0.3 3 20
6.8. Equivalencias entre las unidades de tiempo Hora
(h)
Minuto
(min)
Segundo
(s)
1 60
Céntesimo de minuto (e min) Céntesimo de hora
0.0167
3,600
60
6,000
100
(eh)
100
Diezmilésimo de hora (dmh)
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0.000167
0.01
0.0001
0.0167
0.01
0.6
0.06
1
0.6
1.67
1.67
10,000
0.000278
167
1
0.0278
0.0167
2.78
1.67
36
0.36
60
0.6
1
0.01
100
1
La lectura de las equivalencias se hace en el sentido vertical.
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93,4
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5" 51
98,4-
56
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60
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1
5
Centésimas de hora o de minuto a
2.5 2.Go,1
minutos o segundos
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Carátula de conversión de tiempos
213
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TABLA X.3
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7. NOMOGRAMA DE LA POTENCIA DE CORTE La utilidad de este nomograma es doble, puesto que permite: - Escoger la máquina a fin de que su potencia sea suficiente para arrancar una sección de viru ta determinada con anterioridad, en función de las condiciones de ejecución del trabajo. - Determinar la sección de la viruta máxima a trabajar, conociendo la potencia de la máquina que se ha escogido por sus características particulares (caso concerniente sobre todo a los trabajos de desbaste). El nomograma indica también los valores del esfuerzo de corte, lo que permite por ejemplo, dimensionar los órganos de sujeción o los dispositivos especiales de maquinado. TABLA X.6
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217
Capítulo XI
ANALISIS DE FASE PARA EL TEJO DE UN ENGRANE
CONTENIDO l.Introducción 2. Objetivo 3. Procedimiento 4.Resumen
l. INTRODUCCION Cuando se desea conocer el costo de mano de obra de maquinado de un lote de piezas de una mane ra formal, es necesario determinar de la forma más exacta posible el tiempo que se invertirá en ello, de modo que con este dato y teniendo establecidas las tarifas por hora que cuesta el trabajo de cada operador, se puedan multiplicar estos factores para obtener el costo directo de mano de obra. Los demás conceptos de costo dependerán en gran medida de la empresa de que se trate, por lo que éstos no se abordarán aquí.
2. OBJETIVO Mostrar la forma en que se utilizan los conceptos vistos en el capítulo de "Análisis de fase" para cuando se desea fabricar una pieza en serie, que para el caso presente será el tejo de un engrane el que sirva como ejemplo.
3. PROCEDIMIENTO 3.1. Refrentado de partida 3.2. Cilindrado y refrentado 3.3. Elaboración de chaflán del cilindro de
cf>
28
3.4. Refrentado de referencia 3.5. Cilindrado diámetro de cabeza 3.6. Elaboración de chaflanes del diámetro de cabeza 3.7. Taladrado de centro 3.8. Taladrado pasado
de
agujero
3.9. Barrenado pasado
de
agujero
3.10. Elaboración interior
de
chaflán
221
ANALISIS DE FASE 3.1. Refrentado de partida NOMBRE Y No. DE LA PIEZA
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A L
= LONGITUD DE PASADA mm
Tt
=TIEMPO TECNOLOGICO
Te
= TIEMPO DE CORTE
Ttm= TIEMPO TECNOMANUAL Tm =TIEMPO MANUAL To
=TIEMPO "OCULTO''
T
=TIEMPO DE PREPARACION
TIEMPO TOTAL= Tp + n PZAS. (Tt + Te + Tm TIEMPOS EN CENTESIMOS DE HORA
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OPERACIONES.
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ELEMENTOS
PIEZA TRABAJO. CODIFICADOS
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ELEMENTOS
TIEMPOS POR
DEL CORTE
MOVIMIENTOS.
Ó
V
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TIEMPO CONCEDIDO PARA LA SERIE
9
11 [ 1
2,1 h
(1) CORRECCIONES A LOS TIEMPOS. Tt o Te aumentarlo de 5 a 10•1. Tp aumentarlo de 1O a 40"1• según la precisión deseada Ttm y Tm aumentarlos en un 8•¡. si no hay fatiga; de un 10 a un 30"1• si son operaciones delicadas o con fatiga, y de un 30 a un 50•¡. si existe gran fatiga muscular y nerviosa.
223 ANALISIS DE FASE 3.2. Cilindrado y refrentado
1
NOMBRE Y No. DE lA PIEZA
FASE
f!l/GRANE ER-1
SUB-FASE
V
=VELOCIDAD OE CORTE m/min
a
=AVANCE
POR
DIENTE POR
I
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CANT. DE PIEZAS
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VUELTA.
POR CARRERA EN mm p
= PROFUNDIDAD DE PASADA mm
A L
=AVANCE mm/min = LONGITUD DE PASADA mm
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F
Tt = TIEMPO TECNOLOGICO Te -TIEMPO DE CORTE Ttm- TIEMPO TECNO-MANUAL Tm = TIEMPO MANUAL To =TIEMPO "OCULTO" Tp
1
t
=TIEMPO DE PREPARACION
TIEMPO TOTAL= Tp + n PZAS. (Tt +Te + Tm + Ttm) TIEMPOS EN CENTESIMOS DE HORA OPERACIONES.
ELEMENTOS
ElEMENTOS
DE
TRABAJO. MOVIMIENTOS.
Ó
CODIFICADOS
V
NO
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15
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TIEMPO TOTAL= Tp + n PZAS. (Tt + Te + Tm + Ttm) TIEMPOS EN CENTESIMOS DE HORA OPERACIONES.
ELEMENTOS
r:>E
ELEMENTOS
TRABAJO. MOVIMIENTOS CODIFICADOS Ó NO
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CORTE
N 1 P 1 A
TIEMPOS POR PIEZA
L
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Ttm
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Tp
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CORRECCIONES A LOS TiEM O:::>
TOTALES
0/
0,14
14
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4 CORRECCIONES(•} TOTALES CORREGIDOS
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JO"!. 52,7
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TIEMPO CONCEDIDO PARA LA SERIE
J2,r
225
ANALISIS DE FASE 3.3. Elaboración de chaflán del cilindro de 1> 28 NOMBRE Y No. DE LA PIEZA
1 V a
/0
FASE
E R.- f
fl
SUB-FASE
CROQUIS
= VELOCIDAD DE CORTE m/min
=AVANCE
POR
DIENTE
POR
DE
LA
PIEZA
VUELTA POR
CARRERA EN mm N
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=VELOCIDAD r.p.m. P
. .. ...
=PROFUNDIDAD DE PASADA mm =AVANCE mm/min
A L
= LONGITUD DE PASADA mm
Tt
= TIEMPO TECNOLOGICO
Te
= TIEMPO DE CORTE
r
Ttm =TIEMPO TECNO-MANUAL Tm
=TIEMPO MANUAL
To =TIEMPO "OCULTO" --:T-'P'---=--,T=-1-:::E-:-Mc::cP-O-::D-::Ec-:P"'R-=E,--P.::_A_R_A_C--,1 o""N
-
_
------
TIEMPO TOTAL= Tp + n PZAS. (Tt + Te + Tm + Ttm) TIEMPOS EN CENTESIMOS DE HORA OPERACIONES.
ELEMENTOS
TRABAJO.
MOVIMIENTOS
Ó
CODIFICADOS
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CORTE
TIEMPOS POR PIEZA
N
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226
TIEMPOTOTALc Tp + n.PZAS.(Tt +Te+ Tm TIEMPOS EN CENTESIMOS DE HORA
+ Ttm) TIEMPOS POR PIEZA
OPERACIONES. TRABAJO.
ELEMENTOS
MOVIMIENTOS.
