MEDIOS DIDÁCTICOS INACAP
MANUAL MÁQUINAS HERRAMIENTAS I TORNO Material Didáctico Escrito.
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Colaboraron en el presente texto guía: Luciano Ascui Moreno – Docente INACAP Ñuñoa
Derechos Reservados Titular del Derecho: INACAP N° de inscripción en el Registro de Propiedad Intelectual # 145.999 de fecha 28-02-2002. © INACAP 2002.
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ÍNDICE Capítulo I Tornos mecánicos 1.1 Tornos mecánicos 1.1.1 Tipos de tornos 1.1.1.1 Torno paralelo 1.1.1.2 Torno copiador 1.1.1.3 Torno vertical 1.1.1.4 Torno al aire 1.1.1.5 Tornos automáticos 1.1.1.6 Tornos CNC 1.1.2 Descripción y funcionamiento del torno mecánico paralelo 1.1.2.1 Finalidad del torneado Pág. 14 1.1.2.2 Nomenclatura 1.1.2.3 Componentes principales del torno paralelo 1.1.3 Accesorios del torno 1.1.4 Características técnicas del torno
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Capítulo II Herramientas de corte 2.1 Herramientas de corte 2.2 Tipos de herramientas 2.2.1 Geometría de una herramienta de corte 2.3 Preparación de la máquina esmeriladora
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Capítulo III Velocidad de corte en el torneado 3.1 Velocidad de corte 3.2 Frecuencia de giro
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Capítulo IV Preparación de la máquina para ejecutar una orden de trabajo (O.T) 4.1Prevención de riesgos aplicada a la manipulación de accesorios y herramientas en el torno 4.2 Selección y montaje del porta herramienta 4.2.1 Montaje de la herramienta 4.3 Aplicación del sistema de lubricación más adecuado en las máquinas herramientas 4.3.1 Modelo de un plan de lubricación Capítulo V Operaciones de taladrado, refrentado y cilindrado exterior Página 3 de 103
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Con avance manual 5.1 Definición y finalidad de las operaciones 5.1.1 Refrentado 5.1.1.1 Refrentado transversal 5.1.1.2 Refrentado longitudinal 5.1.2 Cilindrado 5.1.3 Centrado del material 5.1.4 Puesta en marcha de la máquina 5.1.5 Ángulo de posición de la herramienta 5.2 Movimientos básicos en el torneado 5.2.1 Regulación del avance manual 5.2.2 Tambores graduados 5.3 Técnicas de medición con pié de metro en piezas cilindradas y refrentadas en el torno. 5.4 Condiciones de corte 5.4.1 Fluidos de corte 5.4.1.1 Funciones del fluido de corte 5.4.1.2 Característica del fluido de corte 5.4.1.3 Clasificación de los fluidos de corte 5.4.1.4 Selección del fluido de corte 5.4.1.5 Aplicación de un fluido de corte
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Capítulo VI Torneado cónico 6.1 Torneado cónico 6.1.1 Definición de cono 6.1.2 Conceptos de conicidad e inclinación 6.1.3 Métodos constructivos de un cono en el torno 6.1.4 Técnicas de torneado cónico con avance manual 6.2 Cálculos aplicados al método constructivo
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Capítulo VII Torneado con avance automático 7.1 Identificar los componentes del sistema de avance 7.2 Precauciones en el manejo del sistema de avance 7.3 Variables para determinar un avance en el torneado 7.4 Selección de avances automáticos para el torneado 7.5 Operación del sistema de avance
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Capítulo VIII Torneado interior 8.1 Refrentado interior 8.1.1 Preparación de la máquina para torneado interior Página 4 de 103
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8.1.2 Herramientas, formas y dimensiones 8.1.3 Velocidades de trabajo 8.1.4 Trabajo de aplicación 8.2 Técnicas de medición con pié de metro y micrómetro 8.3 Torneado de fierro fundido 8.3.1 Características del torneado del fierro fundido 8.3.2 Velocidad de corte 8.4 Torneado de materiales no ferrosos. Comportamiento de los materiales en el mecanizado 8.4.1 Aluminio y aleaciones 8.4.2 Aleaciones de Magnesio 8.4.3 Cobre 8.4.4 Aleaciones de Cobre 8.4.5 Zinc y aleaciones 8.4.6 Materiales sintéticos 8.5 Afilado de herramientas de corte para material no ferroso 8.5.1 Proceso de afilado 8.6 Centrado del material 8.6.1 Proceso de ejecución Capítulo IX Torneado entre centros 9.1 Fundamentos del torneado entre centros 9.1.1 Ventajas del torneado entre centros 9.1.2 Ejecución de operaciones previas al montaje entre centros 9.1.3 Métodos de alineamientos 9.1.4 Montaje y ajustes de la pieza entre centros 9.1.5 Prevención de riesgos aplicada al torneado entre centros Capítulo X Torneado de radios y ranuras con herramientas de formas 10.1 Fundamentos de la construcción de radios y ranuras con herramientas de formas 10.2 Técnicas de afilados y control de formas con plantillas Pág. 94 10.3 Selección de velocidad de corte adecuada 10.4 Uso de herramientas de formas para radios y ranuras 10.4.1 Ranuras cuadradas 10.4.2 Formas de radios cóncavas 10.4.3 Formas de radios convexos Capítulo XI Aplicación de tolerancias y ajustes en el torneado 11.1 Planos acotados con tolerancias y ajustes 11.2 Relación entre calidades superficiales y las tolerancias Página 5 de 103
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Capítulo XII 12.1 Roscas para la transformación de movimiento 12.1.1 Definición de rosca 12.1.2 Finalidad del roscado 12.2 Clasificación de las roscas de transmisión de movimientos 12.3 Nomenclatura de la rosca 12.4 Diseño de la herramienta 12.5 Sistemas normalizados de roscas triangulares 12.5.1 Rosca whitworth 12.5.2 Rosca métrica 12.5.3 Rosca unificada 12.6 Definiciones
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Bibliografía
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CAPÍTULO I TORNOS MECÁNICOS 1.1.- T O R N O S M E C Á N I C O S Son máquinas que permiten construir piezas en revolución haciéndolas girar alrededor de su eje y arrancando material periféricamente, con una herramienta de Página 6 de 103
corte, el material a trabajar se fija sobre la parte giratoria de la máquina, que le proporciona el movimiento circular mientras la herramienta se fija en la parte móvil de traslación longitudinal y transversal. Aunque existen diversos tipos de tornos en todos ellos encontraremos dos unidades fundamentales: • El Grupo Árbol Principal o Husillo • El Grupo Móvil porta-herramientas, que proporcionan los movimientos requeridos. 1.1.1 TIPOS DE TORNOS Los tipos de tornos, empleados en la industria son variados y se diferencian entre sí por la forma, tamaño, precisión, potencia, etc. • Tornos Paralelos • Tornos Copiadores • Tornos Verticales • Tornos al Aire • Tornos Automáticos • Tornos CNC La elección del tipo de torno para el desarrollo de una determinada fabricación, deberá realizarse en función de los siguientes factores: • Dimensiones de las piezas. • Formas de las mismas. • Cantidad a producir. • Grado de precisión requerido. 1.1.1.1.- TORNO PARALELO: Es el torno más típico y más frecuentemente usado, (fig.1-1), a continuación, se señalan sus partes más importantes: 1.-Bancada 2.-Cabezal fijo o motriz 3.-Carro principal 4.-Cabezal móvil 5.-Circuito de lubricación y refrigeración
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Fig.1.1 Torno Paralelo a)Cabezal Motriz b)Cabezal Móvil c)Bancada d)Carro Principal, Además, para su operación, el torno requiere de una serie de accesorios y herramientas tales como: platos, centros, lunetas, bridas, mandriles herramientas de corte, brocas, herramientas de moletear, etc. Este tipo de torno presenta limitaciones en cuanto a la cantidad de herramientas y dificultades para el cambio de éstas, por lo que no tiene grandes posibilidades en la producción en serie. Sin embargo, para la fabricación de piezas aisladas es una máquina muy utilizada. 1.1.1.2.- TORNO COPIADOR: Es un torno, que puede ser un torno paralelo, al que se ha agregado dispositivos, que permiten a la herramienta, desplazamientos automáticos, de acuerdo con el perfil de la pieza que se desea copiar. El perfil es recorrido por un palpador que manda el accionamiento de la herramienta. Como la plantilla o perfil a copiar puede ser de chapa gruesa, la preparación de la máquina para la ejecución de una serie es muy sencilla, lo que resulta ventajoso para pequeñas series. Los sistemas de copiar pueden clasificarse en las siguientes clases: a) Con mando por tensión elástica b) Con mando por transmisión eléctrica c) Con mando por transmisión hidráulica d) Con mando por transmisión hidráulica-electrónica Por sus características, sin embargo, los más utilizados son los dos últimos que se analizan a continuación: MANDO POR TRANSMISIÓN HIDRÁULICA: En este sistema el palpador está unido a una válvula de simple o doble paso de aceite a presión y según la posición de la válvula y su apertura, llega aceite a una u otra cámara de un émbolo, que mueve, con las mismas fluctuaciones, la herramienta que tornea la pieza.
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Fig. 1-2 Control por guía hidráulico
Fig. 1-3 Control por guía electro-hidráulico
MANDO POR TRANSMISIÓN ELECTRÓNICO-HIDRÁULICO En este sistema se aprovechan las ventajas de los mandos eléctrico e hidráulico, cuentan con elementos hidráulicos similares al anterior, aunque el palpador va unido a un amplificador electrónico y desde él pasan señales eléctricas de mando amplificadas hacia la válvula de mando hidráulico, estas permiten accionar la válvula que comanda el cilindro y sus desplazamientos y con ello los desplazamientos de la herramienta,(fig.1-3). Página 9 de 103
1.1.1.3 TORNO VERTICAL. Es una máquina destinada a trabajar piezas de gran tamaño, las que por su gran peso, resultan más fáciles de montar sobre un plato horizontal. Sus partes principales son: • Base • Plataforma o plato • Montante • Puente • Puente Móvil • Carros DESCRIPCIÓN: BASE: Constituye el soporte de la plataforma o plato. PLATAFORMA: Proporciona el movimiento giratorio, principal, a la pieza, además, debe proporcionar la fijación de la pieza, gracias una serie de ranuras radiales. MONTANTE: Columnas que se alzan lateralmente a la base, pueden ser uno o dos. Poseen guías que permiten el desplazamiento del puente . PUENTE: Permite unir los montante y además, dar rigidez a la estructura. PUENTE MÓVIL:Posee, el desplazamiento vertical, sobre las guías de los montantes. Además permite desplazarse, en el sentido horizontal a los carros. CARROS: Llevan torres porta-herramienta giratoria.
1.1.1.4 TORNO AL AIRE:
Es una máquina destinada principalmente al torneado de piezas de gran volumen y diversas formas y por lo tanto, cuenta con un plato de grandes dimensiones. El plato es accionado por medio de una gran corona, que se halla en su parte posterior, está compuesto por partes similares al torno paralelo, aunque de diferente presentación y magnitud.
COMPONENTES: CABEZAL MOTRIZ: Cumple la función de regular el movimiento giratorio, principal y sostener el husillo de trabajo. Este, a su vez, sostiene el plato y la pieza. CABEZAL MÓVIL: Su labor es sostener un extremo de la pieza, como así también alojar accesorios o herramientas. Algunas máquinas no cuentan con este elemento. CARRO PORTA-HERRAMIENTAS: proporciona los movimientos necesarios Página 10 de 103
para efectuar el arranque de viruta. Va montado sobre un travesaño y este, sobre la bancada. BANCADA : Constituye el sostén del grupo portaherramientas, está constituida por una gran placa base. 1.1.1.5.- TORNOS AUTOMÁTICOS: Los tornos automáticos permiten realizar todo el ciclo de mecanizado, incluso la colocación de nuevo material, cada vez que termina una pieza, se instala en forma automática. La automatización se obtiene por medio de levas de diversos tipos, que van en el organismo principal, denominado árbol de levas que son elementos mecánicos, de diversas formas utilizadas para controlar los diversos movimientos que se presentan durante el proceso, desde este punto de vista, el torno es comandado por un verdadero “programa” mecánico. En función de sus características, se debe invertir mucho tiempo en su preparación por lo que su utilización sólo se justifica en la fabricación en serie. Se obtienen ventajas en la reducción de tiempos de producción y mano de obra, ya que la intervención humana se reduce a labores de supervisión, preparación de herramientas, etc. Existen varios tipos, destacándose los de uno o varios husillos, de barras, verticales y horizontales. En los tornos de varios husillos, cada uno sostiene una barra para ser trabajada, ejecutándose una operación, después de realizada esta el bloque de husillos se desplaza para ejecutarse en cada uno de ellos la aplicación siguiente. TIPOS DE LEVAS Existen tres tipos de levas : a)De Disco b)De Tambor c)Frontales Esta clasificación responde a la geometría de la leva y a la forma de contacto con el seguidor.
1.1.1.6.- TORNOS C.N.C. Estos tornos son máquinas las cuales cuentan con un control numérico las que con el apoyo de un computador para la realización de cálculos y programación realizan todas las operaciones programadas que corresponde a una serie de instrucciones que la máquina acepta, interpreta y traduce a movimientos. Esta labor es realizada por el operario en la máquina misma, estableciéndose una comunicación entre el operario y el procesador de la máquina, (control), a través de un teclado. El programa así obtenido, puede ser almacenado en la propia memoria del control o en disquetes, pudiendo ser reutilizado y modificado. Página 11 de 103
Otra alternativa para la generación de las instrucciones, es utilizar un programa CAM (manufactura asistida por computador ), en un PC, para este efecto se entrega información tal como diámetro, tipo de operación, velocidad de corte, tipo de material, etc., a partir de estos datos el programa CAM, genera el programa en códigos G, (ISO), que se transmite por cable al control de la máquina. Una tercera opción es que el CAM genera el programa CNC. a partir del plano de la pieza, ingresado al PC. mediante un programa CAD. (diseño asistido por computador). Posteriormente el programa se transmite al control CNC. desde el PC. Las dos últimas posibilidades son las más utilizadas, sobre todo en la fabricación de piezas complejas. En todos los casos el control de la máquina puede simular el proceso.
Fig.1.4 Esquema torno CNC
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Fig. 1.5 Principio de Funcionamiento de un torno CNC, lazo cerrado PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El control de la máquina interpreta los códigos de programación y genera los movimientos de los carros y el plato, utilizando un sistema de regulación denominado, de lazo cerrado este sistema funciona de la siguiente manera: • El control comanda a los motores para que los carros se muevan hasta una determinada posición, posteriormente, compara la posición y velocidad reales, con aquellas fijadas en la 1ª parte. • Corrige las diferencias, ajustando los valores indicados en la 1ª parte. Un sistema menos utilizado es el denomina de lazo abierto, el cual es muy similar al anterior pero en el no existe la posibilidad de comprobar si los motores han efectuado en forma correcta su función ni tampoco corregir diferencias. APLICACIÓN Son muy recomendados para fabricaciones pequeñas y medianas. A mayor complejidad de las piezas, menor es el lote que hace rentable el uso de un torno C.N.C. • • • • •
VENTAJAS DE UN TORNO CNC: Reducción del tiempo de mecanizado. Reducción de inventarios (se almacena el programa) Mejor Control de la producción Mejora de la calidad de las piezas Flexibilidad
1.1.2 DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL TORNO MECANICO PARALELO 1.1.2.1 FINALIDAD DEL TORNEADO: Un torno es esencialmente una máquina dotada con un motor, en la cual la pieza gira mientras una herramienta en contacto con ella se desplaza en la dirección del corte y extrae el material. La potencia desarrollada por el motor se transmite al husillo del cabezal fijo a través de correas y engranajes, la cual controla los movimientos de la herramienta, también está equipado con volantes para efectuar avances en forma manual de sus carros y por tanto de la herramienta de corte. Los movimientos que se realizan en el torno son:
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MOVIMIENTO DE CORTE: Es el principal movimiento y es el que permite el corte del material (arranque de viruta, proceso CAV), se trata del movimiento giratorio que posee la pieza en el proceso de trabajo. MOVIMIENTO DE AVANCE: Es el movimiento rectilíneo que posee la herramienta de corte y que presiona a lo largo de la superficie de trabajo, para encontrar siempre nuevo material que arrancar. MOVIMIENTO DE PASADA: Es el movimiento que determina la profundidad de giro, situando la herramienta de corte en el interior de la pieza y regulando la profundidad de pasada y por consiguiente el espesor de la viruta. 1.1.2.2 NOMENCLATURA.
Fig. 1.6 Partes principales del torno a) Bancada b) Cabezal fijo movimiento de la barra de cilindrar c) Plato d) Carro principal e) Cabezal móvil i) Caja Norton j ) Palanca de cambio de velocidad de avance accionamiento manual k) Inversor de avance m) Palanca de cambio velocidad de husillo n) Barra de roscar o) Palanca de barra de roscar p) Barra de cilindrar Página 14 de 103
q) Palanca transmisión r) Porta herramientas s) Carro porta herramientas t) Carro transversal u) Guías de bancada v) Volante w) Barra transmisión mando de barra de cilindrar x) Centro giratorio y) Volante avance del cabezal móvil z) Leva de fricción y freno 1.1.2.3 COMPONENTES PRINCIPALES DEL TORNO PARALELO BANCADA: La bancada es la pieza más robusta del torno, ya que es la que sostiene todos los órganos y demás componentes de la máquina herramienta, normalmente es de fundición, posee nervios transversales entre las paredes que absorben las tensiones originadas por la presión de corte deben ser bastante altas las paredes laterales para que no sufra flexiones, lo que originaría vibraciones en el torno. En la parte superior de la bancada se encuentran dos guías prismáticas, que aseguran el alineamiento entre el cabezal fijo, el carro principal y el cabezal móvil. Bajo las guías prismáticas se encuentra la bandeja receptora del refrigerante, el cual es enviado a un estanque de almacenaje. La bancada presenta un escote, que sirve para tornear piezas de mayor diámetro que la altura entre el centro del husillo y las guías de la bancada. La bancada es una de las piezas fundamentales del torno, ya que por su robustez y la precisión con que están mecanizadas sus guías depende de la máquina, es muy importante que este perfectamente estabilizada y alineada, a fin de evitar posibles deformaciones producto de las vibraciones con el paso del tiempo.
