Tipos de cepillos

La mayor parte de los cepillos se han diseñado con una columna vertical que se usa para soportar la corredera, mesa y los mecanismos de impulso y alimentación. En algún momento de su desarrollo se llamaron de columna o pilar. Sin embargo, puesto que el diseño de tipo de columna se ha generalizado tanto en la construcción de cepillos, los fabricantes consideran que este hecho ya se ha convertido en conocimientos generales de la industria de máquinas. Por tanto se han empleado ya términos más significativos y específicos para clasificar estas máquinas y que indican o señalan algunas características específicas en el diseño de su producto. Algunos tipos de cepillos comúnmente usados se han diseñados para desarrollar trabajos de alguna clase definida, con la mayor efectividad posible. Entre los diseños menos comunes se encuentran el cepillo de cabeza móvil y el cepillo de corte de jalón.

La clasificación de estas máquinas se ha visto influida por la acción de la máquina durante la operación de corte. Por ejemplo, en el cepillo de cabeza móvil, contrariamente al procedimiento general, la corredera y la herramienta, en lugar del

trabajo (pieza bruta), se mueven cuando se conecta la alimentación automática. Con la limadora de tracción el material se corta en la carrera de regreso en lugar de la de avance. En otro grupo de clasificación se ha basado sobre el tipo de mecanismos de impulso que se utiliza en su fabricación. Por ejemplo, los cepillos en que el movimiento recíprocamente de la corredera se produce por medio de manivela y perno, principalmente en el engrane, en el movimiento de la máquina, reciben el nombre de cepillos de manivela. Similarmente los cepillos de engrane reciben este nombre debido a una serie de engranes y cremallera que se encuentra en la parte inferior de la corredera y que mueven a la herramienta de corte sobre el trabajo o pieza bruta. En el cepillo vertical se tiene aún otra característica de construcción de diseño, responsable del nombre. La herramienta de corte se mueve en dirección vertical, en contraste con el movimiento horizontal habitual de la corredera.

De acuerdo a su diseño y funcionalidad, se clasifican en Cepillo de Codo y de Mesa.

Cepillo de Codo

Es una máquina con una herramienta de corte alternativa, del mismo tipo que la del torno, la cual efectúa un corte rectilíneo. Moviendo la pieza a través de la trayectoria de esta herramienta, se genera una superficie plana independientemente de la forma de la herramienta. Por medio de herramientas especiales, accesorios y dispositivos para sujetar la pieza, un cepillo de codo puede cortar también cuñeros externos e internos, gargantas espirales, cremalleras, colas de milano, ranuras en T y otras formas.

Los cepillos de codo pueden trabajar piezas de 800mm o máximo de 1000 mm de longitud y generan acabados de desbaste (ð) o de afinado (ð ð).Conocido también

como limadora, es el cepillo más utilizado por ser el más pequeño ya que la máxima carrera de este tipo es de 1.5m aproximadamente.

Clasificación de los Cepillos de Codo.

A. Horizontal - Corte en el avance 1. Simple (trabajo de producción) 2. Universal (trabajo de herramientas) B. Horizontal – Corte en el retroceso C. Vertical

1. Ranuradora 2. Mortajadora

D. De uso especial como para el corte de engranajes

Se puede aplicar potencia a la máquina por medio de un motor individual, por medio de engranajes o bandas, o empleando un sistema hidráulico. El mecanismo alternativo de la herramienta se puede disponer de diferentes maneras. Algunos de los cepillos de avance, pero en la actualidad la mayoría de cepillos de codo se impulsan por un brazo oscilante y un mecanismo de manivela.

Cepillo de codo horizontal

Construcción: Un cepillo de codo horizontal, consistente de una base y un bastidor que soporta un ariete horizontal es de construcción muy simple. Al ariete que lleva la herramienta se le da un movimiento alternativo igual a la longitud de la carrera deseada. El mecanismo de retorno rápido que mueve al ariete está diseñado de manera que el recorrido de retroceso del cepillo de codo es más rápido que el recorrido de corte, lo cual reduce al mínimo el tiempo inactivo de la máquina. El cabezal portaherramienta en el extremo del ariete, que se puede girar angularmente, está provisto de medios para la penetración de la herramienta en la pieza. En él se sujeta un portaherramienta basculante pivoteado en la parte

superior para permitir que la herramienta se levante en la carrera de retroceso, y evitar que se incruste en la pieza.