CODIFICADOS
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· des,.,o ..,fa,.. ¡; 'la -----.,.---+--+--+--t--t--1---tr---t-----11-'o /-1 c.c lo uu !' Ína e111 ca_;a-......,-+-.--l---t-::----t----1--II--I---I--+O:..L.:.I_. • 1/ e f,J ,"ca f ehaj/a' . a a de c. da O f ;!aS.-t--+--t---lr---tl---t--+....:O.L../-f •
vH
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1.A HIIQU/It,l!l
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/,;.1/a. · ac ' '
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""'-a1v ,..a. ------f---lf---lf---lf--l--t--t--+--+--+----+'B"'r corre
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-----+--+--;l--1----l---+--t--+--+--+--
CORRECCIONES A LOS TIEMPOS
.4t.:!-1
4_
1
O,S ( D _M_
_To_r_A_L_Es
CORRECCIONES(•)
3
--
-
/01.
TOTALES CORREGIDOS TIEMPO CONCEDIDO PARA LA SERIE
8 /.
0,55 f, f
2: (¡),_,
.43,8
12,()8 h
227 ANALISIS DE FASE 3.4. Refrentado de referencia
1
NOMBRE Y No. DE LA PIEZA
[N6Rf1Nt
ER-1
. '
FA SE
SUB-FASE
MATERIAL
/0
q_/2e.ta
A
"'-
1
1/LV/1/NI
LA
PIEZA
Q
/00/.i)¡fJ
t l.rJ
p
A
V
= VELOCIDAD DE CORTE m/min
a
=AVANCE POR DIENTE POR CARRERA EN mm
N
= VELOCIDAD r.p.m.
POR
CROQUIS
DE
r
VUELTA.
= PROFUNDIDAD DE PASADA mm =AVANCE mm/min L Tt
o'
= LONGITUD DE PASADA mm
- TIEMPO TECNOLOGICO Te =TIEMPO DE CORTE
+-6'-t t
l
Ttm = TIEMPO TECNOMANUAL Tm
=TIEMPO
HOJA
CANT. DE PIEZAS
'
7j2.0
.. .
- t 't
MANUAL To =TIEMPO "OCULTO" Tp = TIEMPO DE PREPARACION
TIEMPO TOTAL= Tp
+
n PZAS. (Tt
+
Te
+
Tm
+
Ttm)
TIEMPOS EN CENTESIMOS DE HORA OPERACIONES. TRABAJO.
ELEMENTOS
DE
ELEMENTOS
MOVIMIENTOS.
CODIFICADOS
Ó
1
NO
a
1
N
DEL
1
p
TIEMPOS POR PI E Z A
CORTE Tt
A
1
L
Tc
1
Ttm
Tm
To
Tp
0
V
P/IUCtOAI .lé L.ll HAQUtAIII !'R.!HE/!.11 PIE-lA.
• •
. . .
PIU!II
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8.4
WIOrdtU.O$ fata ilflkT/Off!S .se ccÚ)I'Ia r u/ J ro f. efuc,"onar v l d av. Mo,.1ar /,/.. J regu/q, a./Prt: . coloc.a.r fote. ¡um carro /o"!J· foma.t f'ttH
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twa reha • f.o111er WIQ.,e/r,'/ e111 mtuc/u.¡ • lkvar carro /o"'!J- a/ 10/ tlcuCA.r J,/a . a fti!la e,.,_J,tl..!Jfa:' av. frall$11. aufo..,_ r f1t!.14 ar 4t 12,7 Í tJ,13f tk S.R. 4J,4 01 /Ojf d s ..,6taga'-!Q oll'. trat'lsv. a.rJfolltf. regresa. r ¡,a. !Q.f4f /IIIQ.IIIJI,·j rdi11.t ¡, . cola CD.-1 ciJ.f,/Jtadot ltYI rifO
o8
H-eure/"1
c.e.rra.r ""'retaras
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J
d s ,.,o .e tQ., . .f' l'l. ¡o teta
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0/
01
ca_;a. CII.J)II PtHII -Z>E t.ll t!lll
t;,lltl !' '"-
01
e.,
ofour/a e/ ,.,a MI,/ curar ..,,,dortu J J IMane/,/ fO u Ma...Jr;/ e111 /Marcha
01 Ol
O,lf
228 OPERACIONES. TRABAJO.
ELEMENTOS DE
ELEMENTOS
DEL CORTE
MOVIMIENTOS
CODIFICADOS
Ó
• lleva 1 ca ffO /o111g. +1
hla.
p
NO
a/
A
fode=----t----1---1---1--+--+--+--
TIEMPOS POR PIEZA
-+ -O+l
fie-e ----+---+---+---+---+--+--1----+---+...::..¡_;.:--0-1 O/ • rejr e Y1 la 1 a 12, 7 :! 0 1J r de"T--s=.-.e.-:l.I-4-J- -t--0-1-+-1-0 9-S+--1, -3 +-/0-9-f+-4-4-+-0-4--:-t---t-=..:..---1 1 avfo...,. • de.reW>bla!Jaf av. ttansv. 01 r e:1 1e.ra r Ala . -t---+---+---+---t---+--+----t--+-'-'---1 • euuc.a..r
a
emhraJat av. tansv. aufom.
• ¡;arar
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t--+--+--+---+---+--+---+---t-
0
=:.t...:..:.:O...l.l¡ · re!trat ÍJla. ------------;---+--- -+---+---r--+---+-o
1 Ol --1 • des m o 111 1at / tna. ----:---+-+--+--t----1f--+---l--+-+ :ol1 · c.olo ca.t ./t t a_ e.v aya_¡----jtJ-b-t-----t--t---t---f---+-+=Lo-1 • ve,;j c/,me111 s1o:.. a u111a. d ct¡da. () _P ei! .SEQUI PllJJO
.iJE .f.A HM .UtA.JJfl
·r--+---t--t--+-----11----t...=..¡
• fa.ra r .J"ofor dd /;;r-nf----+--+--t-----t--t--+---t--+-+-----11----+..!4-0l.-1_ • des t on 1 h erra. M /e, fa !.y-----r----t--t--'i-----t--t--+--lr--t---+-.3P4 1- rev l..ut f efe me,.fo .s vsa dos -t--t---r----t--t--+---+--+--+--+---4r /, f.lt:LI 1Ua(9V/ -----------t-----1f---t---1----t---4---- --+---t---t84 · a ce;
fa r
eor rede.ra.s.
t--+----t--t--+--+---¡ -+--t--+---+::::L....:-.3.4.
MAQUINA
1s
_ro_r_•L_E
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1----------------HERRAMIENTA
l---------------------------------------:
LR:::::;;IEALES
· CORRECCIONES
.M_ - Q ..2..t!._ /01.
-
r=oT=A=LE=s=c=oR=R=EG=Jo=o=s=±== = 4=A J
TIEMPO CONCEDIDO PARA LA SERIE
81. /,=4
Zf) /.
4
/6
12,2.5 h 229
ANALISIS DE FASE 3.5. Cilindrado diámetro de cab,, FASE
NOMBRE Y No. DE LA PIEZA
/0
MATERIAL
J
HOJA
CANT. DE PIEZAS
'
.ENG Aié
ER.-t
1
O,araoa:.
SUB-FASE
6
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=AVANCE POR DIENTE POR VUELTA. POR CARRERA EN mm N =
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45
VELOCIDAD r.p.m. P A L
= PROFUNDIDAD DE PASADA mm = AVANCE mm/min = LONGITUD DE PASAOA mm
Tt
=TIEMPO TECNOLOGICO
Te
= TIEMPO DE CORTE
Ttm = TIEMPO TECNO-MANUAL Tm =TIEMPO MANUAL To
=TIEMPO "OCULTO"
Tp
=TIEMPO DE PREPARACION
1
TIEMPO TOTAL • Tp + n PZAS. (Tt + Te + Tm + Ttm) TIEMPOS EN CENTESIMOS DE HORA OPERACIONES. TRABAJO.
ELEMENTOS DE
ELEMENTOS
DEL
CORTE
TIEMPOS POR PIEZA
tl
MOVIMIENTOS,
Ó
CODJFICADOS
NO
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1.11
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230
0,1
OPERACIONES. TRABAJO.
ELEMENTOS
DE
ELEMENTOS
DEL CORTE
TIEMPOS POR PIEZA
MOVIMIENTOS
CODIFICADOS
Ó
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GRAFICA DEL CICLO DE TRABAJO POR 1 PIEZA
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IJ,2.