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Fig.1.7 Bancada a) Bancada
b) Guías prismáticas
c) Escote
CABEZAL FIJO: Normalmente está formado por una caja de fundición que se encuentra atornillada sobre el extremo izquierdo de la bancada. El cabezal fijo contiene un eje principal, (husillo), el cual tiene por objeto sostener el plato que sirve para sujetar la pieza que se ha de trabajar y se encuentra unido a los engranajes de reducción por medio de los cuales la fuerza desarrollada por el motor imprime el movimiento de rotación de la pieza a trabajar. El eje principal normalmente es hueco y va apoyado en rodamientos que según la potencia desarrollada pueden ser de rodillos cónicos, para corregir las variaciones producidas por el desgaste y el uso, tiene su extremo de trabajo el husillo, que sobresale del cabezal fijo el cual está roscado exteriormente para instalar o acoplar los platos de sujeción o de arrastre. El interior del husillo es cónico, según normas de los conos morse, para poder ajustar en el una pieza llamada punto fijo, que sirve para sostener un extremo de la pieza a trabajar. En este cabezal el movimiento se transmite desde el motor, a través de una sola polea mediante correas trapeciales las diferentes velocidades del husillo se obtienen por medio de cambios de velocidad por engranajes, o mediante variadores de velocidad.
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Fig.1.8 Cabezal ARBOL I A.- Polea B.- Embrague de discos, para poner en marcha la máquina con suavidad. C.- Freno con discos de fricción para detener rápidamente la máquina. D.- Engranajes conducidos, montados fijos ARBOL ESTRIADO II E.- Engranajes conducidos, montados deslizantes. F.- Engranajes motrices, montados deslizantes. HUSILLO III G.- Engranajes conducidos, montados fijos. Para cada uno de los 4 acoplamientos posibles entre los árboles I y II existen otros dos entre los árboles II y III. De esta forma, el cabezal permite 8 velocidades diferentes del husillo para cada velocidad del motor.
CABEZAL MÓVIL El cabezal móvil se encuentra en el extremo derecho y opuesto al cabezal fijo, sobre las guías de la bancada del torno, pudiéndose deslizar en toda su longitud está formado por dos piezas, generalmente de fundición, una de las cuales sirve de placa de soporte y contiene las guías que se apoyan sobre las guías de la bancada del torno y el dispositivo de fijación para inmovilizarlo. La otra pieza de la parte superior es de forma alargada y es la prolongación del eje principal del cabezal móvil y tiene un centro fijo o giratorio, que constituye el otro apoyo de la pieza que se mecaniza esta lleva un mecanismo formado por el husillo roscado y su tuerca que permite avanzar o retroceder la contra punta para fijar la pieza, a través del mecanismo del husillo se hace avanzar por medio de un volante la contrapunta, hasta que la punta del centro giratorio quede introducida a la presión deseada en la perforación de la pieza.
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Algunos cabezales móviles van provistos de una base postiza que puede desplazarse transversalmente al eje del torno con lo que se puede descentrar el centro giratorio del torno. Esto es muy ventajoso cuando se deben mecanizar conos.
Fig.1.8 Cabezal Móvil a ) Placa soporte b ) Cuerpo del cabezal móvil c) Tornillo de regulación de alineamiento d) Tuerca de fijación del cabezal móvil e) Tornillo del husillo f) Tuerca g) Volante accionamiento del husillo h) Chaveta guía del husillo i ) Centro fijo l) Husillo del cabezal móvil m) Chaveta tornillo n) Palanca de bloqueo de movimiento del husillo Para la operación de taladrado, el centro giratorio se sustituye por una broca con cono morse, pero para utilizar brocas de espiga cilíndrica utilizamos un mandril porta-broca. La extracción del centro giratorio, mandril porta broca, u otro accesorio, se efectúa haciendo retroceder el eje cónico mediante el giro del husillo, este es accionado por un mecanismo tornillo – tuerca, de hilo cuadrado, instalado en su interior, el cual empuja el centro giratorio y lo saca de su alojamiento, por el movimiento de un volante, los desplazamientos axiales del husillo se leen en el tambor graduado, según el tipo de cabezal móvil. CARRO PRINCIPAL: Esta constituido por el grupo de los carros y placa de maniobra o delantal y se desliza sobre las guías prismáticas de la bancada desde derecha a izquierda o Página 18 de 103
viceversa, a lo largo de toda su longitud, está situado entre el cabezal fijo y el cabezal móvil, transmitiendo los movimientos de corte y de avance. El carro principal está compuesto por cinco partes principales, las cuales son: CARRO DE BANCADA: Este se mueve a lo largo de las guías de la bancada lleva consigo a todo el carro en su movimiento paralelo al eje del torno. El movimiento se obtiene en forma manual o en forma automática por medio de una transmisión por engranajes y cremallera. CARRO TRANSVERSAL: Este carro esta unido al puente del carro por un guía en cola de milano. Se desliza transversalmente sobre las guías del carro principal. Su movimiento se efectúa en forma manual o automáticamente, por medio del volante que lleva un tambor graduado que permite leer con precisión el desplazamiento transversal de la herramienta. Fig. 1.9 Carro Principal
1.- Plataforma giratoria 2.-Torre porta herramientas 3.-Carro superior 4.-carro transversal 5.-Carro de bancada 6.-Tornillo patrón(barra de roscar) 7.-Barra de avances 8.-Barra de embrague CARRO SUPERIOR: Página 19 de 103
Este carro esta formado por tres piezas principales: La Base, El Charriot, El Porta-herramientas. c1.- Base: está sobre una plataforma giratoria que puede orientarse en cualquier posición, determinada por regla graduada. Esta base lleva unas guías en forma de cola de milano , sobre las que se desliza el charriot, en el que va situado el porta herramientas. c2.- Charriot: que se encuentra sobre la base permite realizar trabajos como construcción de conos, desplazándolo en los grados requeridos, para esa construcción. Tiene solamente movimiento manual por intermedio de una manivela que acciona en su interior, un conjunto tornillo - tuerca de rosca cuadrada para absorber mejor los esfuerzos, desgastes y vibraciones que se producen por su constante uso, en la parte superior del charriot nos encontramos con la torre porta-herramienta. c3.- Torre porta-herramienta: Sirve para la fijación de las herramientas de corte que se utilizan en los distintos trabajos que se ejecutan en el torno, el sistema de fijación de la herramienta de corte se debe tener en cuenta que la altura de la herramienta debe estar a la altura del centro del husillo del cabezal móvil, lo que se verifica por medio del centro giratorio, que es nuestra referencia. DELANTAL: Es la parte delantera del carro principal, que contiene los engranajes y los mandos para transmitir movimientos de avance, tanto manual o automáticamente a los distintos carros, los movimientos manuales son realizados por medio de una manivela o volante que es accionada por el operador, los movimientos automáticos son realizados por un conjunto de rueda-piñón (engranajes) al accionar una manivela que permite embragar la barra de cilindrar. Para las operaciones de roscado se embraga la barra de roscar.
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Fig. 1.10 DELANTAL SISTEMA DE LUBRICACIÓN: Los Órganos en movimientos del torno requieren una lubricación adecuada y constante, en las partes rígidas como guías de bancada la lubricación se puede realizar en forma manual por medio de una aceitera. La lubricación del cabezal fijo, caja de velocidades y de avance, se realiza por el método de proyección, donde los engranajes que están parcialmente sumergidos en un baño de aceite, proyectan este aceite en todas las direcciones y lubrica los órganos situados en las diferentes cajas de cambio. El Control de aceite se realiza por intermedio del nivel óptico que se encuentra en las cajas de velocidades. Se deberá controlar siempre el nivel de aceite por medio de sus niveles, y asegurarse de que los engrasadores contienen grasa suficiente.
SISTEMA DE REFRIGERACIÓN.
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La refrigeración consiste en dirigir un abundante chorro de fluido a la zona de contacto entre la herramienta de corte y la pieza a trabajar, se realiza por medio de un circuito sencillo instalado en el torno compuesto de: • Depósito del refrigerante • Motor de la bomba del refrigerante • Cuerpo de la bomba • Filtro • Tuberías de impulsión del refrigerante • Tubo articulado de conexión a la boquilla • Soporte móvil de la boquilla • Articulación para orientar y fijar la boquilla • Tubería de retorno del refrigerante al depósito El porcentaje de aceite varia del 5% para el mecanizado de aceros blandos y de un 25% para aceros especiales.
Fig. 1.11 Sistema de refrigeración SISTEMAS DE VELOCIDADES (REVOLUCIONES POR MINUTO): Por variación de velocidades entendemos la transformación del número de revoluciones constantes del motor en otras distintas y variadas, a las que debe girar, según las necesidades, el eje principal de torno, “RPM” o “rpm” indica el número de revoluciones realizadas, por minuto. Las diferentes velocidades del eje principal se obtienen mediante variadores de velocidades o por medio de cambios de velocidades por engranajes. Los variadores de velocidades son mecanismos de regulación sin escalonamiento, de tipo mecánico o hidráulico, adaptadas al cabezal fijo y se obtiene mediante engranes, compuestos de ruedas dentadas que se hacen engranar por medio de palancas. Las principales ventajas de la variación de velocidades por engranajes son: a)Mayor rapidez y comodidad en los cambios de velocidades b)La relación de transmisión entre dientes es más exacta. Página 22 de 103
c)Diseño simple. SISTEMA DE AVANCE: El avance se obtiene transmitiendo el movimiento hasta los carros, sobres los cuales esta fija la herramienta, se puede obtener de las siguientes maneras: a) Manual : El mecanismo que permite el movimiento en el sentido longitudinal, tiene su punto de partida en el volante manual de la placa de maniobra o delantal; ver fig.1.10, al girar el volante se activa una cadena cinemática compuesta por una serie de engranajes y al final una cremallera que transforma el movimiento de rotación en traslación longitudinal del carro. El movimiento transversal esta controlado por un sistema tornillo-tuerca, al girar la manivela del carro transversal, se acciona el tornillo, por lo que la tuerca se desplaza en forma rectilínea, perpendicularmente al eje de la máquina, arrastrando al carro, al cual se encuentra solidaria, es posible mover la herramienta en cualquier dirección, actuando sobre el sistema tornillo-tuerca del carro superior(Charriot). b) Automática : Esta opción se tratará, en detalle en la unidad Nº7. 1.1.3 ACCESORIOS DEL TORNO. Para que el trabajo de torneado resulte de buena calidad, es condición previa que la pieza esté firmemente sujeta, lo cual se puede conseguir por medio de los distintos platos que posee el torno. a.- PLATO LISOS DE ARRASTRE Estos platos se acoplan o atornillan directamente al husillo y por medio de un tornillo de arrastre se empuja la brida en el movimiento de rotación, los hay de tipo corriente, con pared protectora y con dispositivo de seguridad y des perros o bridas de arrastre son mordazas de tipo común o de tipo acodado, que permiten sujetar, con un tornillo de presión, una de las extremidades de la pieza. b.- PLATOS UNIVERSALES DE TRES MORDAZAS-AUTOCENTRANTES Se llaman autocentrantes por cuanto con la sola operación de apretar los perros, la pieza queda sujeta en posición centrada, por esta razón son los más usados. c.- PLATOS DE CUATRO MORDAZAS Tienen cuatro mordazas ajustables por separado y susceptibles de ponerse en posición invertida.
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d.- PLATOS PLANOS (DE RANURA O LISOS) Tienen perforaciones variables, ejecutadas con simetría. En ellas se fijan las piezas mediante bridas, tornillo y a veces escuadras. Se usan para trabajar piezas de formas irregulares.
Fig.1.12 Plato universal de tres garras Fig. 1.13 Plato de cuatro garras
Fig. 1.14 Plato liso
FIG. 1.15 Plato de arrastre LAS LUNETAS Son accesorios suplementarios, que sirven para sostener las piezas largas, con el objeto de impedir que se flecten y evitar las vibraciones. También Página 24 de 103
permiten que el extremo de la pieza quede libre, las mordazas de la luneta pueden ajustarse al diámetro de la pieza. 1.- LUNETA FIJA Su función es evitar la flexión de piezas largas o permitir el mecanizado en el extremo, se ubica en un punto conveniente de la bancada y se fija a ella, la parte superior puede abrirse para colocar la pieza en la luneta. 2.- LUNETA MOVIL. Sirve como de contra apoyo de la herramienta y se fija en el carro, moviéndose con el, va provista de una, dos o tres mordazas que, de acuerdo con la dirección de la presión de corte, apoyan la pieza detrás y cerca del filo de la herramienta, en la superficie ya trabajada. 3.- MORDAZAS. Van guiadas en las lunetas de modo ajustable, son de acero, latón, bronce, etc., también son usuales las mordazas provistas de rodillos de acero, deben ubicarse sobre una zona ya mecanizada, de modo que la pieza gire con un movimiento perfectamente circular. 4.-PUNTOS DE SUJECIÓN. Permiten la fijación y centrado de la pieza a mecanizar. Están formados por un extremo cónico de 60º que se ajusta sobre la pieza y una espiga de conicidad, normalmente morse, para la fijación a la máquina, los puntos pueden ser fijos o rotatorios, estos últimos va montados sobre rodamientos.
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FIG. 1.16 Luneta fija
Fig. 1.17 Luneta móvil Fig. 1.18 Mordazas de rodillos
5.-BRIDA. Es un accesorio utilizado para impulsar la pieza en trabajos que se desarrollan con montaje entre centros, tiene una abertura para ubicar la pieza en su interior y sujetarla , con la ayuda de un perno, u espiga o cola, se ajusta a la ranura o pivote del plato de arrastre, de modo que este le comunique el movimiento.
Fig. 1.19 Bridas 1.1.4 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL TORNO. A) DISTANCIA ENTRE CENTROS Está comprendida entre el centro del cabezal móvil, el cual se ubica a la derecha de la bancada y el centro fijo que se ubica en el husillo del cabezal fijo ubicado al lado izquierdo de la bancada, donde alcanza su longitud máxima. B) POTENCIA DE LA MÁQUINA
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Está dada por la potencia del motor en HP que varía según las dimensiones de la máquina, de su valor y del rendimiento de la máquina, depende la cantidad de viruta máxima, que es posible remover. C) DIAMETROS ADMISIBLES SOBRE LA BANCADA 1.-Diámetro admisible sobre la bancada. Corresponde al doble de la distancia entre el punto y el borde interior de la bancada. 2.-Diámetro de torneado sobre el escote. Corresponde al doble de la distancia entre el punto del torno y el punto mas bajo en el escote. D) DIAMETRO INTERIOR DEL HUSILLO PRINCIPAL: El diámetro interior del husillo principal depende de las dimensiones del torno, utilizándose frecuentemente un cono morse Nº5. E) TIPO DE BANCADA La bancada generalmente son de hierro fundido, teniendo en la parte superior dos guías prismáticas de acero especial rectificado, para permitir un mejor desplazamiento de los carros. Según el tipo de guías , se puede clasificar como : • Guías prismáticas. • Guías prismáticas y planas. • Guías especiales.
Long. Torneado escote
R
R = Radio de torneado sobre el escote Fig.1.27 Características del torno F) GAMA DE VELOCIDADES. La gama de velocidades viene determinada por las frecuencias de giro( RPM), posibles de utilizar, según el mecanismo de regulación del torno, el caso más general es de regulación escalonada por engranajes, en cuyo caso las frecuencias de giro dependen de las combinaciones posibles de engranajes, Estas combinaciones se ajustan mediante el posicionamiento de palancas externas, que se señalan en la parte frontal del cabezal motriz. G) GAMA DE AVANCES. Página 27 de 103
La gama de avances depende de las combinaciones de engranajes en la caja Norton. En los tornos se tabula la gama de avances y pasos disponibles, sobre la caja Norton.
DESCRIPCIÓN Y FINALIDAD DE LAS SIGUIENTES OPERACIONES: CILINDRADO: Es una operación cuyo objetivo es generar una o más superficies cilíndricas en la pieza , mediante la reducción del diámetro de una pieza, para ello se debe dotar a la pieza del movimiento principal o de rotación y a la herramienta de un movimiento longitudinal, paralelo al eje de giro. REFRENTADO: Es la operación para dejar una cara plana perpendicular al eje del torno en la pieza de trabajo, este puede ser exterior o interior, completo o parcial, para lo cual la pieza deberá estar provista del movimiento principal y la herramienta de un movimiento de avance transversal, perpendicular al eje de giro. TALADRADO: Con esta operación se pueden hacer agujeros pasantes o ciegos en una pieza en rotación, con una herramienta denominada broca, que normalmente va montada en un mandril porta brocas, la pieza estará provista del movimiento principal y la herramienta avanzará longitudinalmente sobre ella, paralelamente al eje de giro. El porta brocas se monta en el cabezal móvil. Para una buena operación se debe verificar el alineamiento del cabezal móvil. TRONZADO: Es la operación con la cual se corta una pieza una vez concluida su fabricación y estará provista del movimiento principal y la herramienta tendrá un movimiento de avance perpendicular al eje de giro, debido a la dirección del corte y al gran contacto entre la herramienta y la pieza se recomienda usar valores bajos de avances, en los trabajos de tronzar, la pieza tiende a montarse sobre la herramienta y arrastrarla hacia dentro, produciendo así con facilidad la rotura de la herramienta.
CAPÍTULO II 2.- HERRAMIENTAS DE CORTE 2.1 HERRAMIENTAS DE CORTE Las herramientas de corte son los elementos utilizados para efectuar el arranque de viruta, para este objetivo la herramienta cuenta con los movimientos de profundidad y avance y se la considera mono-cortante. 2.1.1.- MATERIALES PARA HERRAMIENTAS Los materiales a utilizar dependen de las condiciones de operación y el tipo de maquinaria disponible, en un principio el acero al carbono cumplía con todos los requerimientos necesarios para realizar dicho trabajo pero con la evolución tanto tecnológica como de los materiales, las exigencias de rapidez, economía y calidad, han desarrollado materiales cada vez más eficientes. Página 28 de 103
ACERO AL CARBONO: Se distinguen aceros no aleados y de baja aleación, se obtienen fácilmente, pero no son de gran uso ya que pierden sus propiedades entre los 250 y 400ºC, por lo tanto su aplicación se limita a las bajas velocidades y en materiales relativamente blandos. ACERO RÁPIDO: Son aceros obtenidos cuando se agrega a una aleación Fe-C de bajo contenido, una cantidad importante de Wolframio y en menor proporción de Cromo y Vanadio, el incorporar estos materiales permite que la herramienta trabaje a velocidades más elevadas ya que mantiene sus propiedades cortantes hasta alrededor de los 550ºC. En la tabla 2-1 se señalan algunos ejemplos de este tipo de acero y sus componentes. ACERO EXTRARÁPIDO: Adicionando Cobalto a un acero rápido, se logra aumentar su resistencia al calor y por lo tanto se puede aumentar la velocidad de corte, Mantienen sus características cortantes a temperaturas sobre los 600ºC. En la tabla 2-2 se indican algunos tipos de acero y sus componentes. TABLA 2-1 Composición de algunos aceros rápidos TIPO CARBONO ACERO % RAPIDO
WOLFRAMIO
CROMO %
VANADIO %
MOLIBDENO %
COBALTO %
18-4-1
0.75
18
4
1
----
----
18-4-2
0.85
18
4
2
0.75
----
VANADIO %
MOLIBDENO %
COBALTO %
TABLA 2-2 Composición de algunos aceros extra-rápidos TIPO ACERO EXTRARAPIDO 18-4-1+ 4%Co 18-4-2+ 7%Co
CARBONO %
WOLFRAMIO CROMO %
0.75
18
4
1
0.5
4
0.85
18
4
2
0.75
7
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Fig. 2.1 Herramienta de Tornear
Fig. 2-2 Fijación Mecánica o por soldadura de una placa de carburo CARBUROS METÁLICOS: Los componentes principales son el Carbono y el Wolframio que se combinan al calentar ambos materiales, esta combinación se mezcla con 5 a 10% de Cobalto, se pulverizan finamente, se prensan y pre-sinterizan a 815ºC, del material resultante se cortan las placas que es la forma en que se fabrican. Luego se completa el sinterizado a 1400ºC, obteniéndose un material durísimo, de gran resistencia a la temperatura y que sólo es posible mecanizar con muelas. Soportan temperaturas de hasta 900ºC.
El cobalto, al fundirse, cumple la función de aglomerar los demás componentes, en la fabricación, también se puede usar carburo de titanio, las placas pueden fabricarse con o sin recubrimiento, este puede ser de carburo de titanio (TiC) o de nitruro de titanio (Ti N), lo que le confiere gran resistencia al desgaste y tenacidad, las placas se fijan mecánicamente a un barrote de acero, como se aprecia en la figura 2-2. MATERIALES CERÁMICOS: Están compuestos por elementos tales como óxido de aluminio o dióxido de silicio, pueden fabricarse con o sin aglomerante, se denomina Cermet cuando son fabricados con aglomerante y cuando no se denominan oxicerámicos. Como aglomerante puede usarse cobalto, cromo o fierro. Dada la distinta naturaleza de los componentes, no se pueden alear y su combinación sólo se logra a través del sinterizado, el material cerámico es de gran dureza y resistencia al desgaste, pero también de gran fragilidad no siendo apropiado para el trabajo discontinuo. Resisten temperaturas de 1300ºC por lo que resisten trabajar a velocidades elevadas, por las características térmicas propias de los materiales cerámicos, no requieren fluido de corte. DIAMANTES INDUSTRIALES: Son materiales sinterizados a altas presiones y temperaturas que se caracterizan por su gran resistencia a la abrasión y dureza, debido a su gran fragilidad, pueden ser fijados mecánicamente o en forma de puntas que se insertan en el extremo de un mango metálico. (Figura 2-3). Resisten temperaturas de hasta 900ºC. 2.2 TIPOS DE HERRAMIENTAS. Página 30 de 103
Para seleccionar la herramienta adecuada a la aplicación, se deben considerar factores tales como tipo de operación, posición del filo, forma del mango y cantidad de viruta a arrancar. Las operaciones pueden ser cilindrado, refrentado, roscado, ranurado, etc., la posición del filo puede ser a derecha o izquierda, la herramienta de corte izquierdo permite tornear hacia la contrapunta, en cambio las herramientas de corte derecho permiten tornear hacia el cabezal, la forma del mango puede ser recta o acodada. La proporción del filo activo y su forma determina que la operación sea de desbaste o acabado. En la figura 2-4 indican los tipos de herramientas más importantes, existiendo además, una variedad de formas dependientes de la operación a realizar. SELECCIÓN DE PLACAS DE CARBURO: Las placas se designan por letras que representan las diferentes formas en que se fabrican, tanto las de carburo como cerámicas para fijación mecánica (Fig2-5). De igual modo se designan aquellas que se fijan mediante soldadura (Fig.2-6). Para su aplicación se establecen los siguientes grupos de empleo de acuerdo a material a trabajar y condiciones de corte.
Fig.2-3 Montaje diamante industrial
LETRA
GRUPO PRINCIPAL DE ARRANQUE DE VIRUTA
COLOR
P
MATERIALES FÉRREOS DE VIRUTA LARGA
AZUL
M
MATERIALES FÉRREOS DE VIRUTA LARGA O CORTA
AMARILLO
K
MATERIALES FÉRREOS DE VIRUTA CORTA Y NO FÉRREOS, MATERIALES NO METALICOS
ROJO
Fig. 2-4 GRUPOS PRINCIPALES
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Fig. 2-5 Formas de placas de carburo y cerámicas
Fig. 2-6
Formas de Placas de carburo para soldar
2.2.1 GEOMETRÍA DE UNA HERRAMIENTA DE CORTE. En la figura 2-7 se indican los ángulos principales de una herramienta. Los tres más importante son: Angulo de Filo ( β ) Angulo de desprendimiento ( γ ) Angulo de incidencia ( α ) ÁNGULO DE FILO: Dice relación con la facilidad de penetración de las herramientas y también con su resistencia, por lo que este ángulo no se debe disminuir en forma arbitraria ya que aumenta el riesgo de falla de la herramienta. Su valor es, por tanto, función del material a trabajar y del material de la misma herramienta. ÁNGULO DE DESPRENDIMIENTO (ATAQUE): Está formado por la superficie de desprendimiento y un plano perpendicular a la superficie de trabajo, su magnitud tiene directa influencia en la facilidad con que se separa la viruta, sin embargo, no se puede aumentar arbitrariamente ya que afecta al ángulo del filo. Página 32 de 103
ÁNGULO DE INCIDENCIA: Está comprendido entre las superficies de incidencia y la superficie de corte de la pieza, su función es evitar el contacto entre material y la herramienta por esta razón su valor no presenta gran variación (4º a 12º), cabe destacar que para que los ángulos dados a la herramienta, sean efectivos, la punta de ésta, debe estar a la altura del eje de giro, de lo contrario cambia la referencia y con ello los ángulos. En la tabla2-3 se señalan valores recomendados para los ángulos en función del material a trabajar y material de la herramienta.
Fig. 2-7 Ángulos de una herramienta de corte
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Tabla 2-3 Aunque los ángulos descritos, son los más importantes, también podemos señalar el ángulo de la punta y el ángulo de posición indicados en la figura 3-7.ÁNGULO DE LA PUNTA Facilita la disipación del calor, lo cual favorece el aumento de la vida útil de la herramienta. También tiene influencia sobre la resistencia de la herramienta. ÁNGULO DE POSICIÓN: Es el ángulo formado por el filo principal y la dirección del avance. Tiene directa influencia sobre la dirección de las fuerzas generadas en el corte (radial, axial), con un ángulo pequeño, existe mayor contacto entre material y herramienta, trabaja una mayor proporción del filo, aumentando su vida útil, considerando la dirección de fuerzas se recomienda un ángulo entre 30º y 45º.-
GEOMETRIA DE LA HERRAMIENTA SEGUN OPERACIÓN: En las figuras 2-8 y 2-9 se representan dos herramientas típicas, de refrentar y cilindrar respectivamente.
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Fig. 2-8 Herramienta de refrentar
Fig. 2-9 Herramienta de Cilindrar 2.3 PREPARACIÓN DE LA MÁQUINA ESMERILADORA. Dada la importancia que tiene esta máquina en el afilado de herramientas de tornear, es importante observar las indicaciones que se dan a continuación y que dicen relación con la prevención de riesgos en el manejo de la máquina y ejecución de la operación. 1. Verificar estado de las muelas. 2. Verificar tipo de muelas. Una debe ser de grano grueso y otra de grano fino. Además, el abrasivo debe ser el adecuado, óxido de aluminio para acero y carburo de silicio para metal duro (carburo metálico). 3. Las muelas deben contar con protección que las cubra, al menos un 50% 4. Revisar protecciones y soportes. 5. Usar lentes de seguridad. 6. Ubicarse lateralmente a la muela, al poner la máquina en marcha. Si la muela es nueva, dejarla girar, sin carga, al menos un minuto. 7. No se debe sobrepasar la velocidad máxima, recomendada, para la muela. 8. No esmerilar por el costado de la muela (salvo que sea de corte lateral). 9. No ejercer excesiva fuerza contra la muela. 10. Se debe refrigerar abundantemente la herramienta a fin de evitar el sobre calentamiento de ésta. De preferencia la refrigeración debe ser continua, el fluido usado para el efecto, está formado por aceite de corte que forma una emulsión con agua, la proporción de ambos elementos puede llegar hasta 1:50.
AFILADO DE UNA HERRAMIENTA PARA CILINDRAR DE USO GENERAL 1. Sujete firmemente la herramienta, apoyando las manos en el soporte. 2. Esmerilar el filo principal, inclinando la herramienta para dar la dirección de 30º. Esta operación continuará hasta ocupar 2/3 del ancho de la herramienta. 3. Inclinar la parte inferior del filo principal, hacia la muela para generar el ángulo de incidencia principal.
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4. Esmerilar el filo secundario, a 90º con el principal, ocupando el tercio restante el ancho de la herramienta. 5. Inclinar la parte inferior del filo secundario, hacia la muela para generar el ángulo de incidencia secundario. 6. Ubicar la parte superior de la herramienta contra la muela a 60º con el eje de la muela, inclinando hacia adentro la parte inferior. De esta manera se generará la superficie y ángulo de desprendimiento (ataque). 7. Esmerilar una ligera curvatura en la punta de la herramienta. 8. Utilice una piedra de asentar para eliminar bordes y rebabas. El control de los diferentes ángulos, se realizará con plantillas, goniómetro, o transportador según las disposiciones indicadas en la figura 2-10.-
Fig.2-10 Técnicas de medición de ángulos
CAPÍTULO III VELOCIDAD DE CORTE EN EL TORNEADO 3.1 VELOCIDAD DE CORTE. Corresponde a la velocidad que tienen los puntos periféricos de la pieza, en contacto con la herramienta, es decir, la velocidad con que es arrancada la viruta. En el torneado la velocidad de corte se mide en (m/mín) y determina el tiempo de producción de una pieza, un valor muy alto hará que la herramienta pierda filo rápidamente y un valor bajo implicará tiempos de producción elevados, la velocidad de corte adecuada será aquella que permite realizar el trabajo en el menor tiempo posible con una gran duración de la herramienta. Los valores de la velocidad de corte son determinado experimentalmente, por los fabricantes. Luego estos resultados se tabulan para utilización de los usuarios. La velocidad de corte depende, entre otros, de los siguientes factores: • Material a trabajar Página 36 de 103
• •
Material de la herramienta Cantidad de viruta a remover (operación) En la tabla 2-3 se especifican los valores de velocidad de corte, en función de los factores anteriores. 3.2 FRECUENCIA DE GIRO ( RPM) Para que la pieza gire con la velocidad de corte seleccionada, se debe regular la frecuencia de giro de la pieza, lo que se logra actuando, mediante palancas, sobre los engranajes del cabezal motriz. El valor de la frecuencia de giro se determina con la siguiente expresión. N=1000 Vc πxD
(R.P.M.) en que
N= frec. giro (RPM) Vc= vel. corte ( m / mín.)
1000= factor transformación de metro a milímetro
Ejemplo: Determinar la frecuencia de giro, (N), para cilindrar en desbaste, una pieza de acero duro, con una herramienta de carburo metálico. El diámetro de la pieza es de 45mm Solución: Según tabla 2-3, para la combinación material-herramienta, Vc= 95m/mín
Reemplazando los valores de diámetro y velocidad de corte, nos queda: N= 1000 x 95 π x 45 N= 671,98 R.P.M. Lo más probable es que la máquina no disponga de esta frecuencia, por lo que se optará por el valor inferior, más próximo en la mayoría de las máquinas se dispone de un diagrama logarítmico que permite determinar la frecuencia de giro sin necesidad de cálculo. La figura 4-1 muestra un diagrama de este tipo. En el gráfico, se proyectan los valores de velocidad de corte y diámetro hasta que se interceptan. En este punto se lee la frecuencia de giro. En el problema anterior, N = 660 RPM , la elección final debe corresponder a N= 560 la próxima inferior de que dispone la máquina.
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Fig.3-1 Diagrama logarítmico Vc v/s D
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CAPÍTULO IV PREPARACIÓN DE LA MÁQUINA PARA EJECUTAR UNA ORDEN DE TRABAJO (O.T) 4.1 PREVENCIÓN DE RIESGOS APLICADA A LA MANIPULACIÓN DE ACCESORIOS Y HERRAMIENTAS EN EL TORNO El concepto de seguridad para la operación de máquinas herramientas se ha ampliado enormemente. En la actualidad, se diseñan y fabrican las maquinarias con todas las protecciones necesarias, incluso, el diseño considera la adaptación de la maquinaria a las características del ser humano. La utilización de las protecciones permiten en primer lugar evitar que las personas introduzcan sus manos en la zona de riesgo y señalar a la vez al trabajador que es un punto de peligro, del que se debe mantener alejado. Los puntos de riesgos en una máquina son los siguientes: A.- PUNTO DE OPERACIÓN: Es el lugar de la maquinaria donde el material entra en contacto con la herramienta. B.- TRANSMISIÓN DE LA FUERZA MOTRIZ: son todos aquellos elementos que transmiten movimiento desde el motor hasta la máquina. PARTES EN MOVIMIENTO: son aquellas que transmiten la energía secundaria desde el aparato de transmisión inicial hasta el punto de operación o aprovechamiento de la energía. Las partes móviles incluyen la de movimiento alternativo y las giratorias 4.2 SELECCIÓN Y MONTAJE DEL PORTA HERRAMIENTA La selección del porta herramientas depende de varios factores tales como: cantidad de piezas a construir, cantidad de herramientas a utilizar, tiempo de recambio, zona a trabajar, etc. En la actualidad la mayoría de los sistemas de fijación de herramientas permiten sujetarla en posición horizontal y son de fácil regulación en altura, algunos portaherramientas la sujetan en forma inclinada, en estos casos se debe verificar cuidadosamente la geometría de la herramienta, ya que los ángulos dados mediante afilado no serán los ángulos efectivos de trabajo. La fig. 4.1 muestra los portaherramientas más utilizados. a) b) c) d)
Mango recto Mango inclinado Puente de sujeción Cuádruple (torre)
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Fig. 4.1Porta herramientas El portaherramientas se debe sujetar de modo que tenga el máximo apoyo posible sobre el carro. 4.2.1 MONTAJE DE LA HERRAMIENTA: 1. La punta de la herramienta debe ubicarse a la altura del eje de giro. Se puede utilizar el centro del cabezal móvil como referencia. 2. La herramienta debe estar bien apoyada y sujeta firmemente. 3. La herramienta debe quedar fuera del porta herramienta una distancia mínima para que no pueda doblarse o flexar ALTURA DEL FILO EN RELACION AL EJE DE GIRO: La herramienta debe quedar a la altura del eje de giro de la máquina, ya que de este modo, los ángulos dados mediante afilado o fabricación se mantienen, si el filo queda sobre el eje de giro el ángulo de ataque aumenta, reduciéndose el ángulo de incidencia, fig.(4.3). Para materiales duros se recomienda esta situación, pero con un limite igual un 2% del diámetro de la pieza.
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Fig.4.3 Herramienta Sobre eje de giro En el caso opuesto se reducirá el ángulo de ataque y aumentará el ángulo de incidencia. Esta condición no se recomienda en ningún caso.