Figura 2.3.5 Cepillo de Codo horizontal

La mesa de trabajo está soportada sobre dos guías en cruz al frente del cepillo. Un tornillo de avance, en conexión con las guías, permite que la pieza se mueva transversal o verticalmente, manual o con transmisión de potencia. Un cepillo de codo universal que tiene estas mismas características, está provisto de adaptación de giro e inclinación para posibilitar un maquinado preciso a cualquier ángulo. El ajuste giratorio se efectúa alrededor de un eje paralelo al movimiento del ariete. El referente a la inclinación está sobre la mesa, el cual provee de los medios para colocar está a un ángulo con respecto al eje giratorio. En el cepillo de codo, la pieza se sujeta atornillándola a la mesa de trabajo o fijándola ya sea por medio de un tornillo de mesa o algún dispositivo especial.

Cepillo de codo hidráulico

Se parece a aquellos impulsados por un mecanismo de brazo oscilante, la transmisión en este caso es un circuito hidráulico. Una de las principales ventajas de este cepillo de codo consiste en que la velocidad de corte y la presión durante la impulsión del ariete es constante de principio a fin del corte. La velocidad de corte

se muestra por lo general en un indicador y no requiere cálculo. Tanto la longitud de la carrera como la posición relativa a la pieza, se pueden cambiar con rapidez sin parar la máquina, moviendo dos pequeñas manijas al lado del ariete. Otra característica es la de que el movimiento del ariete se puede invertir instantáneamente en cualquier parte y en ambas direcciones del recorrido. El avance hidráulico se produce mientras la herramienta deja de tocar a la pieza y la operación completa de la máquina está inactiva. La relación máxima de velocidad de corte es de aproximadamente 2:1.

Cepillo de codo con corte en el retroceso

Este cepillo de codo se llama así porque la herramienta es jalada por el ariete a través de la pieza, en lugar de ser empujada. Se recomiendan los cepillos horizontales con corte en el retroceso para los cortes fuertes. Se usan con frecuencia para el corte de grandes placas de matrices y para el maquinado de piezas grandes en los talleres ferroviarios. Durante el corte, la pieza se jala contra el apoyo posterior ajustable o la cara ajustable o la cara de la columna, reduciendo de este modo los esfuerzos en las guías en cruz y en los apoyos del carro. Hay muy poca vibración, ya que durante el corte se ejerce un esfuerzo de tensión en el ariete.

Cepillo de codo vertical

El cepillo de codo vertical o ranurado se usa principalmente en corte de interiores, planos, y ángulos, y para operaciones que requieren cortes verticales debido a la posición en que se debe mantener la pieza. Las operaciones de este tipo se encuentran con frecuencia en el trabajo de matrices, moldes metálicos y patrones metálicos. El ariete del cepillo de codo opera de un modo vertical y tiene el dispositivo usual de retorno rápido como el de las máquinas de tipo horizontal. La pieza al ser maquinada se sujeta en una mesa circular, teniendo un avance rotatorio además de los movimientos usuales de la mesa. El avance de la mesa

circular, permite el maquinado de superficies curvas, proceso que es particularmente deseable para muchas piezas irregulares que no se pueden tornear. Las superficies planas se cortan usando cualquiera de los avances transversales de mesa. Un tipo especial de cepillo de codo vertical, conocido como

Mortajadora, está diseñado para cortar cuñeros en engranajes, poleas, levas y piezas similares. A continuación observaremos una ilustración del Cepillo Vertical.

Figura 2.3.6 Cepillo de Codo vertical Cepillo de Mesa

En forma histórica, el cepillo de mesa precede al cepillo de codo. Originalmente la bancada plana y las guías del primer cepillo de mesa se hicieron a mano utilizando cincel y lima.

Un cepillo de mesa es una máquina herramienta diseñada para desprender metal, moviendo la pieza en línea recta contra una herramienta de un solo filo. Similar al trabajo que se hace en un cepillo de codo, el cepillo de mesa se adapta a piezas mucho mayores. Los cortes, que son principalmente superficies planas, pueden ser horizontales, verticales o en ángulo. Además del maquinado de piezas grandes, el cepillo de mesa usa con frecuencia para maquinar muchas piezas sujetadas en

línea sobre una placa. Los cepillos de mesa ya no son importantes para el trabajo de producción, pues la mayor parte de las superficies planas se maquinan por fresado, escariado o maquinado abrasivo.

Ahora, una acepilladora se le llama universal cuando sus herramientas pueden cortar material en las dos carreras, avance y retroceso, mediante un mecanismo de doble herramienta por cada portaherramientas, o bien que la herramienta gire 180º cada vez que se cambia el sentido del movimiento, este tipo de herramientas lo tienen todos los cepillos de fosa y los cepillos grandes del tipo de mesa. Este tipo de portaherramientas se adapta a maquinas grandes debido a que el tiempo en cada carrera es muy grande y de esta manera el tiempo de fabricación se reduce casi hasta la mitad.