.38
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MAQUINA
TOTALES
HERRAMIENTA
CORRECCIONES
REFRIGERANTE
1 1
UTILES ESPECIALES
TOTALES
CORREGIDOS
O, 18 fO "/.
1.0 '/.
'4o,1,
-f.44--Ü
TIEMPO CONCEDIDO PARA LA SERIE
12,11 1,
231
ANALISIS DE FASE
3.6. Elaboración de chaflanes del diámetro de cabeza
V
=VELOCIDAD DE CORTE m/min
a
=AVANCE
N
= VELOCIDAD r.p.m.
POR
DIENTE
POR
CROQUIS DE LA PIEZA VUELTA.
'<
POR CARRERA EN mm P
=PROFUNDIDAD DE PASADA mm
A
=AVANCE mm/min
L
.
= LONGITUD DE PASADA mm
Tt
=TIEMPO TECNOLOGICO
Te
=TIEMPO DE CORTE
Ttm= TIEMPO TECNOMANUAL Tm -TIEMPO MANUAL To
=TIEMPO "OCULTO"
Tp
=TIEMPO DE PREPARACION
TIEMPO TOTAL= Tp + n PZAS. (Tt + Te + Tm + Ttm) TIEMPOS EN CENTESIMOS DE HORA ELEMENTOS DEL CORTE OPERACIONES. TRABAJO.
ELEMENTOS MOVIMIENTOS.
CODIFICADOS
E PIII!ACION
J.ll
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TIEMPOS POR PIEZA
DE
JJE JJf
Ó
NO
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232
OPERACIONES.
ELEMENTOS
TRABAJO.
DE
ELEMENTOS
CODIFICADOS
Ó
V
NO
1
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TIEMPOS POR PIEZA
1
1
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GRAFICA DEL CICLO DE TRABAJO POR 1 PIEZA
T
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M. • ..
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...
Tc
Esc:40.,,-Ic
MAQUINA
TOTALES
HERRAMIENTA
CORRECCIONES
--
TOTALES CORREGIDOS
REFRIGERANTE UTILES ESPECIALES
1 1
TIEMPO CONCEDIDO PARA LA SERIE
0,5
_M_ 31.15
101. fJ"I.
o,ss 0,97 -
11, 9S"
zot.
J,
233
ANALISIS DE FASE 3.7. Taladrado de centro
1
NOMBRE Y No. DE LA PIEZA
ENGRANé
ER.-1 .B
FA S E
/0
SUB-FASE
a-ao -;r
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1
MATERIAL
1 /lLIJHIN!O
e ROQu1 S DE LA p1 Ez
CANT. DE PIEZAS
lOO j
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HOJA
13/20
..iJ/1/
A
POR CARRERA EN mm N =VELOCIDAD r.p.m. P = PROFUNDIDAD DE PASADA mm A
=AVANCE mm/min
L
= LONGITUD DE PASADA
mm Tt
=TIEMPO
TECNOLOGICO Te = TIEMPO DE CORTE Ttm = TIEMPO TECNO·MANUAL Tm =TIEMPO MANUAL To
=TIEMPO "OCULTO"
Tp
=TIEMPO DE PREPARACION
TIEMPO TOTAL= Tp + n PZAS. (Tt + Te + Tm + Ttm) TIEMPOS EN CENTESIMOS DE HORA OPERACIONES. DE TRABAJO.
MOVIMIENTOS.
CODIFICADOS
ft.E.P/U.ACION /..A PI!.IHE./UI
ELEMENTOS
ELEMENTOS
Ó
V 1
NO
a
DEL
TIEMPOS POR PIEZA
CORTE
1 N 1 P 1 A 1 L
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234
02 O,lf
OPERACIONES.
ELEMENTOS
PIEZA TRABAJO.
DE
ELEMENTOS
DEL
MOVIMIENTOS
CODIFICADOS
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V
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GRAFICA DEL CICLO DE TRABAJO POR 1 PIEZA
1
MAQUINA
J
1
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4{),...,-1.
TOTALES CORRECCIONES
HERRAMIENTA
-- ----
-
TOTALES CORREGIDOS
REFRIGERANTE UTILL ESPECIALES SERIE
TIEMPO CONCEDIDO PARA LA
0,5
1,2.
to'/. 131.
----
o,{
317
--/05_
01 55 --¡-;t:9
12,18 '
235 ANALISIS DE FASE
3.8. Taladrado de agujero pasado MATERIAL NOMBRE Y No. DE LA PIEZA
ENGRIJNE ER-1 e
1/0
11
.B.
FASE SUB-FASE
.,
CANT. DE PIEZAS
HOJA
IS/zo
1 lOO /..lJ!fl
1/ILUHIA/10
1
-.AUIJ.,J.Qt!J V
a
= VELOCIDAD DE CORTE m/min = AVANCE POR DI ENTE POR VUELTA.
CROQUIS
DE
LA
PIEZA
diS'.87ZD,I
POR CARRERA EN mm N
= VELOCIDAD
r.p.m. p =PROFUNDIDAD DE PASADA mm A
= A VAN CE mm/min
= LONGITUD DE PASADA mm L Tt =TIEMPO TECNOLOGICO Te =TIEMPO DE CORTE
1
Ttm- TIEMPO TECNO-MANUAL
"
! t
"
Tm =TIEMPO MANUAL To =TIEMPO "OCULTO" Tp =TIEMPO DE PREPARACION
TIEMPO TOTAL= Tp
+
+
n PZAS. (Tt
Te
+
+
Tm
Ttm)
TIEMPOS EN CENTESIMOS DE HORA OPERAC
NES.
A TRABAJO.
ELEMENTOS
CODIFICADOS
.
DE
ELEMENTOS
DEL
TIEMPOS POR PI E Z
CORTE
MOVIMIENTOS.
Ó
NO
fL.E.P/11!11 CIOA/ A
E t.A MAQUJAJR
t.A PLIME.f!ll
PIE A
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p
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1
84
• te ''a' /uou: . • I'IU mAne/,// • 'desmo,fa,_ !';e-eA • uloc..a.- ¡rn4ea en caja
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/1ECIIN
1
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OPERACIONES.
ELEMENTOS
A TRABAJO.
CODIFICADOS
Ó
ELEMENTOS
col u r l':· za.
V
NO
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DE
DEL
TIEMPOS POR P 1 E Z
CORTE
MOVIMIENTOS
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N
1
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A
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GRAFICA DEL CICLO DE TRABAJO POR 1 PIEZA
T, r-_Tbt..:'_t_ m : O ,"r
¡: : - - --
m:O,s-J=
ESC:
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Tc
---
2,2.
HERRAMIENTA
01 34
,a4
,·fa 1 Cortt!dt!raJ
MAQUINA
Tp
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Tt o 1 Ttm 1 Tm 1 To Te
O.:P,I
40...-IJ.
--
CORRECCIONES
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TOTAlES
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{0
1.
ll_ 81.
o;r
132,2 101.