Fig.4.4 Herramienta bajo eje de giro
4.3 APLICACIÓN DEL SISTEMA DE LUBRICACIÓN MÁS ADECUADO EN LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS. OBJETIVO DE LA LUBRICACIÓN: Todo tipo de maquinaria donde existen piezas en movimiento necesitan ser lubricadas, para obtener un funcionamiento óptimo, de lo contrario las piezas no tienen un deslizamiento adecuado. Las funciones del lubricante son cuatro: I. Bajar temperaturas II. Limpiar y transportar impurezas III. Disminuir el roce IV. Separar las piezas La mayoría de los lubricantes usados en la actualidad tienen como materia prima, el crudo del petróleo (hidrocarburos), el cual no puede utilizarse directamente, debe someterse a procesos de elaboración para resolver problemas mecánicos específicos. Página 41 de 103
SISTEMAS DE LUBRICACIÓN Cada máquina según su tipo requiere un aceitado un tanto diferente, por lo general, se deben seguir las recomendaciones del fabricante de la máquina: ♦ Aceitar la máquina a intervalos regulares. La frecuencia de lubricación depende del sistema que se ha de utilizar y, la clase de trabajo que la máquina desempeña. ♦ Seguir un orden preestablecido, comenzar siempre en un punto. ♦ No utilizar demasiado aceite, es mejor aplicar una película delgada y con más frecuencia ♦ El exceso de aceite no mejora la lubricación, simplemente se derrama sobre la maquinaria o el suelo. La lubricación utilizada en el torno por medio manual, utiliza una aceitera, lo que permite que el aceite llegue a todas las zonas que se de deben lubricar, entregando una cantidad dosificada de aceite. OBSERVACIONES PERIODICAS DEL SISTEMA DE LUBRICACIÓN INTERNO a) Comprobar el nivel de aceite en cada depósito, examinando los visores indicadores. b) Limpiar el área que rodea el orificio de llenado. c) Agregar la cantidad de aceite limpio recomendado por el fabricante, con el objeto de mantener el nivel del aceite. d) Comprobar el funcionamiento de la bomba de aceite. e) Limpiar el exceso de aceite que gotea de las entradas después del lubricante La guía de lubricación viene a regular las observaciones periódicas en cuanto a frecuencias en el trabajo, tipos de lubricación a usar, puntos a lubricar, con esto antecedentes adaptados a las necesidades reales. La guía de lubricación propuesta, esta establecida en el esquema de la figura 4-5 , donde usaremos como simbología, los siguientes: Nº = Número de puntos a lubricar que están en el esquema. FREC = Frecuencia de lubricación, esta puede ser: D = Diaria M = Mensual S = Semestral A = Anual 4.3.1 MODELO DE UN PLAN DE LUBRICACIÓN
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Fig. 4.5 Las marcas a la derecha corresponden a los lubricantes a utilizar.
LUBRICACIÓN SEGÚN CATALOGO Nº 1
TIEMPO
PUNTOS DE LUBRICACIÓN
ANTES DE EMPEZAR EL TRABAJO
COMPROBAR NIVEL DE ACEITE, REVISANDO LOS VISORES
GRASA
ACEITE
*
2
“
“
MOVER EL EMBRAGUE DE AVANCE
*
3
“
“
ENGRASAR MANGUITO E LA TRANSMISIÓN
*
4
“
“
LIMPIAR BANCADA Y ACEITAR
5
“
“
ENGRASAR CREMALLERA LONGITUDINAL
6
“
“
LIMPIAR HUSILLO Y ACEITAR
*
7
“
“
ACEITAR COLAS DE MILANO CARRO TRANSV.
*
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* *
*
8
“
“
ENGRASAR TORNILLO DE MOVIMIENTO TRANSV
*
9
“
“
ENGRASAR TORNILLO EL CARRO PORTA-HTA.
*
10
CADA 100 HRS.
ACEITAR MANGUITO DE LA CONTRA PUNTA
11
CADA 100 HRS.
ENGRASAR GUIAS TRANSVERSALES
*
12
CADA 100 HRS.
ENGRASAR ENGRANAJES DEL DELANTAL
*
*
13 CADA 1000 HRS.
CAMBIAR ACEITE DEL CABEZAL
*
14 CADA 1000 HRS.
RELLENAR CAJA NORTON
*
CAPÍTULO V OPERACIONES DE TALADRADO, REFRENTADO Y CILINDRADO EXTERIOR CON AVANCE MANUAL. 5.1 DEFINICIÓN Y FINALIDAD DE LAS OPERACIONES. 5.1.1 REFRENTADO: Es una operación que tiene como objetivo, obtener una superficie plana, perpendicular al eje de giro. Existen dos tipos de refrentado, transversal y longitudinal. 5.1.1.1 REFRENTADO TRANSVERSAL: La superficie plana, se obtiene cuando a la herramienta se le da un movimiento perpendicular, al eje de giro (Fig. 5-1) 5.1.1.2 REFRENTADO LONGITUDINAL: En este caso, la superficie plana se obtiene gracias a un movimiento longitudinal, paralelo al eje, de la herramienta (Fig. 5-2)
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5.1.2 CILINDRADO: Esta operación tiene como objetivo obtener una superficie cilíndrica sobre la pieza de trabajo, para este efecto, la herramienta se desplazará longitudinalmente (Fig.5-3), para realizar las operaciones descritas, en una primera etapa, se utiliza el montaje al aire, en un plato universal, el montaje al aire consiste en sujetar la pieza en el plato y el otro extremo queda libre, para realizar el mecanizado. El plato universal, consta de tres mordazas que al actuarlas, se desplazan en forma simultánea y concéntrica, para soltar o fijar la pieza, a su vez el plato se fija al extremo del husillo. Para el montaje del plato, se utiliza el siguiente procedimiento. 1.Montar el plato en un soporte de madera. 2.Limpiar el plato y extremo el husillo. 3.Ajustar velocidad al mínimo, desconectar la energía. 4.Instalar el plato según característica del husillo (nariz).
Fig. 5.1 Refrentado Transversal
Fig. 5.2 Refrentado Longitudinal
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Fig. 5.3 Cilindrado 5.1.3 CENTRADO DEL MATERIAL: El centrado del material consiste en alinear el eje geométrico de la pieza y el eje de giro. Esta operación no representa complejidad cuando se utiliza un plato universal, ya que todos las garras actúan en forma simultánea. Sin embargo, cuando las garras presentan desgaste o la pieza ha sido trabajada previamente, de deben tomar mas precauciones, para asegurar el centrado. 5.1.4 PUESTA EN MARCHA DE LA MÁQUINA: A continuación se indican algunos medidas de seguridad que se deben observar, antes de poner en marcha el torno. 1. Familiarizarse con la máquina. 2. Asegurar la fijación de la pieza y accesorios. 3. Retirar llave de plato y otros elementos o accesorios sueltos. 4. Seleccionar la frecuencia de giro correcta, según materiales de pieza y herramienta, además de la operación a realizar. 5. Usar lentes de seguridad. 5.1.5 ÁNGULO DE POSICIÓN DE LA HERRAMIENTA: Las características de este ángulo ya se describieron en la unidad Nº2. Es dependiente de las características de la pieza y la operación. Se recomienda adoptar un valor de 30º a 45º, en un caso general. 5.2 MOVIMIENTOS BÁSICOS EN EL TORNEADO. 1.- Movimiento Principal: Es de tipo giratorio y lo posee la pieza. 2.- Movimiento de Avance: Es lineal y permite que la herramienta se desplace a lo largo de la superficie de trabajo. 3.- Movimiento de penetración: Es un movimiento lineal que asume la herramienta, contra la pieza, determinando la profundidad de corte. 5.2.1 REGULACIÓN DEL AVANCE MANUAL: El movimiento de avance debe ser lo más uniforme posible a fin de obtener regularidad en la superficie de trabajo y de esfuerzos sobre la herramienta, por esta razón el accionamiento manual de los volantes, debe ser lo más constante posible, además la rapidez queda determinada por el tipo de operación (arranque de viruta).
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5.2.2 TAMBORES GRADUADOS: Son discos marcados, en toda su periferia, con divisiones iguales. El tambor es solidario al tornillo que controla el movimiento de un carro, por lo tanto, el giro esta asociado a un desplazamiento lineal (Fig.5-4). Para cuantificar este desplazamiento, se requiere conocer los siguientes antecedentes: 1) Conocer el paso del tornillo 2) Al girar el tornillo una vuelta completa la tuerca se desplaza una distancia igual al paso. 3) Al girar el tornillo vuelta completa, el tambor gira n divisiones, siendo n = nº total de divisiones En consecuencia: Paso = n x 1div. 1 div. = Paso n El valor de 1 división se conoce como avance, a su vez el avance puede ser radial o diametral. Avance Radial: corresponde a la reducción del radio debido al giro de una división, del tambor. Avance Diametral: corresponde a la reducción del diámetro por el giro de una división del tambor.
1.- Tuerca del carro transversal 2.- Tornillo del carro transversal 3.- Carro transversal
Fig. 5-4 Tornillo y Tuerca Carro Transversal EJECUCIÓN DEL REFRENTADO Y CILINDRADO AL AIRE CILINDRADO: Proceso de ejecución 1. Montar la pieza: Longitud al aire, menor a 3 diámetros. 2. Montar la herramienta: Herramienta a la altura del eje y con la menor longitud al aire, posible. 3. Ajustar frecuencia de giro (RPM): Marcar longitud a tornear. 4. Utilizar pie de metro (profundímetro). 5. Ponga el torno en marcha.
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6. Roce el material: Volver la herramienta al extremo derecho. Poner tambor graduado en cero 7. Dar profundidad y tornear al diámetro requerido. 8. Verificar dimensiones con pie de metro o micrómetro (según precisión) RECOMENDACIONES ⇒ Usar fluido de corte, durante el mecanizado, si es necesario. ⇒ Las mediciones se deben efectuar con la máquina detenida. ⇒ Use una brocha para retirar las virutas, nunca las manos. REFRENTADO: Proceso de ejecución 1.-Montar pieza en plato universal: Longitud al aire menor a 3 diámetros. 2.-Montar la herramienta: Herramienta a la altura del eje de giro y con la menor longitud al aire posible 3.-Girar la torre: Filo de corte forma un ángulo de 5º con la cara de material. 4.-Ajustar frecuencia del giro (RPM). 5.-Poner en marcha la máquina. 6.-Desplazar la herramienta hasta rozar el material. Poner tambor en cero. 7.-Llevar la herramienta hasta el centro y dar profundidad. 8.-Desplazar la herramienta, lentamente hacia la periferia Repetir operaciones 7º y 8º hasta terminar el refrentado, observar las mismas recomendaciones indicadas para el cilindrado. 5.3 TÉCNICAS DE MEDICION CON PIE DE METRO EN PIEZAS CILINDRADAS Y REFRENTADAS EN EL TORNO. Los trabajos desarrollados en máquina herramientas son de precisión, razón por la cual debemos realizar la medición con un instrumento apropiado, los pies de metro, métricos, convencionales, tienen una precisión de hasta 0,02mm y en el sistema ingles 0,001” , en consecuencia nos permiten medir una gran variedad de piezas.
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Fig.5.5 Medición con Pie de metro TÉCNICAS DE MEDICION. 1.-Las superficies a medir deben estar limpias y libres de rebabas 2.-Abrir las patas de medición por sobre la dimensión de la pieza. 3.-Ubicar la pata fija sobre la pieza y ajustar la móvil , suavemente sobre ella. 4.-Emplear una fuerza de medición adecuada y mantener una posición correcta para el instrumento. 5.-Cerrar tornillo de fijación. 6.-Realizar la medición mirando perpendicularmente a la escala. Observaciones: 1.- Para todas las mediciones, la máquina debe estar detenida. 2.-Retirar la herramienta lo suficiente para realizar la medición, en forma cómoda y segura DESCRIPCIÓN DE LA OPERACIÓN DE TALADRADO: Esta operación consiste en hacer un agujero cilíndrico, con una broca montada en el husillo del cabezal móvil. La broca es colocada contra la pieza mientras el material se encuentra en movimiento de rotación. La broca es una herramienta de corte cilíndrico, con ranuras rectas o helicoidales, que termina en una punta cónica, generalmente se fabrican de acero rápido, las brocas más utilizadas en el torneado, son las brocas de centro,(Fig. 5.6), y las brocas helicoidales de espiga cilíndrica,(Fig. 5.7) o de espiga cónica(Fig. 5.8). Mediante esta operación es posible ubicar, en forma muy precisa, el eje del taladro, en general se utiliza como operación previa al torneado interior, escariado y roscado en el torno. TIPOS DE MONTAJE El montaje a utilizar es función de tamaño de la broca. Se consideran, básicamente dos métodos, que son: 1.- BROCAS DE ESPIGA CILÍNDRICA: Estas brocas se montan en un mandril porta brocas (Fig. 5-9), el que a su vez, se inserta en el husillo del cabezal móvil. 2.- BROCAS DE ESPIGA CÓNICA: La herramienta, en este caso va montada directamente en el husillo del cabezal móvil, en algunos casos será necesario usar un casquillo morse para adaptar el cono de la broca al cono del husillo o cabezal móvil, cuando este sea mayor (Fig. 5-9).
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Fig. 5.6 Broca de centro Fig. 5.7 Broca helicoidal espiga cilíndrica
Fig. 5.8 Broca helicoidal espiga cónica
Fig. 5.9 Mandril porta brocas
Fig . 5.10 Casquillo Morse
CALCULO DE RPM: Para determinar la frecuencia de giro se debe considerar la velocidad de corte recomendada, según el material de la herramienta y de la pieza, el cálculo se hará utilizando la siguiente expresión: Página 50 de 103
N= 1000 Vc (R.P.M.) π D en que:
N = frecuencia giro del husillo (RPM) Vc = velocidad de corte (m/mín) D = diámetro de la broca (mm.)
En la tabla 5-1 se entregan valores de velocidad de corte para una broca acero rápido. MATERIAL Acero Fundido Acero 0,2 a 0,3 % C Acero 0,3 a 0,4% C Hierro Fundido (duro) Hierro Fundido (blando) Cobre Latón Aluminio
VEL.CORTE (m/mín.)
12 25 25 18 32 50 65 100
TABLA 5-1
Ejemplo: Determinar, la frecuencia de giro requerida para perforar una pieza de acero de 0,4%C, la broca requerida para la operación es de 20 mm de diámetro. Datos
D = 20 mm Vc = 25 m/ mín. Reemplazando valores, N = 1000 Vc πxD N = 1000 x 25 π x 20 N = 397,88(R.P.M-) Se adoptará el valor inferior, más próximo al obtenido por cálculo. 5.4.- CONDICIONES DE CORTE 5.4.1 FLUIDOS DE CORTE: Condiciones en la zona de corte determinan que se generan fricción y color considerables, por la deformación plástica del material en esa zona, estas condiciones provocan una serie de problemas que es necesario remediar (reducir), mediante el uso de los fluidos de corte. 5.4.1.1 FUNCIONES DEL FLUIDO DE CORTE 1.-Lubricar pieza y herramienta; -buen acabado superficial. Página 51 de 103
-minimizar fricción. -reducir consumo de potencia. -reducir desgaste de herramientas. -reducir producción de calor 2.-Prevenir desgarramiento de las superficies o la soldadura de partes metálicas sobre el filo la herramienta. 3.-Mantener la temperatura de la herramienta dentro de límites tolerables para que no se destemple y además reducir el desgaste por abrasión. 4.-Enfriar la pieza (refrigeración) - Evita posible distorsión y fisura, por la influencia de temperatura excesiva en el exterior y baja en el interior. 5.-Eliminar virutas de la zona de trabajo. 6.-Mantener la producción a la mayor velocidad posible, asegurando la vida útil de la herramienta. 5.4.1.2 CARACTERÍSTICAS DE UN FLUIDO DE CORTE. 1.-Buena capacidad de enfriamiento 2.-Buenas cualidades lubricantes, reducción del roce y temperatura 3.-No ser corrosivo , no debe afectar al operario, material, herramienta, máquina. 4.-No producir manchas. 5.-No debe ser tóxico: no producir humos ni vapores dañinos. 6.-Estabilidad, no se descomponga y mantenga sus características. 7.-Transparencia. 8.-No inflamable. 9.-Baja viscosidad:. Mayor fluidez, Enfría más rápido, Permite decantación.
5.4.1.3 CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS DE CORTE. 1.- ACEITES DE CORTE NETOS: Corresponden a aquellos que no se mezclan con agua y que se pueden encontrar con distintos componentes, pero cuya base es siempre un aceite mineral. 1-1) MINERALES PUROS. Tienen buena capacidad de refrigeración pero solo mantienen la película lubricante, en condiciones de carga liviana (presiones bajas). Generalmente se agregan aditivos para mejorar sus defectos, tales como oleosidad y propiedades antisoldantes, las propiedades más importantes son la capacidad de humidificar la superficie y su viscosidad la cual conviene sea lo más baja posible ya que mejora la capacidad de enfriamiento, pero el espesor de la capa lubricante también será menor este problema puede originar problemas de lubricación y generación de vapores posiblemente dañinos. 1.2) ACEITE DE CORTE DE EXTREMA PRESIÓN (EP). Página 52 de 103
El cloro y el azufre son dos elementos que se usan para conferir cualidades EP se agregan como compuestos químicos, aunque el azufre se puede incorporar en forma pura, en ciertos porcentajes, bajo las condiciones de corte, se produce con el material una reacción de los elementos EP que reducen la fricción y previenen la soldadura de virutas en la herramienta a la vez mejora la oleosidad, incrementando su capacidad dehumidificar la superficie. Los metales amarillos son manchados por el azufre libre (cobre y sus aleaciones). Los aceites con azufre combinado no manchan, aunque tienen menor capacidad EP RECOMENDACIONES DE USO: 1.-Azufre(S); para materiales ferrosos de medio y alto carbono,( 0,5 – 0,8 % de carbono), y acero aleados con Mn y/o Ni. Puede manchar los metales amarillos. 2.-Sulfoclorados(S – C); Materiales ferrosos y no ferrosos que contengan Cr o Cr – Ni, aceros duros, aumentan el campo de aplicación del fluido y contienen porcentajes hasta de 3 % S y1 % Cl. 1.3)
COMPUESTO DE ALTA ADHESIVIDAD. Son mezclas de aceites minerales, aceites grasos y aditivos químicos. Los aceites grasos y aditivos químicos les confieren la capacidad de adherirse tenazmente a la superficie, esta condición posibilita su uso en condiciones límites de lubricación. Los aditivos químicos de aceitosidad pueden ser considerados apropiados para metales duros, especialmente no ferrosos.
2.- ACEITES SOLUBLES En realidad no hay solubilidad entre agua y aceite sino que otro fenómeno denominado emulsión. Con el objeto de obtener una buena emulsión es importante agregar el aceite al agua. El aceite mineral contiene agentes emulsificantes. La emulsión resultante tiene excelentes propiedades refrigerantes, eliminando los problemas de corrosión, además el aceite aporta sus propiedades lubricantes normalmente tienen menores propiedades EP, aunque se pueden incorporar aditivos para ese efecto. Preparación: Se agrega aceite al agua agitando la mezcla a medida que se agrega el aceite. El agua debe estar limpia y a temperatura normal la proporción usual esta entre 2 al 5 % de aceite aunque esto puede variar según el material después de la aplicación se deben limpiar y filtrar correctamente. 3.- FLUIDOS SOLUBLES (QUÍMICOS) Son fluidos de origen sintéticos que presentan buenas características en operación de alta velocidad en que el papel de la refrigeración es importante no son de gran utilidad a altas cargas ya que su capacidad lubricante es limitada (especiales para rectificado). 5.4.1.4 SELECCIÓN DE FLUIDO DE CORTE. La selección del fluido de corte implica considerar varios factores de orden técnico como así también recomendaciones del fabricante, sobre todo en aplicaciones muy específicas, factores importantes a considerar son:
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1.-Material de la pieza 2.-Material de la herramienta de corte. 3.-Vida de la herramienta 4.-Velocidad de corte 5.-Tipo de operación de maquinado 6.-Método de aplicación 7.-Calidad superficial. La tabla 5-2 resume una serie de recomendaciones sobre fluidos de corte, para diferentes materiales en la operación de torneado. MATERIAL
FLUIDO
Aluminio Latón Bronce Hierro dúctil Hierro gris Acero bajo carbono Acero medio carbono Acero alto carbono
A; C; D Seco; A; C; D A; C; D A; B; C; D Seco; C; D A; B; C; D B; C; D B; C; D
Tabla 5-2 Fluidos de corte A: aceite mineral simple B: aceite con tratamiento químico C: aceite solubles D: compuestos químicos acuosos. 5.4.1.5 APLICACIÓN DEL FLUIDO DE CORTE. La aplicación del fluido de corte puede ser normal o forzada, el primer caso es de utilización escasa y en máquinas simples, la mayoría de las máquinas cuentan con un sistema forzado de impulsión del fluido de corte. Como se muestra especialmente en la figura 2-1.
Fig. 5-11 Sistema forzado La aplicación más común consiste en dirigir el fluido a la zona de contacto material – herramienta, en forma de un chorro de flujo constante y Página 54 de 103
continuo, en trabajo pesado o condiciones de alta velocidad, conviene utilizar dos boquillas para la aplicación, dirigiendo el fluido a ambos lados de la herramienta.
Fig. 5-12 Aplicación forzada
En condiciones de difícil acceso del fluido se puede utilizar un sistema de nebulización en el que el fluido se atomiza en una corriente de aire comprimiendo como se muestra en la figura.
Fig. 5-13 Sistema de Nebulización FLUIDOS DE CORTE: El fluido de corte se selecciona de acuerdo al material a trabajar, en la tabla 5-3 se entrega este tipo de información. FLUIDOS DE CORTE RECOMENDADOS PARA TALADRAR MATERIAL
FLUIDO DE CORTE
Acero 0,18 : 0,30%C
Aceite soluble (5%)
Acero 0,30 - 0,60%C
Aceite soluble (8%)
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Acero
0,6%C
Aceite soluble (8%)
Fierro fundido
Seco - Aceite soluble
Aluminio
Kerosene- Aceite soluble
Bronce, Latón
Seco - Aceite soluble
Cobre
Seco - Aceite soluble TABLA 5-3
TECNICAS PARA TALADRAR: A continuación se señala un procedimiento para realizar el taladrado, en el torno. 1. Verificar el alineamiento del husillo del cabezal móvil, con el eje de giro. 2. Montar la pieza en el plato, al aire, se debe verificar el centrado de la pieza, refrentar extremo libre de la pieza, seleccionar y ajustar la frecuencia de giro del husillo. 3. Taladrar agujero de centro, la broca de centrar estará montada en un mandril portabrocas, esta perforación servirá de guía para las brocas helicoidales, la broca no debe penetrar más de ¾ de la sección cónica. 4. Montar broca helicoidal: El montaje se realiza en un portabrocas y este en el husillo del cabezal móvil, cuando la broca es de espiga cilíndrica, si es de espiga cónica se montará directamente en el husillo del cabezal móvil, si el taladro es de gran diámetro, es necesario perforar en forma previa con broca(s) de diámetros menor (es). 5. Determinar la frecuencia de giro, poner en marcha la máquina, aproximar broca a la pieza. 6. Taladrar agujero, según requerimientos. 7. Torneado interior . Esta operación será necesaria, si la superficie es de precisión, el taladrado, en este caso, constituye una fase de desbaste, de aproximación a la medida final. RECOMENDACIONES • Al taladrar, el husillo del cabezal móvil debe tener una longitud, al aire, lo más corta posible. • Aplicar fluido de corte con frecuencia. • Retirar la broca de vez en cuando, para retirar virutas, con una brocha. • En el caso de agujeros pasantes, reduzca la presión sobre la broca, cuando ésta comience a atravesar la pieza. • Controle la profundidad del agujero con la escala graduada del husillo, del cabezal móvil o con profundímetro. • Considere al medir, el extremo cónico de la broca.
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CAPÍTULO VI TORNEADO CONICO 6.1 TORNEADO CONICO. 6.1.1 DEFINICION DE CONO: Es un cuerpo de revolución, cuyas generatrices se cortan en un punto. En consecuencia, el diámetro del cono varía de modo uniforme. FINALIDAD DEL EMPLEO DE CONOS EN UN ACOPLAMIENTO MECANICO: La función más común, en los acoplamientos mecánicos de precisión, es la fijación o sujeción de las partes acopladas, de acuerdo a las características del acoplamiento participan también en la transmisión del movimiento la mayoría de ellos se encuentran normalizados. Algunas aplicaciones: Mangos de herramientas( brocas, fresas, etc...) Mandriles de sujeción. Casquillos Morse ó Métrico. Árboles porta fresas. Puntos o centros de torno . Asientos de válvulas de motores. Asientos de válvulas de fluidos . 6.1.2 CONCEPTOS DE CONICIDAD E INCLINACIÓN Conicidad : corresponde a la variación, que experimenta el diámetro en el sentido de la longitud, normalmente se le expresa en la forma fraccionaria; 1 Conicidad = k La interpretación de dicha relación, señala que el diámetro varia 1 (mm) en k (mm) de longitud. D Inclinación : Índice de la variación del radio, , en el sentido de la longitud. La 2 1 expresión usual, es en la forma fraccionaria ; Inclinación = x La interpretación de dicha relación, señala que la variación del radio es 1 (mm) en X (mm) de longitud. CÁLCULOS DE CONICIDAD E INCLINACIÓN Conicidad: Datos Relacionados D : Diámetro mayor del cono. d : Diámetro menor del cono. Página 57 de 103
l : Longitud del cono. 1 : Conicidad k 1 : Inclinación x α : Semi ángulo del cono, (ángulo de ajuste) 2
Fig. 6.1 Cono
Por definición:
1 D−d = k 1 D−d = x 2
Ejemplo : Sea un cono (tronco cónico) , de las siguientes dimensiones : D = 40 (mm) d = 30 (mm) l = 100 (mm) Determinar : a ) Conicidad b ) Inclinación c ) Semi ángulo del cono
a ) Por definición 1 D−d 50 − 40 10 1 = = = = k 100 100 10 Página 58 de 103
Este resultado indica que el diámetro varia 1 (mm) por cada 10 (mm) de longitud.
Fig. 6.2 Conicidad b ) Por definición 1 D−d 50 − 40 10 1 = = = = x 2 2 • 100 200 20
Fig. 6.3 Inclinación
Este resultado indica que el radio varia 1 (mm) por cada 20 (mm) de longitud. c ) De la figura 6 – 1 , se tiene D−d 1 α Tg = = 2 20 2
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1 α = arctg 20 2 α = arctg 0,05 2 α = 5º 44` 2 6.1.3 MÉTODOS CONSTRUCTIVOS DE UN CONO EN EL TORNO. Los conos pueden construirse según características y requerimientos, por distintos procedimientos: 1. Inclinación del carro porta herramientas (Charriot). 2.- Por desplazamiento del cabezal móvil. 3.-Con dispositivos copiadores (Regla guía). 4.-Con herramientas de forma. 1.- INCLINACIÓN DEL CARRO PORTA HERRAMIENTAS: El carro superior se debe girar un ángulo igual a la mitad del ángulo del cono (ángulo de ajuste), el ajuste del ángulo se logra girando el charriot sobre su base giratoria, en la que se encuentra una escala graduada en grados, para ángulos de mayor precisión, se puede utilizar un cono patrón y verificar la inclinación con un reloj comparador.
Fig. 6.4 Inclinación Carro Porta Herramientas El método es apropiado para conos cortos, internos o externos, de cualquier ángulo, resulta un montaje simple y rápido, una desventaja, la constituye el hecho de que el charriot debe ser accionado manualmente, por lo que la calidad superficial queda condicionada a la experiencia del operador, además la longitud de la generatriz debe ser menor que la carrera del charriot. 6.1.4 TECNICAS DE TORNEADO CONICO CON AVANCE MANUAL 1.-Montar herramienta, verificar altura del centro. 2.-Montar pieza si el montaje es entre plato y centro o entre centros , verificar alineamiento. 3.-Tornear cilíndricamente el material al mayor diámetro del cono
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α 4.-Inclinar el carro porta herramientas en 2 . 5.-Verificar la posición de la herramienta, posición a la altura del centro y eje de la herramienta perpendicular a la generatriz. 6.-Ubicar el carro principal en una posición adecuada y fijarlo, se verifica que el recorrido del charriot sea suficiente para la longitud del cono. 7.-Determinar R.P.M. y poner el torno en funcionamiento. 8.-Iniciar el torneado por el extremo que resulto de menor diámetro. El avance debe ser lento y cambiando de mano en la manivela para no interrumpir el corte. 9.-Verificar el ángulo del cono. Utilizar goniómetro o calibre según se requiera . Corregir si es necesario. 10.-Repetir actividades 8 y 9 hasta terminar. Observación : Al realizar las verificaciones, retirar la herramienta a una zona que permita trabajar en forma segura y limpiar la pieza, calibres o instrumentos. TORNEADO CONICO POR DESPLAZAMIENTO DEL CABEZAL MOVIL: Este método consiste en desalinear la contrapunta, desplazándola lateralmente hasta que la generatriz del cono quede disposición paralela al eje del giro. Como consecuencia la herramienta se moverá paralelamente al eje de la máquina siendo posible utilizar movimiento automático , asegurando la calidad superficial.
Fig. 6.5 Desplazamiento Cabezal Móvil PREPARACIÓN Y MONTAJE DE PIEZAS: El montaje a utilizar es entre centros, por lo tanto la pieza tendrá previamente que ser refrentada sus caras laterales y taladrados los respectivos agujeros de centro. En el caso móvil se instala el plato de arrastre, una brida asegura la transmisión del movimiento principal a la pieza. PRECAUCIÓN CON EL AJUSTE DE PIEZAS ENTRE CENTROS: Debido a la excentricidad, la punta de la brida efectúa un movimiento pendular, como consecuencia, se origina una gran presión lateral de la pieza sobre el punto, otro inconveniente es que los puntos no calzan perfectamente en los taladros de centrado, sino que inciden oblicuamente sobre ellos, pudiendo hacer saltar la pieza sobre todo si hay un gran arranque de viruta y descentramiento.
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Fig. 6.6 Estos problemas se pueden disminuir , utilizando puntos especiales con extremos con forma de bola.
Fig.6.7
6.2 CÁLCULOS APLICADOS AL MÉTODO CONSTRUCTIVO. Considerando la figura 6– 5, el descentramiento, S, se calcula según la expresión general : S = L⋅
D−d , en donde 2⋅l
S = descentramiento de la contrapunta
L = largo de la pieza l = largo del cono D = diámetro mayor del cono d = diámetro menor del cono D−d Si L = l la expresión anterior se reduce a S = 2
El descentramiento calculado, se comparara con el descentramiento máximo permitido Página 62 de 103
1⋅ L 50 El resultado de la comparación determinará la posibilidad de usar el método o no. S max =
CONTROL DEL DESPLAZAMIENTO DEL CABEZAL MÓVIL: El desplazamiento se logra desplazando lateralmente el cuerpo del cabezal sobre el soporte, normalmente se utiliza un mecanismo tuerca tornillo para tal efecto, el control del desplazamiento del cabezal móvil se efectúa con un reloj comparador montado sobre una base magnética, también se puede medir el descentramiento del cuerpo, respecto del soporte, con un pie de metro, un método menos preciso consiste en medir el corrimiento con una regla graduada o pie de metro, desde la referencia en el soporte del cabezal móvil.
Fig. 6.7 Control desplazamiento
TÉCNICA PARA EL TORNEADO CÓNICO POR DESPLAZAMIENTO DEL CABEZAL MÓVIL 1.-Verificar alineamiento de centros, corregir si es necesario. 2.-Determinar la magnitud del descentramiento. 3.-Desalinear el cuerpo del cabezal actuando sobre el mecanismo tuerca – tornillo. El sistema de fijación de la bancada debe estar suelto. 4.-Montaje de la herramienta, verificar que la herramienta este a la altura del centro y su eje perpendicular a la generatriz. 5.-Montaje pieza entre centros, considerar problemas de montaje de la pieza. 6.-Determinar RPM y poner el torno en marcha. 7.-Realizar el torneado cónico, verificar el ángulo al comienzo con instrumentos y al final verificar de preferencia con calibres.
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CAPÍTULO VII TORNEADO CON AVANCE AUTOMATICO. 7.1 IDENTIFICAR LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE AVANCE Para la realización de movimientos automáticos se precisan una serie de mecanismos y dispositivos mecánicos, los principales son: • Mecanismo de inversión de marcha. • Ruedas de recambio y lira. • Caja de cambio para avances, caja Norton. • Delantal o placa frontal. • Tornillo Patrón o Eje de roscar. • Barra de avance o eje de cilindrar. • La barra de embrague. DESCRIPCIÓN Y FUNCIÓN DE LA CAJA NORTON: La Caja Norton consiste en un conjunto de engranajes de diámetro progresivo, montado sobre un eje y alojados en una caja de fundición que se fija en la bancada cerca de la lira, lleva al interior de la caja una serie de árboles de engranajes que giran normalmente en cojinetes de rodamientos. La función de la caja Norton es regular el movimiento a su salida de acuerdo a las diversas combinaciones factibles de realizar de engranajes, cada combinación regulará el movimiento de rotación de la barra de avance o tornillo patrón, determinando un avance o un paso respectivamente.
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Fig.7 - 1 Caja Norton TREN DE ENGRANAJES: El movimiento es comunicado a la caja Norton desde el cabezal fijo gracias a un tren de ruedas intercambiables, a fin de obtener diferentes movimientos en la entrada de la caja y por lo tanto mayores posibilidades de movimientos en la salida (pasos y avances)
Fig. 7. 2 Tren de ruedas Este tren de ruedas se monta sobre una placa denominada “Lira” y que tiene una forma particular en cada torno. En todas se puede desplazar las ruedas en forma lineal o angular con el propósito de lograr el ajuste con las ruedas montadas en el eje conductor a la salida del cabezal móvil y el último conducido montado en el eje de entrada a la caja norton. BARRAS DE AVANCES: La barra de avance o cilindrar esta formada por un eje liso provisto de una ranura para chaveta en toda su extensión, la que permite la Página 65 de 103
transmisión del movimiento a un tornillo sinfín en la placa de maniobra, esta soportada en un extremo por un apoyo fijo a la bancada y en el otro por la caja Norton, de la cual recibe un movimiento regulado. Este movimiento finalmente se traducirá en los movimientos automáticos longitudinal o transversal. PLACA DE MANIOBRA: Contiene los mecanismos para transformar los movimientos de rotación de las barras en movimientos lineales de los carros por lo tanto de la herramienta, la fig.(7.3), muestra una placa de maniobra (Delantal), típica, aunque existen algunas variantes.