Tamaño del Cepillo de Mesa y Cepillo de Codo

El método usual para designar el tamaño de los cepillos de mesa y los de codo es como se sigue:

Cepillo de codo. Longitud máxima de la pieza que se puede maquinar en milímetros.

Cepillo de codo vertical o ranurador. Longitud máxima de la carrera en milímetros X diámetro de la mesa de trabajo en milímetros.

Cepillo de mesa. Ancho de la mesa en milímetros X distancia desde la mesa al riel en milímetros X longitud de la mesa en metros que fluctúa entre 1 y 30,5 m aproximadamente.

Clasificación de los cepillos de mesa

Los cepillos de mesa se pueden clasificar en varias formas, pero de acuerdo a la construcción general hay cuatro tipos:

B. Lateralmente abierto C. Tipo fosa

D. Canteador

Transmisión de un Cepillo de Mesa

Cada tipo varía de acuerdo al método de transmisión; transmisión por engranajes (ambos, engranes rectos y en espiral), hidráulica, por tornillo, por banda, por variador de velocidad y transmisión por cigüeñal. La transmisión por tornillo se usa en primer lugar en los cepillos de cantear, mientras que la transmisión por cigüeñal, se encuentra solo en algunos cepillos de mesa pequeños. En algunos cepillos de mesa se usan motores de velocidad variable con inversión, controlados con topes en cada extremo de la carrera.

La transmisión hidráulica es altamente satisfactoria por los cepillos de mesa. Se logra una velocidad de corte uniforme a través de toda la carrera. La aceleración y desaceleración de la mesa se produce a una distancia tan corta de la carrera que no es necesario considerar el elemento tiempo. Una segunda ventaja, consiste en que las fuerzas de inercia a vencer son menores en un cepillo de mesa convencional con transmisión de engranajes. Otras ventajas adicionales de la transmisión hidráulica son presiones de corte uniformes, reversión rápida de la mesa, medios rápidos para variar la carrera y un menor ruido en la operación. El cepillo de mesa con transmisión de engranajes, con sus piezas girando con rapidez, incluyendo el rotor del mecanismo motor, tiene que vencer varias veces más fuerza de inercia que un simple vástago de pistón de la transmisión hidráulica. El vencimiento de la inercia consume energía, y con las carreras cortas rápidas la diferencia en el consumo de potencia es notable.

Cepillo de mesa de doble bastidor

Este cepillo de mesa consta de una base pesada y larga en la que la mesa o plancha se mueve alternativamente. El bastidor vertical en el centro, a los lados de la base, soporta al travesaño en el que las herramientas avanzan de la pieza. La figura siguiente ilustra la forma en que las herramientas están sujetas, tanto por arriba como por los lado, y el modo en que se pueden ajustar para cortes angulares, se avanzan de una manera manual o por potencia, tanto en dirección vertical como transversal.

Figura 2.3.7 Cepillo de mesa de doble bastidor Cepillo de mesa abierto lateralmente

Este cepillo de mesa, tiene el bastidor en un solo lado. El lado abierto permite el maquinado de piezas anchas. La mayoría de los cepillos de mesa tienen una guía y una doble V lo cual permite expansiones desiguales en la bancada y la mesa. Las bridas ajustables al lado de la bancada controlan la longitud de la carrera de la mesa. La precisión de los cepillos de mesa abiertos de lado y el de doble bastidor está determinada por su rigidez y la manera en que se maquinen las guías.

Figura 2.3.8. Cepillo de mesa abierto lateralmente Cepillo de mesa tipo fosa

Un cepillo de mesa tipo fosa es de construcción voluminosa, y difiere de uno ordinario en que la bancada es estacionaria y la herramienta se mueve sobre la pieza. La figura muestra tal cepillo de mesa diseñados para piezas de más de 4m de ancho y 11m de longitud. Dos cabezales de tipo pistón hidráulico están montados en el travesaño y cada uno está provisto de un doble portaherramientas basculante para el cepillado de guías dobles. Los dos bastidores reversibles que soportan al travesaño, se deslizan sobre guías y tienen transmisión por tornillo desde un sinfín encerrado en un extremo de la bancada. Todos los avances son automáticos y reversibles, y están diseñados para operar, ya sea a ambos extremos de la carrera de cepillado o en uno solo de ellos.

Cepillo de mesa de cantear o de placas

Este tipo de cepillo de mesa se proyectó para el maquinado de los cantos de placas pesadas de acero para recipientes a presión y placas de blindaje. La placa se sujeta a una bancada, y el carro que sostiene a la herramienta cortante se mueve hacia atrás y adelante a lo largo del canto. Se usa un gran tornillo de transmisión para mover el carro. La mayoría de cepillos de cantear usan fresas en lugar de las herramientas convencionales del cepillo de mesa, para una mayor velocidad y precisión.