TOTAlES CORREGIDOS
--
·1.1 /,Z9 .-135.4
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REFRIGERANTE
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UTILES ESPECIALES
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237
ANALISIS DE FASE
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TIEMPO CONCEDIDO PARA LA SERIE
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239
ANALISIS DE FASE
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REFRIGERANTE UTILES ESPECIALES
1
TIEMPO CONCEDIDO PARA LA SERIE
12,,1 ¡,
4.RESUMEN Sumando los tiempos empleados para: • Preparación de la máquina para elaborar la primera pieza; • El mecanizado de cada pieza del lote, y • El desequipado de la máquina. Se obtiene lo siguiente: Tiempo necesario para el maquinado completo de cada uno de los lOO tejos de la serie Suponiendo un pago promedio por hora
23.01 h
para los operarios que intervienen en el maquinado de: Entonces el costo directo de mano de obra para el maquinado de la serie es: El costo directo de mano de obra para cada tejo es:
242
$
123.60
$2,844.03
$
28.44
Capítulo XII
CARACTERISTICAS DE LAS HERRAMIENTAS DE CORTE
CONTENIDO
l.Introducción 2. Principales materiales utilizados en herramientas de corte 3. Geometría de herramientas de corte de una punta con filo rectilíneo
l. INTRODUCCION La calidad de una herramienta de corte se caracteriza por: • • • •
Su capacidad para penetrar en el material a trabajar Su resistencia a la abrasión producida durante el corte Su resistencia a la compresión a altas temperaturas El tiempo en que el filo es capaz de conservar sus características cortantes
El material de la herramienta, su geometría, la calidad de su afilado y las condiciones de corte seleccionadas, son aspectos que determinan el éxito de cada aplicación en que está involucrada la transformación de metales con desprendimiento de viruta. El maquinado de metales puede definirse como "el conjunto de procesos de transformación de metales por desprendimiento de viruta, con ayuda de una o más herramientas de uno o varios filos, animada de un movimiento con relación a la pieza por la potencia disponible en la máquina". El objetivo del maquinado es "obtener al mejor costo y tiempo, supeñicies cuya rugosidad, posición y forma estén dentro de los límites especificados en el dibujo de definición del producto". Estimando que el conocimiento de las herramientas de una sola punta, permite aplicar sus principios en la definición de herramientas de puntas múltiples como fresas y rimas, los planteamien tos que se hacen en este capítulo se enfocan a los materiales, terminología y geometría de herra mientas simples de una punta con filos rectilíneos.
2. PRINCIPALES MATERIALES UTILIZADOS EN HERRAMIENTAS DE CORTE 2.1. Aceros al carbono (hipereutectoides con más de 0.85% de C) Características: • • • • •
Buena templabilidad en la supeñicie Fragilidad con dureza máxima Pérdida de dureza arriba de 300° C Velocidad de corte limitada Buena resitencia a choques y vibraciones
Ejemplos: NOM -WI (AISI- WI) y NOM- W2 (AISI -W2) Aplicaciones: • Pequeñas herramientas de corte • Matrices para estampar, series pequeñas y medianas • Punzones para series pequeñas y medianas
245
2.2. Aceros aleados para trabajo en frío (llamados indeformables) Características: • • • • • • •
Deformaciones mínimas después del temple Mayor dureza y resistencia al desgaste que los aceros al carbono Buena resistencia a choques y vibraciones Buena resistencia a la corrosión Posibilidad de nitruración por la presencia de elementos como Cr, Mo, V La presencia de Mn reduce la temperatura de transformación y mejora la templabilidad Aplicaciones bajo condiciones que no pasen de 200° C
Ejemplos: NOM- 01 (AISI- 01) y NOM- D4 (AISI- D4) Aplicaciones: • • • • • •
Herramientas de forma para series medianas Punzones y matrices para corte Machuelos para aplicaciones especiales en series medianas Peines para roscado Cortadores circulares Brochas
2.3. Aceros rápidos o de alta velocidad Características: • Excelente templabilidad • Temperatura de trabajo inferior a 600° C • Alta velocidad de corte comparados con los aceros aleados indeformables y los aceros al carbón • Mantienen su dureza a temperaturas elevadas:
COMPARACION DE DUREZAS EN GRADOS DRc A DIFERENTES TEMPERATURAS Temperatura °C
Aceros al C.
20 200 400 600
64 54 12
Aceros aleados 64 57
52
20
Aceros rápidos 65 63 58 47
2.3.1. Aceros rápidos al tungsteno Es el tipo de acero rápido más antiguo, desarrollado por TAYLOR y WHITE. Su composición es del tipo 18% de tungsteno, 4% de Cromo y 1% de Vanadio. Se les conoce también como aceros rápidos 18-4-1.
246
Aplicaciones; • • • • • •
Buriles Brocas de centros Rimas Machuelos Fresas Brochas
Ejemplo: NOM- TI (AISI- TI)
2.3.2. Aceros rápidos al molibdeno Comparado con el acero rápido al tungsteno presenta las siguientes ventajas: • Mayor tenacidad para una misma dureza • Capacidad de corte sobresaliente • Mejor acabado superficial después del afilado Se les utiliza para fabricar herramientas destinadas a producir grandes series (en tomos automá ticos por ejemplo), tales como: • • • • • •
Brocas de centros Buriles Rimas Machuelos Brocas Herramientas circulares de forma
Ejemplo: NOM- M2 (AISI- M2)
2.3.3. Aceros rápidos al cobalto Características: • • • •
Buena dureza a temperatura elevada Buena tenacidad Resistencia a la abrasión regular Buena capacidad para cortes en desbaste
Ejemplos: NOM- T4 (AISI -T4) y NOM- T6 (AISI- T6)
247
Aplicaciones: • • • • •
Buriles Brocas Fresas Rimas Desbaste de materiales con superficies duras 2 • Aceros con R = 130 a 150 daN/mm • Aceros al manganeso (12- 14%) 2.4. Aleaciones no ferrosas llamadas "estelitas" Características: • Son menos duras que los aceros rápidos (R:: 57 DRc) • Conservan su dureza a mayor temperatura que los aceros rápidos (R::800 °C) • Formadas por aleaciones fundidas con aproximadamente: 55% Cobalto 33% Cromo 1O% Tungsteno 2% Carbono • No requieren tratamiento térmico para endurecerse • Sus filos son rugosos y quebradizos • Su eficiencia puede situarse entre los aceros rápidos y los carburos • Deben evitarse en aplicaciones que requieran buen acabado superficial 2.5. Carburos Características: • Conservan buena dureza aún a temperaturas de 1100 °C • Las velocidades de corte son de 4 a 6 veces mayores que las empleadas con aceros rápidos • Las pastillas o insertos de carburo se obtienen mediante el proceso de sintetizado. La forma y filo pueden obtenerse durante el sintetizado o mediante el afilado • Para la fundición gris y la mayoría de metales excepto los aceros, las herramientas están compuestas de carburo de tungsteno y cobalto • Para el maquinado de los aceros se requieren los carburos de tungsteno con adición de carburos de titanio y tantalio • La dureza es del orden de 80 DRc • Las máquinas herramienta deben estar en buenas condiciones de ajuste • Las máquinas deben ser robustas La Organización Internacional de Normalización (ISO) prevé tres grados fundamentales de carburos: Grado P. Aplicable en aceros, aceros fundidos, fundición maleable con virutas largas. Color de identificación: AZUL. Grado M. Aplicable en aceros, aceros fundidos, aceros al manganeso, aceros austeníticos, fundición maleable. Color de identificación: AMARILLO. Grado K. Aplicable en fundición gris, fundición maleable de viruta corta, aceros templados, plás tico, madera. Color de identificación: ROJO.
248
2.5.1. Insertos cuya forma, filos y tamaño se obtienen por sinterizado Sujetador
La fijación del inserto en el portaherramienta se efectúa por medio de un dispositivo mecá nico. Existen formas cuadradas, triangulares, romboidales, circulares y otras más especiales para roscar y ranurar. En estos casos no se requiere afilar las herra mientas, y en general los filos desgastados no vuelven a regenerarse mediante afilado. Parti cularmente en los casos de insertos recubiertos con carburo de titanio.
Placa de apoyo Inserto de carburo
Figura X 11.1
2.5.2. Insertos soldables Estos insertos se sueldan al portaherramienta con alguna aleación de plata. Posteriormente se les afila a la forma y tamaño requeridos.
(a)
La velocidad de corte y el avance deben ser me nores que para el caso de insertos sujetados mecánicamente. Estas herramientas sí requieren del afilado pos terior a la soldadura. Los abrasivos utilizados comúnmente son el carburo de silicio y el diamante. Figura X 11.2 (a) herramienta soldada (b) herramienta afilada
2.6. Cerámicas Se les denomina así a las herramientas fabricadas por sinterización a partir del óxido de aluminio. Su dureza es muy elevada (""=' 82 DRc), por lo cual es sumamente frágil. Pueden trabajarse mate riales duros a altas velocidades a condición de que el corte no se interrumpa. El empleo de las cerámicas exige una excelente calidad en la construcción de las máquinas he rramienta. Su presentación comercial es similar a los insertos de carburo de tungsteno con fijación mecánica. 2. 7 Diamante Se les emplea para maquinar materiales difíciles, pero con la condición de que estén rígidamente sujetos y que las posibilidades de vibración sean mínimas. Se les utiliza para maquinar plásticos, hule, cartón comprimido y aluminio.