Fig. 7. 3 Placa de maniobra En su parte externa presenta los elementos de maniobra como volantes y palancas para activar los diversos mecanismos. 7.2 PRECAUCIONES EN EL MANEJO DEL SISTEMA DE AVANCES. 1. No realizar cambios de velocidades (palancas) , con la máquina en marcha. 2. No se pueden activar los mecanismo de movimiento automáticos correspondientes a las barras de roscar y cilindrar a la vez. 3. Al cambiar la palanca de movimiento longitudinal a neutro, hacerlo con precaución, para no pasar a la tercera posición, correspondiente al movimiento transversal. 4. Verificar que las palancas estén bien enganchadas (engranajes o mecanismos acoplados). 7.3 VARIABLES PARA DETERMINAR UN AVANCE EN EL TORNEADO. El avance es la distancia que avanza la herramienta por cada giro de la pieza, existen varios factores que influyen en la selección del avance a utilizar, razón por la cual, no siempre es fácil de determinar su valor. Factores que influyen en la selección a) Tipo de operación b) Cantidad de viruta a remover c) Potencia de la máquina d) Rendimiento Página 66 de 103
e) Calidad superficial requerida f) Material a trabajar g) Material de la herramienta En general los avances se encuentran tabulados, se sugiere mantener una relación con la profundidad de corte de la siguiente manera : 1 1 Av = a de la profundidad 10 6 7.4 SELECCIÓN DE AVANCES AUTOMATICOS PARA EL TORNEADO: Un método para determinar el avance o profundidad, por calculo , considera determinar experimentalmente la cantidad máxima de viruta que es posible remover trabajando la maquina con normalidad. De modo que
A = Av ⋅ P A = sección de viruta máxima Av = avance P = profundidad
Para un avance o profundidad cualquiera : A Av = o P
P=
A Av
Estos valores resultaran de una aproximación teórica ya que los valores reales se ven influenciados, importantemente, por ejemplo, por el ángulo de posición, se debe procurar siempre que la profundidad sea lo mayor posible y el avance el menor posible. 7.5 OPERACIÓN DEL SISTEMA DE AVANCE: Para ilustrar la operación del sistema de avance, consideramos las operaciones de cilindrado y refrentado. Cilindrar con avance automático: Considerando la fig.(7.3); habiendo regulado el movimiento de la barra de avance, en la caja Norton, este se transmite a los engranajes Z 1 y Z 2 , tornillo sinfín (palanca E en posición vertical ), rueda helicoidal Z 3 y Z 4 ( palanca P en posición L), Z 7 y Z 8 y este último con la cremallera, produciéndose la transformación del movimiento de rotación en rectilíneo del carro.
Materiales
mm rev.
Desbaste
mm rev.
Acabado
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Acero Dulce Acero Duro Acero Extra Duro Acero Tratado Fundición Dulce Fundición Dura Cobre – Bronce Latón Aluminio
0,1 – 0,4 0,1 – 0,4 0,1 – 0,4 0,1 – 0,4 0,1 – 0,8 0,1 – 0,6 0,1 – 0,6 0,1 – 0,8 0,1 – 0,8
0,05 – 0,2 0,05 – 0,25 0,05 – 0,2 0,05 – 0,2 0,05 – 0,2 0,05 – 0,25 0,05 – 0,25 0,05 – 0,25 0,05 – 0,25
Tabla 7 – 1 , Torneado Exterior Refrentado con avance automático: Considerando la fig.(7.3); Para obtener el movimiento transversal automático se debe establecer la siguiente secuencia: Caja Norton, regulando el movimiento de la barra de avances, engranajes Z 1 - Z 2 , tornillo sinfín – rueda helicoidal, Z 3 - Z 4 (palanca P gira en sentido horario ), Z 5 husillo del carro transversal – tuerca carro transversal (no visible), transformando esta ultima, el movimiento de rotación en rectilíneo del carro. Sentido del avance: Variando la posición del sistema de inversión, mediante palanca externa, se invierte el sentido del movimiento que se transmite del cabezal motriz a la caja Norton, en consecuencia, se invierte también la rotación de la barra de avances y de los respectivos movimientos de los carros ya sea en cilindrado o refrentado.
Fig. 7.4 Mecanismo de inversión
CAPÍTULO VIII TORNEADO INTERIOR. 8.1 REFRENTADO INTERIOR.
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Es una operación en que la herramienta se desplaza longitudinalmente al comienzo, para terminar en sentido transversalmente, necesariamente se genera una superficie cilíndrica para terminar frente a una cara plana interna.
Fig. 8.1 Cilindrado interior
Fig. 8.2 Refrentado interior
8.1.1 PREPARACIÓN DE LA MAQUINA PARA TORNEADO INTERIOR. PORTA HERRAMIENTA, FORMA Y DIMENSIONES: En la fig.(2.4) se muestran algunos porta placas de medidas normalizadas para herramientas de interior. La selección depende de la normalización, la clase de herramienta, sección del vástago y el grupo de aplicación. En la fig.(8.3) se muestran además otras herramientas de interior. La forma y dimensiones del porta herramienta a seleccionar dice relación con el tipo de superficie interna a trabajar y sus dimensiones, según la orientación del vástago se pueden clasificar como recto; acodado, escalonado, etc.
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Fig.8.3 Herramientas de interior Para trabajar en cavidades o taladros muy profundos se utilizan barrotes (barrenas) de herramientas postiza, fig.8-4.Esta herramienta es normalmente de acero rápido, mientras que el barrote es de acero de buena calidad.
Fig.8.4 Barrotes de cuchillas postizas 8.1.2 HERRAMIENTAS, FORMAS Y DIMENSIONES Las herramientas mismas pueden estar constituidas por una placa de forma y dimensiones normalizadas, intercambiable, de carburo(Fig.2.4), o de acero rápido, fijada mecánicamente. Sus formas y dimensionas vienen determinadas por la superficie a trabajar y dimensiones de la cavidad a trabajar. El montaje de la herramienta también debe considerar que el filo esté a la altura del eje del giro, para que los ángulos se mantengan efectivamente, de lo contrario los ángulos de desprendimiento y de incidencia variarán según la figura.
Fig.8.5 Montaje herramienta RECOMENDACIONES PARA LA FIJACIÓN DEL PORTA HERRAMIENTA:
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1.-Seleccionar el diámetro de la barra, lo más grande posible, para dar mayor rigidez y evitar flexión. 2.-Seleccione una longitud en ,en voladizo lo más corto posible. 3.-Seleccione un sistema de fijación corriente y rígido para la barra. 4.-Analizar característica de la herramienta en relación a las condiciones de trabajo. 5.-Utilizar ángulos de ataque positivos para pulido y positivo o negativo para desbaste. 8.1.3 VELOCIDADES DE TRABAJO: En las operaciones de torneado interior, tanto la profundidad de pasada como la velocidad de corte y el avance han de mantenerse muy bajos. En la tabla 3 -1 se indican valores para velocidad de corte y en 8 -1 para avances, en la operación de torneado interior. Tabla 8 –1 , torneado Interior Materiales Acero Dulce Acero Duro Acero Extra Duro Acero Tratado Fundición Dulce Fundición Dura Cobre - Bronce Latón Aluminio
mm rev.
Desbaste
mm rev.
Acabado
0,05 – 0,3 0,05 – 0,3 0,05 – 0,3 0,05 – 0,3 0,05 – 0,6 0,05 – 0,5 0,05 – 0,5 0,05 – 0,6 0,05 – 0,4
0,05 – 0,2 0,05 – 0,2 0,05 – 0,2 0,05 – 0,2 0,05 – 0,2 0,05 – 0,2 0,05 – 0,25 0,05 – 0,2 0,05 – 0,2
TÉCNICAS PARA TALADRAR A continuación se señala un procedimiento para realizar el taladrado, en el torno. 8. Verificar el alineamiento del husillo del cabezal móvil, con el eje de giro. 9. Montar la pieza en el plato, al aire. Se debe verificar el centrado de la pieza. 10. Refrentar extremo libre de la pieza. Seleccionar y ajustar la frecuencia de giro del husillo. 11. Taladrar agujero de centro. La broca de centrar, estará montada en un mandril portabrocas. Esta perforación servirá de guía para las brocas helicoidales. La broca no debe penetrar más de ¾ de la sección cónica. 12. Montar broca helicoidal. El montaje se realiza en un portabrocas y este en el husillo del cabezal móvil, cuando la broca es de espiga cilíndrica. Si es de espiga cónica se montará, directamente en el husillo del cabezal móvil. Si el taladro es de gran diámetro, es necesario agujerear, en forma previa con broca (s) de diámetro menor (es). 13. Determinar la frecuencia de giro. Página 71 de 103
Poner en marcha la máquina. Aproximar broca a la pieza. 14. Taladrar agujero, según requerimientos. 15. Torneado interior, esta operación será necesaria, si la superficie es de precisión, el taladrado, en este caso, constituye una fase de desbaste, de aproximación a la medida final. RECOMENDACIONES. 1) Al taladrar, el husillo del cabezal móvil debe tener una longitud, al aire, lo más corta posible. 2) Aplicar fluido de corte con frecuencia. 3) Retirar la broca de vez en cuando, para retirar virutas, con una brocha. 4) En el caso de agujeros pasantes, reduzca la presión sobre la broca, cuando ésta comience a atravesar la pieza. 5) Controle la profundidad del agujero con la escala graduada del husillo, del cabezal móvil o con profundímetro. Considere al medir, el extremo cónico de la broca.
8.1.4 TRABAJO DE APLICACIÓN. 1.-Problema: Cilindrar interior, agujero pasante, como en la fig.8-1. 1-1.-Montar la pieza Si la pieza ha sido trabajada previamente se debe centrar. Permitir salida de la herramienta(fondo pieza-plato). 1-2.-Taladrar la pieza Diámetro previo, hasta dos milímetros inferior al diámetro requerido. 1-3.-Montar la herramienta de interior Colocar la herramienta a la altura del eje de la máquina. Elegir porta herramienta robusto y dejar lo menos afuera y sin apoyo posible. 1-4.-Determinar la Vc, RPM. avance y poner torno en marcha. Utilizar tablas y catálogos. 1-5.-Dar primera pasada Rozar material con herramienta. Haga un corte mínimo Retirar herramienta solo en sentido del eje. Verificar medidas. Tomar referencia en tambor graduado. 1-6.-Terminar cilindrado interior Desbaste Pulido 1-7.-Verificar medidas. 8.2 TÉCNICAS DE MEDICIÓN CON PIE DE METRO Y MICROMETRO.
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La figura 8-6 ilustra el uso de pie de metro en el control dimensional del torneado interior.
Fig.8.6 Medición con pie de metro
TÉCNICAS DE MEDICION CON MICRÓMETRO. La figura 8-7 y 8-8 ilustran el uso de micrómetro en el control dimensional del torneado interior.
Fig.8-7 Medición
con micrómetro de interior
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Fig.8-8 Medición con micrómetro profundímetro
ROSCA TRIANGULAR INTERNA Roscar, es dar forma triangular al filete con una herramienta interna de perfil adecuado, conducida por el carro. La relación entre los movimientos de la herramienta y del material se obtiene con los engranajes de la lira y la caja. El avance debe ser igual al paso de la rosca por una vuelta completa del material: el avance de profundidad de la herramienta es inverso a la de la rosca externa. PROCESO DE EJECUCIÓN. 1º Paso Agujeree y tornee a la medida. OBSERVACIONES 1.-Cuando la rosca no tiene salida, se debe hacer el canal con herramienta de ranurar interno. 2.-Tome la referencia y controle la profundidad del canal con auxilio del anillo graduado del carro transversal. 2º Paso Posicione la herramienta. a.- Colóquela a la altura del centro y verifique el alineamiento, Fig.8-9.
Fig.8-9 Verificación altura y Alineación Herramienta OBSERVACION: Verifique si el cuerpo de la herramienta pasa con juego por el agujero, hasta el canal de salida, o si no alargue el vástago. 3º Paso
Prepare el torno.
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a.- Utilice el juego de engranajes de la lira o determine el posicionamiento en la caja “Norton” para obtener el avance necesario. b.-Determine la rotación para roscar.
4º Paso Ponga en movimiento el torno a.- Tome la referencia inicial con el anillo graduado en el carro transversal una vez que la herramienta roza el material. b.- Avance transversalmente la herramienta 0,3 mm . c.- Limite la longitud de la herramienta de acuerdo con la longitud de la rosca d.- Enganche el carro principal. e.- Al llegar a la longitud de la rosca , retire la herramienta e invierta el sentido de rotación del torno. f.- Continué dando varias pasadas hasta obtener la altura del filete. OBSERVACIONES: 1.- Controlar la altura del filete con el anillo graduado del carro transversal. 2.- Usar refrigerante adecuado. 5º Paso Termine la rosca, repasándola con la misma profundidad, si es necesario. OBSERVACIÓN: Verificar la rosca con un tornillo o con el calibrador pasa no pasa para esa rosca. 8.3 TORNEADO DE FIERRO FUNDIDO 8.3.1 CARACTERÍSTICAS DE MECANIZADO DEL FIERRO FUNDIDO. El hierro fundido es agrio y da por ello lugar a virutas desmenuzadas, que conducen el calor peor que las virutas rizadas del acero. El filo de las herramientas se calienta más fuertemente y por esto, en las piezas de hierro colado, hay que trabajar, en general, con menores velocidades de corte que en las de acero. La velocidad de corte que puede emplearse disminuye, naturalmente, con el aumento de dureza de la fundición de hierro. Resulta con frecuencia desagradable, la costra exterior de la pieza colada, ya que es notablemente más dura que el núcleo (como consecuencia de un más rápido enfriamiento de la colada) y presenta, además, impurezas que provienen de la arena del molde. Por esta razón hay que tener en cuenta lo siguiente: 1.-El exceso para el mecanizado tiene que ser dimensionado para mejor conservación del útil, de tal modo que la punta de la cuchilla llegue, a poder ser, debajo de la piel de fundición y que, después de eliminar esa costra por el mecanizado, pueda obtenerse todavía una superficie limpia en la pieza.
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2.-El avance no debe escogerse demasiado pequeño, porque si no, la pieza tiene que girar más veces para tener la misma cantidad de viruta, o sea, que la costra de fundición tiene que ser, por lo tanto, cortada más veces y la cuchilla, en consecuencia, está más tiempo expuesta a la acción de desgaste que produce la citada costra. La fundición dura ataca de modo especialmente fuerte el filo de la herramienta. La maquinabilidad es difícil a causa de la dureza y exige herramientas de corte de alta calidad. La fundición maleable por lo general, se puede mecanizar bien. En el caso de fundición maleable blanca aumenta la dureza hacia el centro de la pieza; la superficie de la pieza es blanda y tenaz. 8.3.2 VELOCIDAD DE CORTE La tabla 6-1 resume la velocidad de corte con herramienta de metal duro , para fundición, en función de la calidad de la placa y el avance. Si el material no corresponde exactamente se debe corregir el valor, según tabla. La velocidad de corte esta estimada para 15minutos, si no es el caso también se debe corregir por esta causa.
Material
Fundición maleable Ferriítica Fundición maleable Perlítica Fundición gris Baja resist.tracc. Fundición gris Alta resist. Tracc. Fundición nodular Ferrítico Fundición nodular Perlítico Fundición nodular Martensítica
Fza. Específica Corte Ks=0,4
Dureza Brinell HB
950
130
GC1690
CC3025
Avance
Avance
0.2
0.4
0.6
0.1
0.3
0.6
750
600
500
245
170
135
655
500
400
125
105
75
750
600
500
235
180
120
230 1100 180 1100 1400
260
650
500
400
200
145
100
1050
160
550
450
350
230
175
120
1750
250
550
450
350
200
150
105
1820
380
-
-
-
160
120
80
Tabla 8-2 8.4 TORNEADO DE MATERIALES NO FERROSOS COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES EN EL MECANIZADO.
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Antes de empezar un trabajo, el operario debe saber como se comporta respecto del mecanizado, el material de la pieza a construir. A continuación se entregan algunos antecedentes de varios materiales no ferrosos. 8.4.1 ALUMINIO Y ALEACIONES. El aluminio puro y las aleaciones tenaces dan virutas largas que obstruyen fácilmente las herramientas tales como brocas y herramientas de roscar. Las aleaciones que contienen silicio, así como las fuertes aleaciones aluminio-cobre-magnesio o aluminio-magnesio-manganeso producen un desgaste en los filos. Es ventajoso por tanto utilizar herramientas de metal duro, son más fácilmente trabajables las aleaciones aluminio-cobre y aluminio-zinc-cobre. La adición de plomo ejerce también una acción beneficiosa, las aleaciones coladas en arena se mecanizan peor que las que lo han sido en coquilla. 8.4.2 ALEACIONES DE MAGNESIO. Estas aleaciones son fáciles de trabajar, la gama de velocidades de trabajo son prácticamente ilimitadas. El magnesio se trabaja en seco y sus virutas que son especialmente finas e inflamables, por esta razón, se debe cuidar de no trabajar con herramientas desafiladas ya que el polvo de magnesio explota al combinarse con aire, debido a esto hay que observar todas las medidas de seguridad pertinentes. 8.4.3 COBRE. El cobre da virutas grandes y de forma helicoidal, pueden trabajarse con las mismas herramientas que el aluminio (grande ángulos de ataque y pequeños ángulos de filo). Las brocas se desvían fácilmente, por lo cual es conveniente el uso de brocas con un gran ángulo en la punta y punta de centrar. El taladro resulta generalmente, mayor que el diámetro de la broca. 8.4.4 ALEACIONES DE COBRE. El latón de elevado contenido de cobre, puede dar, por ejemplo, virutas rizadas que se enroscan alrededor de la herramienta dificultando el trabajo. Las aleaciones con contenido más fuerte de zinc dan virutas quebradizas en forma de comas, una pequeña adición de plomo al latón o al bronce hace variar notablemente la maquinabilidad, la estructura de base es ahuecada, el material se hace más agrio y se producen virutas quebradizas que son especialmente adecuadas para el mecanizado en tornos automáticos. 8.4.5 ZINC Y ALEACIONES. El zinc puro da grandes virutas de forma helicoidal, las herramientas utilizadas son similares a las empleadas para el aluminio, las aleaciones de zinc (adición de cobre, aluminio, magnesio o estaño), producen frecuentemente obstrucción de las herramientas. 8.4.6 MATERIALES SINTETICOS. Los principales materiales sintéticos, son materiales mecanizables con arranque de viruta, como los materiales prensados que llevan cargas minerales producen sobre el filo de los útiles una fuerte acción de desgaste, no se utilizan para mecanizarlos nada más que metales duros. Los filos de las herramientas tienen que estar en buen estado y exento de melladuras, siendo lo mejor que hayan sido sometidos a una operación de vaciado. Se trabaja con velocidad de corte elevada y pequeños avances. Página 77 de 103
ANGULOS DE CORTE Materi al Acero suave Acero S/duro Acero duro Acero aleado Acero. Fundido duro Fundición gris Fundición dura Cobre Latón Bronce Aluminio Mat. Sintéticos
R. tracción K/mm2 Dureza HB 45 60 80 150 80 180HB 220HB 80HB 120HB 100HB 20
HERRAMIENTA Acero Rápido Metal duro α
Β
γ
α
β
γ
6 6 6 6
64 66 68 76
20 18 16 8
5 5 5 5
75 75 77 85
12 10 8 0
6
76
8
5
85
0
6
74
10
5
79
6
6
74
10
5
83
2
8 8 8 10
62 70 70 50
30 12 12 30
8 8 8 10
62 72 70 60
20 10 12 20
15
70
15
10
70
10
VELOCIDAD DE CORTE: La tabla siguiente nos entrega la velocidad de corte, de algunos materiales no ferrosos, en función del material, avance, y calidad de la placa de metal duro. Si la dureza no coincide se debe corregir la velocidad. También se considera una vida útil de la herramienta de 15 mín, si no es así, de igual modo se debe corregir, según catalogo
Material
Aleaciones de aluminio *forjadas sin envejecim. *Forjadas con envejecim.
Fza.Esp.Cor te Ks=0,4
Dureza Brinell HB
500
60
800
100
H13A Avance 0.1 0. 0.3 2
H10 Avance 0.1 0.2 0.3
150 0
57 0
200 0
250 0
15 0
150 0
57 0
200 0
250 0
15 0
350 350
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Aleaciones de aluminio *Fundidas sin envejecim. *Fundidas con envejecim Aleaciones de cobre. *Fácil Mecaniz. (>1%Plomo) *Latón, Bronces con Plomo *Bronce y Cobre sin plomo, cobre electrolítico Materiales sintéticos(** )
750
75
150 0
57 0
150 0
57 0
112 0
35 0
112 0
35 0
300
40 0
800
40 0
900
200 0
250 0
15 0
200 0
250 0
15 0
195
500
800
25 0
195
500
800
150
530
200
350
700
110
700
90
1750
350
110
25 0 12 0
300
800
400
30 0
8.5 AFILADO DE HERRAMIENTA DE CORTE PARA MATERIAL NO FERROSO. En mucho casos se recomienda usar herramientas de metal duro, para resistir de mejor manera los efectos abrasivos (aleaciones con silicio, sintético prensados, etc..), y lograr mejores acabados superficiales. En función de lo expuesto, se describirá a continuación el afilado de una herramienta de metal duro de placa soldada. 8.5.1 PROCESO DE AFILADO 1.-Limpie y verifique las superficies de apoyo de la herramienta. 2.-Esmerile la superficie de ataque. • Use lentes de seguridad. • Verifique que la arista de corte quede en posición horizontal. • Incline la mesa en un ángulo igual de ataque mas 3º. • Ponga en marcha la esmeriladora. • Apoye la herramienta sobre la mesa y esmerile , presionando Página 79 de 103
suavemente la herramienta sobre la muela. 3.-Esmerile la superficie de incidencia secundaria. • Incline la mesa un ángulo igual al de incidencia más 3º. • Al presionar la herramienta sobre la muela, desplácela lateralmente. (movimiento de vaivén) 4.-Esmerile la superficie de incidencia principal • Incline la mesa un ángulo igual al de incidencia más 3º. • Al presionar la herramienta sobre la muela, desplácela lateralmente. (movimiento de vaivén) 5.- Esmerile un radio en la punta de la herramienta, dando un movimiento uniforme. OBSERVACIONES: Si es necesario el proceso de afilado se puede realizar en dos etapas; desbaste y acabado. El desbaste se hará con una muela plana trabajando periféricamente y el acabado con una muela de copa, finamente rectificada, trabajando frontalmente. Enfríe en forma continua la herramienta durante el proceso de afilado, es una práctica frecuente esmerilar un rompe virutas en la superficie de ataque, en este caso se precisa de una muela especial, de diamante.
8.6 CENTRADO DEL MATERIAL. USO DE PLATOS DE MORDAZAS INDEPENDIENTES. El plato de mordazas independientes permite el centrado de una pieza o material por medio del desplazamiento independiente de cada mordaza. Se utiliza para torneados excéntricos, piezas fundidas, forjadas, torneados preliminares y para centrar con mayor precisión, permitiendo fijar piezas y materiales con mayor firmeza. 8.6.1 PROCESO DE EJECUCIÓN. 1º Paso Montar el material en el plato. 1.- Abra las mordazas, tomando como referencia las circunferencias concéntricas, generalmente marcadas en la cara del plato. 2.- Monte el material en el plato y apriete ligeramente las mordazas. 2º paso Centrar el material. 1.-Verifique el centrado con gramil. 2.-Gire con la mano y observe e l espacio entre el material y gramil. Página 80 de 103
la aguja
del
3.-Afloje ligeramente la mordaza del lado en que el material se separa de la aguja y apriete la mordaza opuesta. Precaución: nunca deje más de una mordaza sin apretar. 4.-Repita estas dos ultimas indicaciones hasta que el material quede centrado y apriete firme las mordazas. OBSERVACIONES. 1.-En el caso de piezas mecánicas cuyo centrado debe ser riguroso, se debe usar un comparador, después del centrado con gramil. 2.-En el caso de materiales en bruto, se puede hacer el centrado usando tiza. Para ello monte el material, ponga en movimiento el torno a baja velocidad, aproximando la tiza, para marcar la región de la pieza que queda más apartada del centro ; a continuación, proceder como fue explicando en el centrado con gramil. 3.- Cuando el material es muy largo, se hace el centrado de la parte próxima al plato, con uno de los procedimientos ya indicados y, después, se centra el extremo golpeando con un martillo de plástico, antes de apretar totalmente.
CAPÍTULO IX TORNEADO ENTRE CENTROS. 9.1 FUNDAMENTOS DEL TORNEADO ENTRE CENTROS. En el montaje ente centros, la pieza se instala entre dos puntos o centros, cada uno montado en los cabezales fijo y móvil, el montaje se completa con un plato llamado de arrastre y una brida.
Fig.9.1 Montaje entre centros (Col. F.P.C.T.)
El objetivo del montaje es lograr la coincidencia entre los ejes de la máquina y el eje geométrico de la pieza. 9.1.1 VENTAJAS DEL TORNEADO ENTRE CENTROS: 1. Se logra gran calidad en las formas y dimensiones.
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2. Agiliza el desmontaje y montaje de piezas, ya que el centrado se mantiene y los distintos diámetros quedaran concéntricos. 9.1.2 EJECUCIÓN DE OPERACIONES PREVIAS AL MONTAJE ENTRE CENTROS: Para la realización del montaje la pieza debe de estar provista de agujeros de centros que permitirán su ubicación en los centros del torno, para ello se realizarán las siguientes operaciones: 1. Montaje de la pieza al aire, centrar, longitud al aire menor o igual a 3 diámetros. 2. Montaje de la herramienta (centrar). 3. Refrentar extremo libre. 4. Taladrar agujero de centro. 5. Invertir pieza 6. Refrentar otro extremo al largo requerido. 7. Taladrar agujero de centro.
DESCRIPCIÓN, MONTAJE Y FUNCION DE: • Plato de arrastre • Boquilla de reducción cónica • Brida de arrastre • Centro fijo • Centro giratorio PLATO DE ARRASTRE: Para el montaje del plato de arrastre, aplicar el siguiente procedimiento: 1. Poner el torno a velocidad mínima y desconectar la energía eléctrica. 2. Limpiar la superficie de la nariz del husillo y la correspondiente del plato. 3. Instalar un soporte de madera frente al husillo, sobre la bancada y poner el plato sobre él. 4. Instalar el plato de arrastre en el husillo. Seguir procedimiento particular según tipo de acoplamiento. CENTROS: Procedimiento montaje centro fijo: 1. Limpiar con un paño las superficies cónicas del husillo, de centro, y boquillas cónicas, si se necesitan. 2. Verificar existencias de rebabas y eliminar si es necesario 3. Asentar centro en boquillas morse. 4. Ajustar boquilla (con centro) en el husillo. PROCEDIMIENTO DE MONTAJE DEL CENTRO GIRATORIO: 1. Limpiar con un paño las superficies cónicas del husillo, centro giratorio y boquilla cónica morse si se requieren. 2. Verificar existencia de rebabas y eliminar si es necesario 3. Asentar centro giratorio en boquilla morse (si es necesario) 4. Extender el husillo de la contra punta unos 50 mm. Fuera del cuerpo del cabezal. 5. Ajustar la boquilla morse (con centro giratorio) en el husillo del cabezal móvil. Sugerencia: Evitar el uso de boquillas morse. Página 82 de 103
BRIDA DE ARRASTRE: La brida se elige de acuerdo a las característica del plato (recta o acodada), mediante el perno se fija a la pieza y luego el conjunto se hace coincidir con el elemento de arrastre del plato. AJUSTE Y CALIBRADO DEL CABEZAL MOVIL: Para el éxito del montaje, se requiere que las dos puntas estén alineadas ya que esto asegurará la coincidencia de los ejes de la máquina y de la pieza, si las puntas no cumplen con este requisito la pieza quedará cónica. 9.1.3 METODOS DE ALINEAMIENTO. 1.-Comprobación visual Se enfrentan las dos puntas o centros presionando sobre un papel .Si se logra alineamiento, ambas puntas originan un solo agujero. (figura 9 – 2 a), el método es una comprobación basta, si la pieza es de precisión habrá que elegir un método más preciso. a
b
Fig. 9.2 Alineamiento de centros
2.-Alineación con marcas de referencias en el cabezal móvil: En este caso se actúa sobre el mecanismo tornillo-tuerca que controla la posición del cuerpo del cabezal móvil sobre el soporte (figura 9 – 2 b), Seguir el siguiente procedimiento: 2-1-Aflojar la palanca de fijación del cabezal móvil a la bancada 2-2-Girar el mecanismo según sentido que se requiera desplazar el cuerpo de cabezal. 2-3-Hacer coincidir las marcas en la placa soporte con la del cuerpo del cabezal 2-4-Fijar el mecanismo. Este método también es poco preciso y por lo tanto se debe considerar este aspecto al momento de la elección. 3.-Alineamiento con cilindro patrón y reloj comparador: Este método es de gran precisión y considera los pasos que a continuación se indican: a) Montar cilindro patrón entre centros. No deben quedar holguras. b) Instalar un reloj comparador en una base porta reloj magnética c) Fijar el conjunto, al carro transversal. Este ubicado en un extremo de la pieza d) Con el carro transversal avance para dar una tensión previa al comparador. e) Poner reloj comparador, en cero f) Girar volante del carro longitudinal para avanzar hasta el extremo opuesto de la pieza
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g) Comparar las lecturas en ambas posiciones. Si son iguales, hay alineamiento. De lo contrario, volver al punto inicial. h) Corregir posición del cabezal móvil, en sentido requerido, en una longitud igual a la diferencia detectada. i) Verificar nuevamente hasta lograr diferencia cero.
Fig. 9.3 Alineamiento de centros 9.1.4 MONTAJE Y AJUSTE DE LA PIEZA ENTRE CENTROS. 1. Verificar el alineamiento de los centros 2. Ubique el cabezal móvil, de acuerdo a las dimensiones de la pieza . 3. Instale la brida en el extremo de la pieza. 4. Lubrique los centros 5. Ponga la pieza en el punto fijo y desplace la contra punta hasta que apoye la pieza 6. Fijar el cabezal móvil a la bancada 7. Ajuste la brida con el elemento de arrastre del plato 8. Gire el volante de la contra punta presionando lo suficiente sobre la pieza y apriete la palanca de fijación del husillo del cabezal móvil. 9. Verificar el apriete de la contra punta 10. Verificar que al girar, la brida, no golpea con el carro. 9.1.5 PREVENCIÓN DE RIESGOS APLICADA AL TORNEADO ENTRE CENTROS. 1. Todos los preparativos se deben realizar con la máquina detenida (cortar energía). 2. Verificar la limpieza de las partes antes del montaje. 3. Para evitar vibraciones, la pínula, no debe sobresalir mucho. 4. Si existen vibraciones, variar velocidad de corte, avance y profundidad. 5. No ejercer presión excesiva sobre el centro del cabezal móvil. Regular, desplazando la contrapunta.
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CAPÍTULO X TORNEADO DE RADIOS Y RANURAS CON HERRAMIENTAS DE FORMAS. 10.1 FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCIÓN DE RADIOS Y RANURAS CON HERRAMIENTAS DE FORMAS. Esta operación consiste en tallar superficies cilíndricas de formas diversas como cuadradas, redondas(radio),en forma de V, la herramienta tiene contra forma de la ranura. El avance de la herramienta en esta operación, es perpendicular al eje de giro y por ello la velocidad de corte disminuye gradualmente desde la periferia hacia el centro, la dirección de corte y la gran longitud de contacto hacen que el avance y velocidad de corte sean reducidas, por esta misma razón, el ancho a ranurar es limitado. TABLA
10-1 , Torneado de Ranuras , Herramientas de Acero Rápido Material
Acero Extra Blando Acero Duro Acero Extra Duro Acero Tratado Fundición Dulce Fundición Dura Cobre – Bronce Latón Aluminio
m min
Av
mm rev
45 50 18 15 25 18 30 55 150
0,02 – 0,05 0,02 – 0,05 0,02 – 0,05 0,02 – 0,05 0,02 – 0,05 0,02 – 0,05 0,02 – 0,05 0,02 – 0,1 0,05 – 0,2
Vc
METODO DE EJECUCIÓN 1. Montaje de la herramienta: • Perpendicular al eje de giro (uso de plantilla). • Si es posible, que la forma a ranurar quede cerca del plato • Ubicación, altura del eje de tiro. • Longitud al aire al mínimo. 2. Montaje de la pieza • Requerimientos según montaje 3. Marcar la posición de la ranura 4. Ajuste del torno a velocidad adecuada. • Velocidad y avance menores que en torneado cilíndricos. 5. Fijar el carro en posición adecuada. 6. Acercar la herramienta a la zona de trabajo. • Poner torno en marcha y rozar la pieza. 7. Poner tambor graduado en cero (referencia). 8. Determinar giro del tambor para obtener la profundidad total 9. Comience el corte • Aplique fluido de corte abundantemente 10. Verificar medidas
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OBSERVACIONES: En caso de superficie de corte muy amplia, mover la herramienta lateralmente en ambos sentidos (según el perfil),al tiempo que penetra sobre el material, otra alternativa es desbastar previamente la ranura. 10.2 TÉCNICAS DE AFILADOS Y CONTROL DE FORMAS CON PLANTILLAS. Las herramientas son afiladas en dimensiones y formas de acuerdo al tipo de ranura, por esta razón indicaremos un procedimiento general, que habrá que adaptar a cada caso. 1. Esmerile el extremo de la herramienta hasta obtener el ancho de la ranura. Verificar medidas. 2. Esmerilar forma de la herramienta. Uso de plantillas 3. Esmerilar ángulo de incidencia. En herramientas de ranura cuadradas: • Flanco filo principal • Flanco incidencia lateral. En herramientas radios: • Girar gradualmente la herramienta, para generar el ángulo de incidencia en todo el torno. 4. Eliminar rebabas con una piedra (esmeril) de asentar. OBSERVACIONES: 1. Usar elementos de seguridad 2. El ángulo de ataque tendrá un valor de 0°; de otro modo variaría la forma de herramienta. 3. Los reafilados considerarán solo trabajar sobre la superficie de ataque. Esto es especialmente importante en herramienta de perfil constante (por fabricación). 4. Se prefiere que la muela trabaje contra el filo principal. 5. Usar abundante refrigeración. Si no se dispone de refrigeración continua, mojar frecuentemente la herramienta. 6. Con experiencia el operador será capaz de realizar las operaciones 2 y 3 en forma simultanea.
10.3 SELECCION DE VELOCIDAD DE CORTE ADECUADA. La velocidad de corte es un parámetro que se determina experimentalmente. La tabla 10 – 1 presenta un resumen tanto de velocidad como de avances. Problema: Seleccione la velocidad de corte para construir una ranura de 2mm de profundidad en una pieza de aluminio de diámetro igual a 50 mm. La herramienta es de acero rápido. Según tabla 10-1: Vc = 150 m/mim. Página 86 de 103
CÁLCULO DE LAS RPM NECESARIAS N=
1000 ⋅ Vc π ⋅D
Reemplazando Vc y D ; N=
1000 ⋅ 150 = 954,92( R.P.M ) π ⋅ 50
Según Fig. 3 - 1 N = 900 (disponible en la máquina ), Por lo tanto la Vc real será menor que la recomendada. 10.4 USO DE HERRAMIENTAS DE FORMA PARA RADIOS Y RANURAS. 10.4.1 RANURAS CUADRADAS: Se pueden realizar en el extremo de una sección que se va a roscar, de modo que la herramienta tenga salida, si la ranura se construye contra un reborde, permite que la pieza correlativa ajuste en forma correcta (a escuadra), esta aplicación también es útil al rectificar cilíndricamente ya que la muela trabaja en forma completa sin tocar el escalón.