Diferencias entre Cepillo de Mesa y Cepillo de Codo

Aunque el cepillo de mesa y el de codo se adaptan al maquinado de superficies planas, no hay mucha superposición en sus campos de aplicación; difieren ampliamente en construcción y método de operación. Cuando las dos máquinas se comparan en construcción, operación y uso, se pueden observar las siguientes diferencias:

A. El cepillo de mesa se adapta especialmente para piezas grandes, el cepillo de codo sólo puede hacer piezas pequeñas.

B. En el cepillo de mesa, la pieza se mueve contra la herramienta estacionaria; en el cepillo de codo, la herramienta se mueve a través de la pieza que es estacionaria.

C. En el cepillo de mesa la herramienta avanza sobre la pieza; en el de codo, la pieza avanza usualmente, a través de la herramienta.

D. El mecanismo de accionamiento en el cepillo de mesa es, por engranajes o por medios hidráulicos. El ariete del cepillo de codo se puede accionar también de esta manera, pero muchas veces se usa en mecanismo de retorno rápido. E. La mayoría de los cepillos de mesa defieren de los de codo en que aquellos

Figura 2.3.10. Cepillo de mesa

Figura 2.3.11. Cepillo de codo

Útiles para Cepillar

Las herramientas empleadas en las cepilladoras son herramientas de un solo filo; están constituidas por un mango que sirve para la fijación a la máquina, y por una cabeza que es la parte activa, en la cual se encuentra el filo. Los útiles o cuchillas de cepillar se hacen principalmente de acero rápido, pero a veces están constituidos también a base de filos de metal duro.

Amplitud de los tres ángulos principales

Los tres ángulos fundamentales que caracterizan la herramienta son: el ángulo de filo β, el ángulo de incidencia α y el ángulo de desprendimiento . Como puede verse en la figura, los ángulos α, β y  se miden en un plano perpendicular al filo.

Figura 2.3.12. Ángulos de la herramienta.

Los ángulos α, β y  varían según el tipo de herramienta y el material que se mecaniza.

Tabla 2.1. Herramienta de acero rápido

Material que se mecaniza  β  Fundición y bronce Acero Aleaciones ligeras 10° 10° 10° 75° 70° 65° 5° 10° 15°

Tabla 2.2. Herramienta con plaquita de aleación dura

Material que se mecaniza  β  Fundición y bronce Acero Aleaciones ligeras 8° 8° 8° 74° 68° 62° 8° 14° 20°

Las características geométricas de una herramienta usual, de un solo filo son, Fig. 19:

Figura 2.3.13. Características geométricas de una herramienta de cepillar a. Superficie de desprendimiento, sobre la cual se forma y resbala la viruta. b. Flanco del filo principal, vuelto hacia la pieza en la dirección del avance. c. Filo principal, dispuesto en la arista formada por las caras a y b.

β: ángulo del filo

γ: ángulo de desprendimiento α: ángulo de incidencia d. flanco del filo secundario

e. Filo secundario, dispuesto en la arista formada por las caras a y d δ: ángulo de la punta, comprendido ente los filos c y d.

κ: ángulo de regulación del filo principal, formado en el plano de referencia por las proyecciones del filo principal y de la superficie mecanizada.

h: altura, igual a la distancia entre la base y el punto de intersección de los filos c y e.

SENTIDO DE AVANCE

La pieza puede cepillarse tanto en avance a la derecha como a la izquierda. En el primer caso, la herramienta presenta el filo a la derecha y se llama precisamente, herramienta a la derecha.

En el segundo caso, mirada desde la cabeza y con los filos arriba, presenta el filo principal a la izquierda y en consecuencia se llama herramienta a la izquierda. Algunas herramientas tienen los filos simétricos y, por consiguiente tanto pueden cepillar avance a la izquierda como a la derecha.

Figura 2.3.14. Sentido de avance. TIPOS Y FORMAS DE LOS ÚTILES

La forma del filo de los útiles se elige de acuerdo con el trabajo de cepillado que se trate de realizar. Los útiles de cepillar se diferencian de los de tornear solamente en casos excepcionales.

Las herramientas para cepillar se diferencian por la posición de su cabeza con respecto al mango.

Los útiles de debastar

Estas pueden ser a la derecha o a la izquierda. Están construidas con acero rápido o bien con plaquitas postizas de metal duro. Son muy robustas para que puedan arrancar viruta de gran sección y en poco tiempo. Estas herramientas pueden trabajar con una profundidad de pasada de hasta 10mm.

Figura 2.3.15. Útiles de desbastar. a) Útil de desbastar a la izquierda, recto; b) Útil de desbastar a la derecha, recto; c) Útil de desbastar a la izquierda, curvado; b) Útil de desbastar a la derecha, curvado