249
3..GEOMETRIA DE HERRAMIENTAS DE CORTE DE UNA PUNTA CON FILO RECTILINEO
3.1. El filo es recto y paralelo al plano de base La herramienta de corte más simple es aquella que tiene forma de cuña. Se distinguen en ella: • El filo. Recta defil\ida por la intersección de los planos (a) y (b) Figura XII.3. • El plano de corte (a). Superficie que actúa contra el metal, el cual se desprende y des liza sobre ella en forma de viruta. • El plano de salida (b). Superficie que in tersecta con el plano de corte para formar el filo.
Tanto la posición relativa ente las caras de cor te y de salida, como la de ambas con relación a la de la pieza a trabajar juegan un papel fun damental en el corte de los metales. Figura XII.4.
El valor del ángulo {j y la posición de la herra mienta respecto a la pieza determinan: • La duración de la herramienta. • La facilidad o dificultad para que la herra mienta penetre en el metal de la pieza. • La precisión y acabado superficial de la pieza. • El consumo de energía, y como conse cuencia. • El costo de fabricación • La formación favorable o desfavorable de la viruta.
La definición geométrica de la herramienta impone el uso de un sistema de referencia ade cuado. Observando su posición en la máquina, se infiere que la superficie de apoyo entre la herramienta y el porta-herramienta es una bue na base para establecer las posiciones de los diferentes planos que constituyen su punta activa. A esta superficie se le denomina: PLA NO DE BASE (Pb).
25 0
a
Figura Xl1.4
e
a Figura X 11.3
Figura X 11.5a
e /_,-
Las tres herramientas mostradas en la Figura XII.5 presentan la característica común de que su filo (f) es paralelo al plano de base (Pb). En estas herramientas puede identificarse: • • • •
El plano de corte (a) El plano de salida (b) El cuerpo (e) de la herramienta La o las caras de salida secundaria (s), que dependen de la posición herramienta-pieza y de la dirección del movimiento de avance • La orientación ¡p de la arista (f) respecto a la dirección del cuerpo (e), medida en un plano paralelo a (Pb) • El filo (f), intersección de (a) y (b) en los tres ejemplos
Para las herramientas de tronzar (XII.5a) y de re frentar (XII.5c), las posiciones de los planos de corte (a) y de salida (b) quedan definidos fácil mente. Basta con observar de frente el filo (f), de manera que la recta se reduzca a un punto (Figuras XII.6a y XII.6b).
Fig. Xll.5b
S
e
Auxiliándose de un plano (Ps) perpendicular a (Pb), tal que en él esté el filo (f), se tiene:
• El ángulo 7, llamado
ANG ULO DE COR TE, el cual repres enta la posici ón del plano de
corte respecto del plano de base. Ob servar que 'Y puede medirse también en relación a un plano (Pr) paralelo a (Pb). A (Pr) se le denomina PLANO DE RE FERENCIA.
S
le)
Fig. Xll.5c
• El ángulo a, llamado ANGULO DE SALI
DA, el cual representa la posición del plano de salida respecto del plano (Ps), perpendicular al plano de base (Pb). Al plano (Ps) se le denomina PLANO DE LA ARISTA o PLANO DEL FILO, ya que en este plano está contenida la recta del filo (f).
Figura X 11.6
251
Los ángulos a, 'Y y . llamado ANGULO DEL FILO, cumplen con la relación fundamental:
a+ +'Y = 90°
Figura Xll.7
Los ángulos a y tienen siempre un valor posi tivo. Sin embargo la relación; 'Y = 90° - (a
+) Figura X 11.8
muestra que 'Y puede ser negativo.
p"
3.2. Pendiente de un plano respecto de otro Dos planos cualesquiera no paralelos se inter sectan según una línea recta; xx' en la Figura XII.9. Entre los dos planos pueden medirse una infi nidad de diferentes ángulos, que varían desde cero hasta un máximo 'Y, dependiendo de la posición del plano donde se haga la medición.
Figura X 11.9
p''
Por ejemplo, en la Figura XII.lO, el plano Q 1 intersecta con los planos P' y P" según las rec tas KLy KM. El ángulo formado por P' y P" medido sobre el plano Q ,resulta ser 'Y • 1 1
1
1
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X'
Figura X11.10
p"
En la Figura XII.ll el ángulo entre P' y P" es 'Y2 • En este caso 'Y2 es mayor que 'Y 1 , ya que Q 1 forma un ángulo más pequeño con xx' del que forma Q2 con xx'. En el límite, cuando Q es paralelo con xx' el ángulo entre los planos P' y P" es cero.
p•
Figura Xll.11
252 El mayor ángulo que puede medirse entre los planos P' y P" es aquél en el que Q está en posición perpendicular a xx'.
p" Q
La recta L" K" y cualquiera otra que esté en el plano P" y sea parapela a L" K", for man el mayor ángulo con el plano P'. A estas rectas se les denomina: RECTA DE MAYOR PENDIENTE.
Figura X 11.12
Una característica importante que debe comprenderse y quedar retenida es que: LA LINEA DE MAYOR PENDIENTE ES PERPENDICULAR A LA RECTA INTERSECCION DE LOS DOS PLANOS. De este modo se puede determinar el mayor ángulo formado por dos planos, procediendo como sigue: • Definir la dirección de la intersección entre ambos planos. • El plano en el que debe medirse el ángulo debe ser perpendicular a la intersección encontrada. • Determinar el valor der. Supóngase que el plano de corte es una pequeña porción del plano P", y que el plano de base de la herramienta es coplanar con P'. Con lo que se ha dicho antes, la posición del plano de corte respecto al plano de base, se puede encontrar con relativa facilidad, no importando lo complicada que parezca la herramienta. Las mismas consideraciones son aplicables al plano de salida y a los planos de salida secundaria.
3.3. Caso de la herramienta cuya orientación l/1 del filo es diferente de 90° y 0°.
Pr
Esta herramienta de uso muy frecuente está ilustrada en la Figura XII.5b. En la Figura XII.l3 se muestra nuevamente tal herramienta en la que el filo (f) forma un ángulo de orientación 1/J con el cuerpo. La herramienta se muestra apoyada en el plano de base Pb, y a la altura del filo (f) se muestra el plano Pr (plano de referencia). En conse cuencia, Pr es paralelo a Pb y en Pr está conte nido el filo (f). Esto es: fe Pr y fe a
Figura X11.13
253
La recta (f) pertenece a Pr y al plano de corte, por lo que puede considerarse a (f) como inter sección de Pr y el plano de corte. De lo anterior resulta que la posible intersec ción entre un plano imaginario que continúe desde (a) hasta (Pb), será una recta paralela a (f). De la XII.l4
figura
• a' es la prolongación del plano de corte (a) • xx' es la recta intersección entre (a') y (Pb), xx' es paralela a (f).
En el plano (Q) de la Figura XII.l5, perpendi cular a xx', se tiene el ángulo r que es el ángulo de mayor valor que puede medirse entre (á) y (Pb) o entre (a) y (Pr). RMP es la recta de ma yor pendiente para el punto (A) del filo (f), RMP está en el plano (Q).
Figura X11.15
El ángulo de salida a correspondiente al plano de salida (b) se determina en el mismo plano Q. Observando la Figura XII.16, se tiene: • La recta MM' es la intersección entre el plano de salida (b) y el plano de base (Pb). • La recta NN' es la proyección del filo (f) en el plano de base. • Las rectas MM' y NN' son paralelas. • En consecuencia, el plano QQ es perpen dicular a la recta MM'. • La recta AM tiene máxima pendiente res pecto de Pb. • El plano del filo (Ps) es perpendicular a (Pb). • El mayor ángulo entre (Ps) y (b) es el án gulo de salida a.
a
254
h
Figura Xll.16
3.4.
Valores prácticos de los ángulos a ylf TABLA X11.1 lt)\D
IY) Q:
.....¡
ct q:
lij
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ct
Ct)
Cl
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ct
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7 6 9
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9 8 !5 12 8 25
8
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8
20 RO 20 30 10 5 6 13 /3 /0 lO 6
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8
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6 6 /0 /0 25 20 20 /0 4 4 O( 4 4 4 4 4 4 CJ' 20 20 /0 6 o -4
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't-ltl
C\1111
lt
4
9 9
30 25 18 5 9
8
8
4 15
6 4 15 30 20 20 /0 5 20
Ref.: Téchnologie professionnelle générale, A. Dupont y A. Castell.
3.5. El filo es recto y forma con el plano de base un ángulo de inclinación A La inclinación A de la arista de corte o filo res pecto del plano de base (Pb), puede medirse sobre el plano de la arista (Ps). Esta inclinación puede ser positiva (Figura XII.17a) o negativa (Figura
p,.
Igual que en los casos anteriores, el filo (f) re . sulta ser la intersección de los planos de corte (a) y de salida (b). Por otra parte, el mayor ángulo entre el plano
XII.l7b). ( a ) y P
b no es el que se mide sobre
el plano RR, perpendicular a la proyección de (f) so bre (Pr).
P6 P,.
p¡ ,
Figura X11.17
255 Para obtener 'Yc en la máquina afiladora es ne cesario conocer la posición cl>c de la recta AH.
Prolongando el plano de corte (a) hasta inter sectarse con el plano de base (Pb), se obtiene la recta xx'. Las rectas de mayor pendiente de (a) deben ser perpendiculares a xx' o a otra recta paralela a xx'. (Figura XII.18).
Si un plano Pr paralelo a Pb, se hace pasar por un punto A del filo (f), se observa que la recta AH es la intersección del plano de corte con el plano de referencia Pr. Esta recta AH es para lela a xx' definida en la Figura XII.18. El ángu lo de mayor pendiente de (a) deberá medirse en un plano perpendicular a la recta AH (ce en la Figura XII.20).
Al ángulo de corte medido en el plano ce se le aplicará el subíndice e, y se le denominará: ANGULO DIRECTO DE AFILADO 'Yc·
256
Figura Xl1.18
Figura Xll.19
e Figura X 11.20
El ángulo '{Jc depende tanto del ángulo de incli nación del filo i\, como del valor del ángulo de corte 'Y medido en un plano perpendicular al filo (casos mostrados en la Figura XII.6). En estos casos los ángulos de corte y de salida tendrán los subíndices n ya que están medidos en un plano normal a la arista de corte: Un :
Angulo normal de salida.
'Yn: Angulo normal de corte.
Los valores recomendados para en la Tabla XII.l.
Un
y 'Yn están
Volviendo al ángulo '{Jc llamado "de referencia", su valor puede determinarse con la expresión: t 11
Figura Xl1.21
Del mismo modo, el ángulo directo de afilado 'Ye se calculará con la expresión:
j cos i\ 1
t11 e =---
2
t1
'Yn
+ sen2
i\
El ángulo de salida prácticamente no sufre variación, ya que el valor de i\ se mantiene en general inferior a 15°.
3.6. Ejemplo En la Figura XII.22 se muestra una herramienta de cilindrar cuyo filo tiene una inclinación i\ == O, es decir que la arista cortante es paralela al plano de base. El ángulo de mayor pendiente del plano de corte se mide en el plano nn, perpendicular al filo. Quiere decir que la viruta se desprenderá siguiendo primero una dirección perpendicular al filo, y después se enrollará en la dirección del movimiento de avance de la herramienta (Ma). Considérese ahora una herramienta como la anterior, excepto que la arista ahora está incli nada un ángulo i\ == 8°.
Figura X 11.22
257
El ángulo de referencia se calculará con: tg
'{Jc
=
ctg 'Yn • sen i\
es decir:
sen 8°
3.4874; 0.1391 tg
'{Jc
3.4874
X
0.1391
=
=
0.4851
SECCION C-C
Figura X 11.23
Por otra parte, el ángulo de mayor pendiente o ángulo directo de afilado 'Yc, se calculará así:
en donde: cos 8°
0.9903;
=
tg 16° = 0.2867 Resulta: tg 'Ye
=
1
0.9903
·------------
0.2867 2 + 0.13912
0.3218
La consecuencia de la inclinación i\ del filo es inmediata: Manteniendo el ángulo de corte 'Yn = 16°, el plano de corte tendrá una mayor pendiente en relación al plano de base. Este ángulo
medido en el plano c-e es l)c = 17.8°. Por lo tanto, la viruta se desprenderá primero perpendicu larmente al filo, y de inmediato se deslizará siguiendo la mayor pendiente (plano c-e), para curvarse finalmente en el sentido del movimiento de avance de la herramienta. Se intuye pues, que la viruta se desprenderá con mayor facilidad en la herramienta con inclinación en el filo.
258
APENDICE
CONTENIDO l. Formatos de papeles II. Diámetros de brocas para machuelear III. Equivalentes decimales de brocas especificadas con número IV. Equivalentes decimales de brocas especificadas con letra V. Tamaños y empleo de brocas de centros VI. Sobrespesores para rimado y seleccion del diámetro de la broca VII. Tabla comparativa de escalas de dureza VIII.
Tratamientos y recubrimientos superficiales
IX. Sobreespesores para maquinado.
1- FORMATOS DE PAPELES
l. GENERALIDADES La Norma Mexicana NOM-M19-1965 cuyo título es "DIMENSIONES NORMALES DE PAPELES PARA ESCRITURA Y PARA CIERTAS CLASES DE IMPRESION", fue elaborada con objeto de establecer un sistema de formatos de papeles basado en el SISTEMA METRICO DECIMAL. El sistema adoptado para obtener las diferentes dimensiones de papeles está basado en los siguientes principios: Cada serie de medidas consiste en una sucesión, formada de tal manera, que cada medida se obtiene dividiendo la inmediata anterior en dos partes iguales, la división debe ser paralela al lado más corto. Por consecuencia, las áreas de dos medidas sucesivas están en relación 2:1 Todas las medidas de cada serie normal son geométricamente similares entre sí, de manera que en todas se cumpJe la relación: y altura 1.414 x
[1]
.J2 = ancho
2. FORMATOS NORMALIZADOS DE LA SERIE PRINCIPAL
•
Estos formatos se han establecido a partir del tamaño denominado Ao (A cero) cuya superficie corresponde a 1m2 • Por lo tanto se puede escribir: [2]
X•Y Resolviendo las ecuaciones [1] y [2]: x= 0.841 m
2.1. Tamaños de los formatos
y = 1.189 m
Tolerancias: a) para medidas.::;;; 150 : ± 1 mm b) para medidas> 150 y.::;;; 600: ± 2 mm e) para medidas > 600 : ± 3 mm
2.2. Doblado de los formatos Se toma al formato A 4 (210 x 297) como módulo de doblado, procurando que el cuadro de datos o referencias quede al frente después del doblado. En las siguientes Figuras se ilustran las secuencias para doblar los diferentes formatos: 1- FORMATOS DE PAPELES
®
=
CUI'.O O OE REFERENCII'.S
Ref.: Norma Mexicana, NOM-M19-1965.
262
11- DIAMETROS DE BROCAS PARA MACHUELEAR
ROSCA METAICA ISO
ROSCA UNIFICADA MACHUELO
HILOS/PULGADA
BROCA (pulgadas)
MACHUELO
PASO (mm)
1/16
3/64 49
1,6 1,8
0,35 0,35
1/8
64NS 4BNS 40NS
38
2,0
0,40
5/32
32NS
1/8
0,45
5/32 3/16
36NS 24NS
30
2,2 2,5
26
3,0
0,50
2,50
3/16
32NS
22
3,5
0,60
2,90
7/32
24NS
16
4,0
0,70
3,30
7132
32NS
12
4,5
0,75
3,70
3132
BROCA (mm)
0,45
1,25 1,45 1,60 1,75 2,05
1/4
20NC
7
5,0
0,80
4,20
1/4
28NF
3
6,0
1,00
5,00
5/16
18NC
F
7,0
1,00
6,00
5/16
24NF
1
8,0
1,25
6,80
3/8
16NC
5/16
9,0
1,25
7,80
3/8
24NF
Q
10,0
8,50
7/16
14NC
u
1,50
11,0
1,50
7/16
20NF
25/64
12,0
1,75
9,50 10,20
1/2 1/2
13NC 20NF
27/64
14,0 16,0
2,00
12,00
9/16
12NC
29/64 31/64
9/16
18NF
33/64
20,0
2,50
5/8 5/8
11NC
17132
22,0
2,50
19,50
18NF
37/64
24,0
3,00
21,00
11/16
11NS
19/32
27,0
3,00
24,00
11/16
16NS
30,0
3,50
26,50
3/4
10NC
5/8 21/32
33,0
3,50
29,50
18,0
2,00 2,50
14,00 15,50 17,50
3/4
16NF
11/16
36,0
4,00
32,00
13/16
10NS
23132
4,00
35,00
7/8
9NC
49/64
39,0 42,0
4,50
37,50
7/8
14NF
13/16
45,0
4,50
40,50
7/8 15/16
18NS
53/64
48,0
5,00
43,00
52,0
5,00
47,00
9NS
53/64
1
8NC
1
14NF
7/8 15/16
1 1/8
7NC
63/64
1 1/8
12NF
1 3/64
1 1/4
7NC
1 1/4
12NF
1 7/64 111/64
1 3/8
6NC 12NC
113/64 119/64
6NC 12NF
111/32
5 1/2NS
1 29/64
5NC 5NS
1 9/16 111/16
41/2NC
1 25/32
1 3/8 1 1/2 1 1/2 1 5/8 1 3/4 1 7/8 2
1 27/64
ROSCA NPT PARA TU BO MACHUELO
HILOS/PULGADA
1/16 1/8
27,0 27,0
BROCA {pulgadas)
o A
NUMERO DE ROSCA MACHUELO
o
H1 LOSIPU LGADA
BROCA
1
80NF 64NC
3/64 53
1
72NF
2
56NC
53 51
2
64NF
49
3
48NC 56NF
46 45
3 4
36NS
44
4
40NC 48NF
43
5 5
40NC 44NF
38 37
6
32NC
36
6
40NF
33
8
32NC
29
4
42
8
36NF
29
24NC
25
32NF
21
1/4
18,0
7/16
10 10
3/B
18,0
37/64
12
24NC
16
1/2
14,0
45/64
12
28NF
14
3/4
14,0
59/64
1
11,5
15/32
1 1/4 1 1/2
11,5 11,5
1 1/2 1 47/64
2
11,5
2 7/32
263
111- EQUIVALENTES DECIMALES DE BROCAS ESPECIFICADAS CON NUMERO
Nll
DIAMETRO DE LA BROCA EN PULGADAS
Nll
DIAMETRO DE LA BROCA EN PULGADAS
N2
DIAMETRO DE LA BROCA EN PULGADAS
Nll
DIM.iETRO DE LA BROCA EN PULGADAS
1
0,2280
21
o, 1 5 90
41
0,0960
61
o ,03 9 o
2
0,22 1 o
22
o, 15 70
42
o ,09 35
62
0,0380 0,0370
3
o ,2130
23
o, 1 5 40
43
0,0890
63
4
0,20 90
24
o, 1 52 o
44
0,0860
64
0,0360
5
o ,20 55
25
O, 14 95
45
0,0820
65
0,0350
6
0,2040
26
0,1 4 70
46
o ,os 1 o
66
0,0330
7
0,201 o
27
0,1 440
47
0,0785
67
0,0320
8
o, 19 90
28
0,1 405
48
0,0760
68
0,031 o
9
o, 19 60
29
o, 13 60
49
0,0730
69
0,0292
10
o, 1 9 35
30
o, 12 85
50
0,0700
70
0,0280
1 1
O, 191 O
31
0,1 200
51
o ,06 70
71
0,02 60
12
o, 1 890
32
0,1 160
52
o ,06 35
72
0,02 5o o, 024 o
13
o, 1 8 50
33
o ,1 130
53
0,0595
73
14
o, 1820
34
o' 1 1 1 o
54
0,0550
74
0,02 25
15
O, 1800
35
o ,1 100
55
0,05 2 o
75
0,02 1 o
16
o, 1770
36
o ,1 06 5
56
o ,04 65
76
o' 02 o o
17
o. 1 7 3 o
37
o, 10 40
57
o ,04 30
71
o,o 1 8 o
18
0,16 95
38
o, 1 o 15
5 8
0,0420
78
0,0 1 6 o
19
O, 1660
39
o ,o 9 9 5
59
0,0410
79
0,01 4 5
60
0,0400
80
o,o 1 3 5
20
o, 16 1 o
40
o ,o 98 o
IV- EQUIVALENTES DECIMALES DE BROCAS ESPECIFICADAS CON LETRA
LETRA
264
DIAMETRO DE LA BROCA EN PULGADAS
LETRA
DIAMETRó DE LA BROCA EN PUL.GADAS
A
0,2 3 4
N
o ,,3 o 2
8
O, 238
o
o, 31 6
e
0,24 2
p
0,32 3
D
0,246
Q
0,3 32
E
0,25 o
R
0,33 9
F
0,25 7
S
0,3 48
G
0,2 6 1
T
0,35 8
H
0,26 6
u
0,36 8
1
0,272
V
0,37 7
.J
o ,2 77
w
o, 38 6
K
0,2 8 1
X
0,3 97
L
0,290
y
0,40 4
M
o ,295
z
0,4 1 3
---
--
V- TAMAÑOS Y EMPLEO DE BROCAS DE CENTROS La selección del tipo y tamaño de las brocas de centros depende de: - Las dimensiones de la pieza - Las fuerzas debidas al peso de la pieza y al corte - La precisión de fabricación buscada. La superficie cónica dejada por la broca de centros, debe hacer contacto al menos en un 60% con un calibre cónico de referencia recubierto con azul de prusia. La rugosidad debe estar compren dida entre 1.6 a 3.2. Ra. El ángulo del cono es de 60° por lo general. Sin embargo, en piezas muy pesadas el ángulo puede ser de 90°.
Se pueden hacer centros ordinarios(a) o prote gidos con un chaflán(b) un escalón(c) con un radio(d). Los ordinarios se utilizan con más frecuencia, sin embargo, los centros protegidos son recomendables para casos en los que se monta la pieza varias veces entre puntos, y en que se desea mayor precisión.
DIMENSIONES
cp d
Broca No.
d2
c/J d3
e
c/J d4
1
> 10 6a > 18 10 a > 18a 30 > 30a 50 > 50a 80 > 80 a 120 > 120 a 180 > 180
Peso máx. pieza kg.
1
1.19
2.5
_1.19
3.17
10
2
1.98
4.0
1.98
4.76
25
3
2.77
5.0
2.77
6.35
50
4
3.18
6.5
3.18
7.93
75
5
4.76
9.0
4.76
11.11
140
6
5.55
10.0
5.55
12.70
200
7
6.35
12.5
6.35
15.87
300
8
7.93
15.5
7.93
19.05
750
- f---1-
1
265
VI- SOBREESPESORES PARA RIMADO Y SELECCION DEL DIAMETRO DE LA BROCA
Por lo general el rimado se efectúa en agujeros realizados previamente con broca. d2 d3
diámetro de la rima diámetro dejado por la rima, ligeramente mayor que d 2
Para rimado de precisión: d 3 Para rimado ordinario: d 3
1.0006 d 2 1.0012 d 2
d = diámetro de la broca d 1 = diámetro dejado por la broca En taladrado de precisión: d 1 En taladrado ordinario: d1
1.004 d 1.008 d
El diámetro de la broca debe permitir un espesor para corte a la rima. Para metales blandos: d Para metales duros: d
0.975 d 2 0.982 d 2
d
266
VIl- TABLA COMPARATIVA DE ESCALAS DE DUREZA Rockwell DRb
Brinell Vickers DB DV
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
57 57 58 58 58 58 59 59 60 60 61 61 62 62 62 63 63 64 64 65 65 66 66 67 68 69 70 71 71 72 73 74 74 75
Rockwell DRc
Brinell DB
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
216 222 228 234 240 246 252 258 265 272 280 288 296 304 313 322
R
20 20 21 21 21 21 21 1
22 22 22 22 22 23 23 23 23 23 23 24 24 24 24 25 25 25 26 26 26 26 27 27 27
Vickers DV
200 210 220 230 240 245 250 255 260 270 280 290 300 308 316 325
R
75 77
79 81 83 85 86 88 90 92 94 98 100 104 107 110
Rockwell DRb
35 36
37 38 39 40 41 42 43 44
45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68
Rockwell DRc
36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51
. Brinell DB
Vickers DV
75 76 77
78 79 80 81 82 83 85 86 87 88 90 92 93 95 96 97 98 100 101 103 104 106 107 108 110 112 114 116 117 119 121
95 105
R
27 27 28 28 28 29 29 29 30 30 31 31 32 32 33 33 34 35 36 36
112
121 126 131
36 37 37 38 38 39 39 40 41 41 42 42 43
Brinell Vickers DB DV
R
335 345 367 375 385 395 415 425 445 455 465 490 500 512 540 565
112 117 122 125 126 127 133 138 144 148 151 153 157 161 166 171
---
331 340 350 360 370 381 392 403 414 425 436 447 458 470 482 494
Rockwell DRb
69 70 71 72 73 74 75 76 77
78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100
ockwell DRc
52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67
Brinell Vickers DB DV
123 125 127 130 132 135 137 139 141 144 147 150 153 156 159 162 165 169 172 176 179 185 190 195 200 205 210 216 222 228 234 240
Brintlll DB
506 518 530 542 555 568 581 594 607 627 635 650 665 682 697 712
137 143 149 156 163 167 170 180 187 194 195 196 196 200 200 210 220 230 240
Vickers DV
575 605 635 660 690 720 750 780 810 840 875 920 950 990 1030 1070
R daN/mm
44 45 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 69 71 72 75 77
79 81 83
R
175 178 182 188 191 194 200 206 214 218 222 224 229 235 240 246
267
VIII- TRATAMIENTOS Y RECUBRIMIENTOS SUPERFICIALES
Los tratamientos y recubrimientos superficiales pueden tener como finalidad: proteger contra la corrosión, aumentar la resistencia al desgaste o por razones estéticas.
PRINCIPALES TRATAMIENTOS Y RECUBRIMIENTOS SUPERFICIALES TRATAMIENTO O RECUBRIMIENTO
BASE DE APLICACION
ESPESOR
DUREZA APROX.
TEMPLE SUPERFICIAL
Aceros Templables
0.3 a 6 mm
50 a 60 ORe
CEMENT AGIO N
Aceros con <0.20 e
0.1 a 6 mm
62 ORe
Aceros aleados con aluminio Aceros rápidos
0.1 a O.Smm
62 ORe
NITRURACION
SULFINIZACION
Metales ferrosos Aluminio
Dureza superficial y resi- liencia en el núcleo
Dureza superficial y resiliencia en el núcleo - Proceso lento
- Buena resistencia al desgast e
0.2mm
- Buena resistencia a la corrosión
-
Buena resistencia al desgas- te - Mejora cualidades tratantes - Resistencia a la corrosión - la capa de alumina puede recibir una coloración
5 -ta 10 ll
-
Metales ferrosos, cobre y aleaciones
2 -ta 30 ll
25 DV
CROMOORNAMENTAL
Metales ferrosos cobre y aleaciones
5 -ta 50 ll
-
CROMO DURO
Alumino y aleaciones
501-1 a 500 ll
500 a SOODV
-
NIQUELADO
Zinc y aleaciones
2 -ta 30 ll
200 a 800 DV
- Resistencia al desgaste y a la corrosión
FOSFATADO
Metales ferrosos
20 ll
- Base para aplicación de pintura y barnices - Resistencia a la corrosión
Metales ferrosos
5 -t 30 ll
y aleaciones
CADMINIZADO
GALVANIZADO (ZINCADO)
268
-
ANODIZADO
CARACTERISTICAS
-
-
Resistencia a la corrosión, que se puede aumentar con pasivación en ácido erómico
- Resistencia a la corrosión deposición normal: 1O 1-1 de niquel y 5 1-1 de cromo
-
-
Excelente resistencia al desgaste y a la corrosión espesor normal 50 1-1
Resistencia a la corrosión Aspecto brillante
IX- SOBREESPESO RES PARA MAQUINADO
l.PARTIENDO DE PIEZAS FUNDIDAS
DIMENSION MAXIMADE LA PIEZA
MATERIAL
FUNDICION GRIS
..:;250
-ModeloIndependiente - Moldeo manual
>250 >630
FUNDICION GRIS
>250 >630
FUNDICION GRIS
- Modelo placa - Modelo metálico - Moldeo mecánico
MOLDEO
En arena
..:;630 ,¡;;; 1600 ..:;250
>250 >630
ACERO - Modelo de madera sobre placa ACERO
..:;630 ,¡;;; 1600
..:;250
- Modelos de madera sobre placa
- Modelos placa - Modelos metálicos - Moldeo mecánico
COTA NOMINAL
..:;630 ,¡;;; 1600 ..:;250
>250 > 1000
,¡;;; 1000
..:;250 >250 >1000
FUNDICION ALEADA Fundición gris
En cáscara por gravedad
-
Bajo presión
-
,¡;;; 1000
> 63 ,¡;;; 100
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
4.5 5.0
5.0 5.5
5.0 6.0
5.5 6.5
6.0 7.0
3.0
3.0
3.5
3.5
4.0
4.0 4.5
4.5 5.0
4.5 5.0
5.0 5.0
5.0 5.5
2.5
3.0
3.0
3.0
3.5
3.5 4.0
4.0 4.5
4.0 4.5
4.5 5.0
4.5 5.0
5.0
6.0
6.0
6.0
6.0
5.5 6.0
6.0 6.5
6.0 6.5
7.0 7.0
7.0 7.0
4.0
4.0
4.0
4.0
6.0
4.0 5.0
4.0 5.0
4.0 5.0
5.0 5.0
6.0 7.0
ALEACION ES de Al Al-Si otras Fundición gris ± 0.3 a 1.0 js 11
> 100
,¡;;;25
>25 ,¡;;;63
Acero ± 0.4 a 1.0 js 12
,¡;;; 160
> 160 >250 ..:;250 ..:;400
ALEACIONES de Cu Acero ± 0.6 a 1.2 js 13
>400 ..:;630
7.0 7.5
7.5 8.5
5.5 6.0
6.0 6.5
5.0 5.5
5.5 6.0
7.0 8.0
8.0 9.0
6.5 7.0
7.0 8.0
ALEACIONES de Zn
± 0.15 a 0.25 js 10
2. PARTIENDO DE PIEZAS OXICORTADAS OXICORTE MANUAL
5a7mm
OXICORTE CON PANTOGRAFO
3a5mm
269
3. PARTIENDO DE PIEZAS LAMINADAS LAMINADO EN CALIENTE LAMINADO EN FRIO
3 a 4 mm
si no se admiten defectos en la superficie.
1a 2 mm
si se admiten eventuales defectos.
1a3 mm
4. PARTIENDO DE PIEZAS FORJADAS 2a3mm
5. PARTIENDO DE PIEZAS MAQUINADAS PARA RECTIFICADO CILINDRICO ORDINARIO PARA RECTIFICADO CILINDRICO DE PRECISION PARA RECTIFICADO PLANO PARA BRUÑIDO INTERIOR (HONING)
0.2 a 0.5 mm 1.1 a 0.3 mm 1.2 a 0.3 mm 0.1 a 0.2 mm
270