Fig. 10-1 10.4.2 FORMA DE RADIO CÓNCAVAS: Se pueden usar para las mismas aplicaciones que las cuadradas, además se pueden utilizar para el mecanizado de ranuras para anillos “O”, en una esquina, la ranura elimina el canto a 90°, reforzando la pieza donde se podría fracturar, por la concentración de esfuerzos.
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10.4.3 FORMAS DE RADIOS, CONVEXOS: Mediante este tipo de herramientas se pueden fabricar mangos, bolas o piezas con redondeamientos, generalmente las piezas se trabajan para facilitar su manejo, para obtener buen aspecto o conseguir una mejor guía de apoyo (fig. 10-2).
Fig. 10.2 CAPÍTULO XI APLICACIÓN DE TOLERANCIAS Y AJUSTES EN EL TORNEADO. 11.1 PLANOS ACOTADOS CON TOLERANCIAS Y AJUSTE. Consideremos el plano, simplificado, que muestra la Fig. 11.1
Fig. 11.1
•
El análisis de la figura nos permite obtener el siguiente resumen: La dimensión nominal de los diámetros es 20 mm.
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• Tolerancia de las piezas, dada la imposibilidad de lograr medidas exactas, se asigna una tolerancia , es decir, un margen de diferencia. • La tolerancia tiene dos límites, una discrepancia superior y otra inferior. • La tolerancia tiene una ubicación o posición, respecto de la cota nominal o línea cero. Estas posiciones son designadas por letras, en este caso: a) Posición “g” para el eje (minúscula) b) Posición “H“ para el agujero ( mayúscula). La tolerancia dependerá de la magnitud y calidad de las piezas. En el ejemplo la calidad es 6 para el eje y 7 para el agujero, en función de sus calidades, las tolerancias de ambas piezas serán distintas pero debe existir coherencia entre ellas, a fin de que la piezas puedan ensamblarse, este ensamble o ajuste facilita la íntercambiabilidad. según como se ajusten las piezas después del montaje resultará: Ajuste móvil: Los campos de tolerancia no se interfieren, existe movilidad entre las piezas. 1.
Fig. 11.2 Ajuste móvil Ajuste indeterminado: Los campos de tolerancia se interfieren parcialmente, por lo que puede producirse movilidad o apriete entre las piezas. 2.
Fig. 11.3 Ajuste indeterminado Página 89 de 103
Ajuste a presión: Los campos de tolerancia se interfieren de tal modo que se producirá siempre un apriete. 3.
Fig.11.4 Ajuste Fijo Existen dos sistemas de ajuste normalizado: 1. Agujero único: Se toma como referencia un agujero H .El ajuste se logra
asignando tolerancia al eje. Fig.11.5 Sistema Agujero único Eje único: Se toma como referencia un eje h. El ajuste se logra asignando tolerancia al agujero. 2.
Fig.11.6 Sistema Eje Único
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Los valores de tolerancia y la ubicación de ella, respecto de la línea cero, se encuentra determinados y tabulados, para cada dimensión ,según las 18 calidades establecidas por la Norma ISO. 11.2 RELACIÓN ENTRE CALIDADES SUPERFICIALES Y LAS TOLERANCIAS: Al igual que las dimensiones, también la superficies de las piezas reales difieren de su forma geométrica teórica. La calidad de la superficie se proyecta según la función que ha de realizar la pieza y determina el comportamiento, por ejemplo frente a corrosión, estanqueidad, lubricación, fricción y deslizamiento, el comportamiento frente al desgaste y las propiedades del ajuste. Un criterio para la medición de rugosidad es Ra, valor medio aritmético de la rugosidad. Tabla 11-2
Rugosidad media Clase de Rugosidad 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Rugosidad Media ; Ra (μm) 0,025 0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5 25 50
No existe una dependencia estricta entre la profundidad de la rugosidad y las tolerancias ISO, una pieza puede tener gran tolerancia de medida pero necesitar una pequeña rugosidad para obtener buenas propiedades para un fin específico, sin embargo las pequeñas tolerancias solo tienen sentido en condiciones de pequeña rugosidad, el acabado superficial depende de factores como geometría de la herramienta, avance, velocidad de corte, facilidad de maquinado del material, uso de fluidos de corte, manejar estos factores óptimamente, será el modo más efectivo de lograr una gran calidad superficial.
EMPLEO DE FLUIDOS DE CORTE: Un fluido de corte apropiado debe cumplir con las siguientes características, con el objeto de obtener buenas superficies: 1.-Lubricación 2.-Capacidad de enfriamiento 3.-Estable Página 91 de 103
La elección debe considerar además otros aspectos relacionados con la seguridad del operario y mantenimiento del equipo, en torneado los fluidos de corte más utilizados son: Aceite Solubles : que forman una emulsión con agua, que permiten manejar su capacidad lubricante y refrigerante, según la concentración. 2. Aceites minerales : Tienen buenas propiedades lubricantes pero a bajas cargas, apropiados para materiales no ferrosos. 3. Aceites de extrema presión (E. P.): Son aceites minerales con aditivos como azufre y cloro, mejorando su capacidad de carga. 1.
EMPLEO DE MICROMETROS DE EXTERIOR: A medida que las tolerancias son más estrechas debemos seleccionar instrumentos de control cada vez más precisos. La selección del instrumento debe considerar: 1. Sistema de graduación. 2. Rango. 3. Precisión. SISTEMA METRICO • GP = 0,01 (mm) cuando tiene un nonio • GP = 0,001 (mm) si el instrumento es de doble nonio. Por su mayor precisión, los rangos de fabricación van de 25 en 25 mm. Ejemplo: 0 – 25 mm25 – 50 mm. 50 – 75 mm. SISTEMA INGLES Grado de precisión;
GP = 0,001” con un nonio GP = 0,0001” con doble nonio
Rangos: 0” – 1” 1” – 2”
TÉCNICA DE MEDICION: Considera los siguientes pasos: 1. La pieza debe estar pulida y limpia 2. Los tope de medición deben estar abiertos a una longitud mayor que aquella a medir. 3. Ajustar tope fijo sobre la pieza 4. Ajustar tope móvil contra la pieza, al final actúe sobre el mecanismo de trinquete para lograr la presión adecuada. 5. Fije el husillo actuando sobre el freno 6. Realizar la lectura 7. Soltar freno, abrir tope móvil y retirar. PRECAUCIONES 1. Verificar el instrumento (calibre) Página 92 de 103
2. Considerar que pieza e instrumento deben estar a temperatura de referencia. 3. No se deben medir piezas en movimiento.
Fig. 11.5 Medición con micrómetro
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CAPÍTULO XII ROSCADO CON HERRAMIENTAS DE CORTE. 12.1 ROSCAS PARA LA TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO 12.1.1 DEFINICIÓN DE ROSCA Arista helicoidal, de sección uniforme, formada en el exterior o en el interior de un cilindro o cono, como consecuencia la rosca debe ser más maciza que las triangulares y por ende de un mayor paso. Un paso amplio, técnicamente, es recomendable de lograr usando varias entradas, ya que las roscas no resultan de gran profundidad la pieza, tornillo o tuerca no resulta debilitada. 12.1.2 FINALIDAD DEL ROSCADO: El objetivo del roscado, es generar piezas que permitan cumplir con las funciones siguientes: 1. Fijación de piezas 2. Hermeticidad 3. Transmisión de movimiento Los dos primeros tipos corresponden a perfiles triangulares, diferenciándose por la magnitud del paso, relativamente pequeño, en comparación con el tercer grupo, en las roscas de transmisión de movimiento encontramos los perfiles cuadrados, trapecial, diente de sierra y redonda. NÚMERO DE ENTRADAS Se refiere a cada de las roscas talladas sobre el cilindro base.
Fig.12-1
Número de Entradas de una rosca
12.2 CLASIFICACION DE LAS ROSCAS DE TRANSMISION DE MOVIMIENTO. 1.-ROSCA DIENTE SIERRA. Se utiliza para roscas solicitadas en un solo sentido como por ejemplo plantillas de guía para tallado de roscas en torno revolver y tornos automáticos, pinzas de sujeción en tornos y fresadoras.
Fig.12-2 Rosca Diente de Sierra NOMENCLATURA ROSCA DIENTE DE SIERRA Página 94 de 103
P :paso,normalizado de : diámetro exterior dm:diámetro medio dn :diámetro del núcleo f :ancho de la cresta e :juego d :altura de la rosca g : altura de contacto h :semi altura r : radio
f = 0,26384x P e = 0,11777xP d = 0,86777xP g = 0,75xP h = 0,341xP r = 0.12427xP
2.-ROSCA MODULAR Se utiliza básicamente para la construcción de tornillo sin fin Para este efecto el paso se calculará en función del módulo y el paso del tornillo patrón. P=πm
π = 22/7 = (19x21)/127
Tren de ruedas para la construcción de la rosca; C = Pr = π m C” Ptp Ptp
El filete tiene forma trapecial, correspondiente al perfil de la cremallera;
Fig.12-3 Rosca modular La figura 12-3, muestra las dimensiones para la rosca correspondiente al modulo 1, para otros valores, multiplicar por el módulo correspondiente. El tornillo sin fin se emplea en conjunto en una rueda helicoidal con el objetivo de reducir el movimiento. En la fig.12-3
A y B están unidos por una línea recta a 20º.
Paso de una hélice = π m x ne
ne = número de entradas. M = módulo
3.-ROSCA TRAPECIAL Su perfil es el de un trapecio de 30º y que permite trabajar con solicitaciones en ambos sentidos.
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Fig.12-4 Rosca trapecial 12.3 NOMENCLATURA DE LA ROSCA d = 0,5xP + a f=0,634xP- 0,536d T=0,933xP
e=0,5xP+2 x a – b c=0,25xP
a : 0,25mm para pasos de 3 a12mm 0,50mm en pasos de 14 a 26mm. b= 0,5mm para pasos de 3 a 4mm. 0,75 en pasos se 5 a 12mm. 1,5 en pasos de 14 a 26mm
EJEMPLO Calcular todas las dimensiones para rosca trapecial de D= 28mm y P= 5mm y ne =1. SOLUCIÓN: De tabla: a=0,25 mm y b=0,75 mm; Reemplazando; c=0,25x5=2,5mm d=0,5x5+0,25=2,75mm e=0,5x5+2x0,25-0,75=2,25mm f=0,634x5-0,536x2,75=1,628mm. CONSTRUCCIÓN DE ROSCA TRAPECIAL DATOS: D = 22mm Pf = 4 (n =2)
1.-Montaje herramienta entallar. Altura al eje de giro . Ancho herramienta ;levemente inferior al ancho final (= 0,12mm). Eje de la herramienta perpendicular al eje de giro. 2.-Montar pieza entre centros. Verificar alineamiento de centros. Página 96 de 103
3.-Ajustar parámetros técnicos. RPM en cabezal motriz. Avance en caja Norton. 4.-Rozar herramienta con materiales. Poner tambor en cero. 5.-Dar primera pasada. Verificar el paso 6.-Dar pasadas sucesivas hasta finalizar. 7.-Realizar proceso de división. 8.-Repetir pasos del 4 al 6. 9.-Montar herramienta trapecial Filo de herramienta a la altura del eje de giro. Verificar perpendicularidad entre ejes pieza-herramienta. 11.-Referenciar Tambor en cero. 12.-Verificar paso. 13.-Dar pasadas necesarias hasta terminar (una entrada ). 14.-Realizar proceso de división. 15.-Repetir pasos 11 a 13. Para pasos amplios se pueden construir ambos flancos por separado con dos herramientas o una herramienta más angosta. PROCESO DE DIVISIÓN: Para pasar de una entrada a otra es posible utilizar tres métodos: 1.-Desplazar el Charriot una distancia igual al Paso entre filetes, estando el Charriot en 0º . (Paralelo al eje de giro, para comenzar la siguiente entrada). 2.- a) Dividir rueda conductora, (lira), por el número de entradas, marcando las puntos. b) Marcar referencias en rueda intermedia y conducida: ejemplo:3 div. c) Retirar la intermedia. d) Girar la conductora (plato), hasta que la marca siguiente ocupe el lugar de la primera. e) Colocar nuevamente la intermedia de modo que A y B ocupen el mismo lugar. f) Hacer nueva entrada g) Para entrada siguiente repetir proceso.
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Fig.12-5 Juego de ruedas Lira 3.-Usar dispositivo divisor instalado en la lira para el cambio a una nueva entrada, si el torno dispone de el, aflojar, retirar el anillo A y girar la conductora hasta que la referencia coincida con el número deseado, apretar anillo A. Giro conduc. =
Nº dtes. Internos Nº de entradas
Fig. 12-6 Dispositivo Divisor 12.4 DISEÑO DE LA HERRAMIENTA. Como el paso de este tipo de roscas es amplio se debe prestar especial atención al esmerilado de los ángulos de ataque e incidencias, si uno de los ángulos de ataque es negativo, ejerce un efecto especialmente desfavorable, sobre todo a medida que aumenta el ángulo de la hélice. Para ángulos de hélice menores de 12º la arista de corte es horizontal generando un ángulo de ataque positivo y otro negativo. Sin embargo se puede mejorar esmerilando el ángulo de ataque negativo.
Fig.12-7 Geometría de herramienta trapecial Para ángulos de hélice mayores de 12º, la arista de corte debe ser perpendicular al flanco del filete generando ángulos de ataque iguales (cero ), una herramienta redonda facilita el giro a voluntad para establecer esta relación. El ángulo de incidencia lateral debe ser igual al ángulo de la hélice de la rosca, conservando los juegos laterales. 12.5 SISTEMAS NORMALIZADOS DE ROSCAS TRIANGULARES. 12.5.1 ROSCA WHITWORTH: • Su perfil, corresponde a un triángulo isósceles cuyo vértice tiene un ángulo de 55º .
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• El paso se obtiene dividiendo 1" por el Nº de hilos, (roscas), que existen en una pulgada, (normalizado). • Su diámetro exterior se encuentra normalizado, en pulgadas. • Existen dos tipos, normal y fina, en ésta ultima se mantienen las formas, disminuyendo su paso y por tanto sus dimensiones. • El vértice y la raíz de la rosca son redondeados, por lo que teóricamente no presenta juego con la tuerca.
55º
Fig.12-8 Rosca Whitworth
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12.5.2 ROSCA METRICA. • Su perfil corresponde a un triángulo equilátero, cuyo vértice tiene 60º. • El diámetro nominal se encuentra normalizado al igual que el paso, en milímetros. • Se distinguen dos tipos, normal y fina, la rosca fina difiere de la normal en su paso, que es más pequeño, y también sus dimensiones. • El vértice de la rosca es achatado y la raíz redondeada, existiendo juego con la tuerca.
60º
Fig.12-9 Rosca Métrica 12.5.3 ROSCA UNIFICADA. • Su perfil es un triángulo equilátero , con un vértice de 60º, redondeado. La raíz de rosca, es también redondeada. • El diámetro exterior, (nominal), se encuentra normalizado en pulgadas. • A cada diámetro normalizado le corresponde un determinado número de hilos por pulgada. • El paso se obtiene al dividir 1" por el Nº de hilos, por pulgada, correspondiente. • Se clasifican en normal y fina. Esta última tiene un paso y dimensiones menores.
60 º
Fig.12-10 Rosca Unificada 12.6 DEFINICIONES: Diámetro exterior: Corresponde al diámetro mayor del tornillo, que es el que está normalizado. • Diámetro del núcleo: Es el diámetro menor de la rosca medido en la base del filete en el tornillo.
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Paso : Distancia medida paralelamente al eje entre dos puntos idénticos de dos filetes consecutivos. • Angulo de los flancos: Es el ángulo incluido entre los lados de la rosca. • Radio : Magnitud del radio que enlaza dos flancos de una rosca. • Altura: Corresponde a la profundidad de la rosca, es decir, a la distancia perpendicular al eje, entre la cresta y la raíz de una rosca. • Diámetro de la tuerca : Corresponde al diámetro medido en la base del filete en la tuerca. En las siguientes tablas se indican los diámetros de la broca para perforar la tuerca de acuerdo al diámetro normalizado de la rosca. •
D Nº de hilos por iámetro nominal pulgada (Pulg.)
1/16 3/32 1/8 5/32 3/16 7/32 1/4 9/32 5/16 3/8 7/16 1/2 9/16 5/8 11/16 3/4 7/8 1 1 1/8 1 1/4 1 3/8
Diámetro Broca (mm)
60 48 40 32 24 24 20 26 18 16 14 12 12 11 11 10 9 8 7 7 6
1,2 1,9 2,6 3,2 3,75 4,5 5,1 6,2 6,6 8 9,4 10,5 12,5 13,5 13,5 16,5 19,5 22,5 25 28 31
TABLA 12 - 1 ROSCA WHITWORTH
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Diámetro nominal (mm) 1 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39
Paso (mm) 0,25 0,40 0,50 0,7 0,8 1 1,25 1,5 1,75 2 2 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 3,5 4 4
Diámetro Broca (mm) 0,70 1,60 2,50 3,3 4,2 5 6,7 8,4 10 11,75 13,75 15,25 17,25 19,25 20,75 23,75 26 29 31,5 34,5
TABLA 12 - 2 ROSCA METRICA
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