MEDIOS DIDÁCTICOS INACAP
MANUAL
MÁQUINAS HERRAMIENTAS I
TORNO
Material Didáctico Escrito.
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.
ÍNDICE Capítulo I Tornos mecánicos Pág. 7 1.1 Tornos mecánicos Pág. 7 1.1.1 Tipos de tornos Pág. 7 1.1.1.1 Torno paralelo Pág. 7 1.1.1.2 Torno copiador Pág. 8 1.1.1.3 Torno vertical Pág. 10 1.1.1.4 Torno al aire Pág. 10 1.1.1.5 Tornos automáticos Pág. 11 1.1.1.6 Tornos CNC Pág. 12
1.1.2 Descripción y funcionamiento del torno mecánico paralelo Pág. 14 1.1.2.1 Finalidad del torneado Pág. 14
1.1.2.2 Nomenclatura Pág. 14
1.1.2.3 Componentes principales del torno paralelo Pág. 15
1.1.3 Accesorios del torno Pág. 23
1.1.4 Características técnicas del torno Pág. 27 Capítulo II
Herramientas de corte Pág. 30
2.1 Herramientas de corte Pág. 30
2.2 Tipos de herramientas Pág. 32
2.2.1 Geometría de una herramienta de corte Pág. 34 2.3 Preparación de la máquina esmeriladora Pág. 37 Capítulo III
Velocidad de corte en el torneado Pág. 39
3.1 Velocidad de corte Pág. 39
3.2 Frecuencia de giro Pág. 39
Capítulo IV
Preparación de la máquina para ejecutar una orden de trabajo
(O.T) Pág. 42
4.1Prevención de riesgos aplicada a la manipulación de accesorios
y herramientas en el torno Pág. 42
4.2 Selección y montaje del porta herramienta Pág. 42
4.2.1 Montaje de la herramienta Pág. 43
4.3 Aplicación del sistema de lubricación más adecuado en las
máquinas herramientas Pág. 44
4.3.1 Modelo de un plan de lubricación Pág. 45
Capítulo V
Operaciones de taladrado, refrentado y cilindrado exterior Página 3 de 103
Con avance manual Pág. 48 5.1 Definición y finalidad de las operaciones Pág. 48
5.1.1 Refrentado Pág. 48
5.1.1.1 Refrentado transversal Pág. 48 5.1.1.2 Refrentado longitudinal Pág. 48
5.1.2 Cilindrado Pág. 48
5.1.3 Centrado del material Pág. 49
5.1.4 Puesta en marcha de la máquina Pág. 49 5.1.5 Ángulo de posición de la herramienta Pág. 50 5.2 Movimientos básicos en el torneado Pág. 50 5.2.1 Regulación del avance manual Pág. 50
5.2.2 Tambores graduados Pág. 50
5.3 Técnicas de medición con pié de metro en piezas cilindradas
y refrentadas en el torno. Pág. 52
5.4 Condiciones de corte Pág. 56
5.4.1 Fluidos de corte Pág. 56
5.4.1.1 Funciones del fluido de corte Pág. 56 5.4.1.2 Característica del fluido de corte Pág. 56 5.4.1.3 Clasificación de los fluidos de corte Pág. 57 5.4.1.4 Selección del fluido de corte Pág. 58 5.4.1.5 Aplicación de un fluido de corte Pág. 59 Capítulo VI
Torneado cónico Pág. 62
6.1 Torneado cónico Pág. 62
6.1.1 Definición de cono Pág. 62
6.1.2 Conceptos de conicidad e inclinación Pág. 62 6.1.3 Métodos constructivos de un cono en el torno Pág. 65 6.1.4 Técnicas de torneado cónico con avance manual Pág. 66 6.2 Cálculos aplicados al método constructivo Pág. 68 Capítulo VII
Torneado con avance automático Pág. 70
7.1 Identificar los componentes del sistema de avance Pág. 70 7.2 Precauciones en el manejo del sistema de avance Pág. 72 7.3 Variables para determinar un avance en el torneado Pág. 72 7.4 Selección de avances automáticos para el torneado Pág. 73 7.5 Operación del sistema de avance Pág. 73
Capítulo VIII
Torneado interior Pág. 75
8.1 Refrentado interior Pág. 76
8.1.1 Preparación de la máquina para torneado interior Pág. 76 Página 4 de 103
8.1.2 Herramientas, formas y dimensiones Pág. 76
8.1.3 Velocidades de trabajo Pág. 77
8.1.4 Trabajo de aplicación Pág. 79
8.2 Técnicas de medición con pié de metro y micrómetro Pág. 79
8.3 Torneado de fierro fundido Pág. 82
8.3.1 Características del torneado del fierro fundido Pág. 82
8.3.2 Velocidad de corte Pág. 82
8.4 Torneado de materiales no ferrosos. Comportamiento de
los materiales en el mecanizado Pág. 84
8.4.1 Aluminio y aleaciones Pág. 84 8.4.2 Aleaciones de Magnesio Pág. 84 8.4.3 Cobre Pág. 84 8.4.4 Aleaciones de Cobre Pág. 84 8.4.5 Zinc y aleaciones Pág. 84 8.4.6 Materiales sintéticos Pág. 85
8.5 Afilado de herramientas de corte para material no ferroso Pág. 87
8.5.1 Proceso de afilado Pág. 87
8.6 Centrado del material Pág. 88
8.6.1 Proceso de ejecución Pág. 88
Capítulo IX
Torneado entre centros Pág. 89
9.1 Fundamentos del torneado entre centros Pág. 89 9.1.1 Ventajas del torneado entre centros Pág. 89 9.1.2 Ejecución de operaciones previas al montaje entre centros Pág. 89
9.1.3 Métodos de alineamientos Pág. 91
9.1.4 Montaje y ajustes de la pieza entre centros Pág. 92 9.1.5 Prevención de riesgos aplicada al torneado entre centros Pág. 92 Capítulo X
Torneado de radios y ranuras con herramientas de formas Pág. 93 10.1 Fundamentos de la construcción de radios y ranuras con
herramientas de formas Pág. 93
10.2 Técnicas de afilados y control de formas con plantillas Pág. 94
10.3 Selección de velocidad de corte adecuada Pág. 95 10.4 Uso de herramientas de formas para radios y ranuras Pág. 95
10.4.1 Ranuras cuadradas Pág. 95
10.4.2 Formas de radios cóncavas Pág. 96
10.4.3 Formas de radios convexos Pág. 96
Capítulo XI
Aplicación de tolerancias y ajustes en el torneado Pág. 97 11.1 Planos acotados con tolerancias y ajustes Pág. 97 11.2 Relación entre calidades superficiales y las tolerancias Pág. 97
Capítulo XII
12.1 Roscas para la transformación de movimiento Pág. 102
12.1.1 Definición de rosca Pág. 102
12.1.2 Finalidad del roscado Pág. 102
12.2 Clasificación de las roscas de transmisión de movimientos Pág. 106
12.3 Nomenclatura de la rosca Pág. 106
12.4 Diseño de la herramienta Pág. 108
12.5 Sistemas normalizados de roscas triangulares Pág. 109
12.5.1 Rosca whitworth Pág. 109 12.5.2 Rosca métrica Pág. 110 12.5.3 Rosca unificada Pág. 110 12.6 Definiciones Pág. 111 Bibliografía Pág. 112 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
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
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.
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).
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
para efectuar el arranque de viruta. Va montado sobre un travesaño y este, sobre la bancada.
BANCADA : Constituye el sostén del grupo porta-herramientas, 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.
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
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:
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
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.
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.
.
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.
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
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:
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
Long. Torneado
escote
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.
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 ACERO RAPIDO
CARBONO
% WOLFRAMIO CROMO % VANADIO% MOLIBDENO% COBALTO%
18-4-1 0.75 18 4 1 ----
----18-4-2 0.85 18 4 2 0.75
----TABLA 2-2 Composición de algunos aceros extra-rápidos
TIPO ACERO EXTRA-RAPIDO
CARBONO
% WOLFRAMIO CROMO % VANADIO% MOLIBDENO% COBALTO% 18-4-1+
4%Co 0.75 18 4 1 0.5 4
18-4-2+
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.
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
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.
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.
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.
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.
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
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 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 (R.P.M.) en que N= frec. giro (RPM) π x D
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
Fig.3-1 Diagrama logarítmico Vc v/s D
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) Mango recto
b) Mango inclinado c) Puente de sujeción d) Cuádruple (torre)
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.
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.
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
Fig. 4.5
Las marcas a la derecha corresponden a los lubricantes a utilizar.
LUBRICACIÓN SEGÚN CATALOGO
Nº TIEMPO PUNTOS DE LUBRICACIÓN GRASA ACEITE
1 ANTES DE EMPE-ZAR EL TRABAJO COMPROBAR NIVEL DE ACEITE, REVISANDO LOS VISORES * 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. *
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)
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. 5.3 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).
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).
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.
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).
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:
