Maquinas automáticas Archivo
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Departamento de Ingenierí Ingeniería Mecá Mecánica Tecnologí Tecnología Mecá Mecánica I 67.15 Unidad 9: Máquinas de alta producción 1 TEMARIO - Tornos automá automáticos. Funcionamiento y cadenas cinemá cinemática. -Diseñ Diseño de levas y de herramientas: radiales, tangenciales, combinadas. -Dispositivos auxiliares: De copiado, de roscado. -Torno husillos mú múltiples. -Unidades Transfer: del tipo lineal y rotativo. Elementos componentes. -Tornos y centros de mecanizado 2 La mayorí mayoría de las técnicas de automatizació automatización utilizadas en la industria tienen la misma serie de objetivos: - Reducir la existencia de material en proceso - Reducir la mano de obra directa e indirecta - Disminuir los tiempos improductivos - Posibilitar cambios automá automáticos de herramientas - Reducir los cambios de sujeció sujeción - Disminuir el scrap y los costos de producció producción - Aumentar la productividad - Brindar la flexibilidad necesaria para realizar cambios frecuentes del mix de producció producción 3 TORNO AUTOMATICO Cuando los accionamientos para las distintas operaciones en un torno se realizan enteramente por dispositivos apropiados, el mismo se denomina torno automá automático. Tiene por principio esta má máquina de gran capacidad de producció producción, el mismo que el del torno revó revólver, y su caracterí característica fundamental es su accionamiento por levas. Los tornos automá automáticos funcionan sin la intervenció intervención del operario en la fabricació fabricación de series generalmente muy importantes (1000 a 100.000 unidades), y cuya realizació realización es automá automática, incluso la puesta en posició posición de la pieza. La bancada es má más corta que en el torno paralelo comú común.4 TORNO AUTOMATICO Existen dos tipos de tornos automá automáticos: para material “de barra” barra” y para piezas en bruto ó semielaboradas. El torno automá automático para material “de barra” barra” es el má más difundido y utilizado, siendo su capacidad desde barras de 3 hasta 120 mm. de diá diámetro. El husillo es aná análogo al de un torno para trabajar con barras, pero la sujeció sujeción del material por medio de pinzas ó boquillas es automá automática y accionada tambié también por leva. Los detalles caracterí característicos de un torno automá automático lo constituyen 4 sistemas: de alimentació alimentación y sujeció sujeción del material, y de accionamiento de los porta herramientas 5 transversal, radial y longitudinal. TORNO AUTOMATICO 6 TORNO AUTOMATICO 7 TORNO AUTOMATICO 8 TORNO AUTOMATICO Cadena cinemá cinemática y órganos operativos 9 TORNO AUTOMATICO: SISTEMA de ALIMENTACION Mecanismo de alimentació alimentación automá automática de material de barra 10 TORNO AUTOMATICO: LEVAS Leva plana ó de disco Leva de tambor Leva frontal 11 TORNO AUTOMATICO: LEVAS Leva cruz de malta y sistema de bloqueo Sistema combinado de levas de disco y tambor 15 TORNO AUTOMATICO: LEVAS Sistema combinado de levas de disco y tambor para roscado exterior de un perno 16 TORNO AUTOMATICO: CADENA CINEMATICA Proyecto, concepció concepción y trazado de levas para mando programado en ciclos automá automáticos 19 Torno Tipo Suizo Torno Tipo Suizo TORNO MULTIHUSILLO Poseen en lugar de un eje, árbol ó husillo de trabajo, varios de ellos (hasta seis) con movimiento independiente, recibiendo la denominació denominación de tornos de husillos mú múltiples, por lo cual pueden mecanizarse varias piezas en forma simultá simultánea. En estos tornos, se pueden elaborar piezas con grandes diferencias en los diá diámetros, e inclusive es posible, sin interrumpir el trabajo de piezas que se hallan todaví todavía en elaboració elaboración, sacar la pieza terminada y reemplazarla por una nueva en caso de piezas individuales fundidas, estampadas y forjadas. Los mecanismos de desacople, avance y sujeció sujeción son 23 similares a los del torno automá automático. TORNO MULTIHUSILLO Los seis husillos de trabajo se encuentran montados en un cabezal soporte con forma de plato giratorio, agrupados y dispuestos en ángulos de 60° 60°. Cada husillo se halla munido del sistema de retenció retención de pinzas de boquilla ó plato hendido para el material de barra. Alrededor se encuentran seis carros portaherramientas laterales y radiales, deslizantes dentro de sus guí guías, y que trabajan en profundidad. Cada giro de 1/6 de vuelta atacan simultá simultáneamente los seis portaherramientas, cada uno de los cuales tiene una ó mas herramientas que trabajan, a su vez, tambié también en forma simultá simultánea. Axialmente dispuesto, para operaciones de cilindrado, existe un soporte hexagonal provisto de guí guías a cola de milano para 24 6 carros porta herramienta longitudinales. TORNO MULTIHUSILLO 25 TORNO MULTIHUSILLO 26 TORNO AUTOMATICO A CONTROL NUMERICO 27 TORNO AUTOMATICO A CONTROL NUMERICO Bancada inclinada de fundició fundición sobrepuesta en un zó zócalo inferior soldado garantiza la má más alta rigidez y una amortiguació amortiguación óptima. • Caja de husillo termosimé termosimétrica con elevació elevación de temperatura controlada • Guí Guías de rodillos lineales de alta calidad • Hasta 3 herramientas trabajan al mismo tiempo • Pasaje de husillo de 60 mm • Velocidad del husillo hasta 6.000 rpm • Reserva de útiles con un total de 19 estaciones: Revó Revólver 1: 8 estaciones Revó Revólver 2: 6 estaciones Mecanizado del lado trasero: 5 estaciones • Útiles accionado para ambos revó revólveres • Equipo robusto para torneado de polí polígonos, incluso de acero • Fácil montaje gracias a la muy buena accesibilidad • Valores de potencia elevados con una necesidad de espacio mí mínima 28 TORNO MULTIHUSILLO 29 TORNO MULTIHUSILLO 30 MAQUINAS TRANSFER 31 MAQUINAS TRANSFER Las Transfer son má máquinas especiales diseñ diseñadas para la elaboració elaboración de un gran nú número de piezas iguales, iguales, las cuales se van trasladando ó transfiriendo sucesivamente a distintos puntos ó estaciones de trabajo, donde se realizan operaciones sobre las mismas. Básicamente, una má máquina Transfer está está compuesta por un cierto nú número de máquinas herramientas unidas entre sí sí, provistas de un sistema general operado mecá mecánicamente, para mover la pieza de una estació estación a la pró próxima segú según un ciclo preestablecido. 32 MAQUINAS TRANSFER La ventaja má más importante de este sistema es la posibilidad de tener en cada estació estación una pieza en distintas etapas de mecanizado y evitar las retomas; retomas; es decir, desmontar la pieza para transportarla de una má máquina a otra para continuar su mecanizado, lo resulta en un tiempo improductivo importante ademá además del posible error de posició posición en la nueva sujeció sujeción. El hecho de poder efectuar el mecanizado simultá simultáneo de varias piezas es una caracterí característica fundamental de las máquinas transfer. En otros tipos de má máquinas (maquinas herramientas convencionales, centros de mecanizado CNC) se trabaja sobre una sola pieza a la vez, vez, y de esa forma los tiempos de producció producción aumentan notablemente. 33 MAQUINAS TRANSFER Al cabo de un cierto tiempo llamado tiempo de trabajo (tiempo de la operació operación má más lenta), todas las piezas avanzan una estació estación, saliendo de la lí línea una pieza terminada e ingresando una nueva sin mecanizar. Todas las estaciones más rá rápidas esperan a la má más lenta sin que exista avance alguno. La llamada cadencia de producció producción, se obtiene sumando el tiempo de trabajo (T1) y el tiempo de transporte de la pieza de una estació estación a otra (T2). Esta suma de tiempos representa que, una vez en ré régimen, la má máquina producirá producirá una pieza completa cada (T1 + T2) segundos. 34 MAQUINAS TRANSFER Si la operació operación que má más tiempo tarda difiere mucho del promedio de duració duración del conjunto total de operaciones, será será conveniente dividirla en dos ó más, reduciendo T1 y por lo tanto, la cadencia de producció producción. Las má máquinas transfer se desarrollan para producir en una determinada secuencia. Si a este hecho se le suma que este tipo de má máquinas es muy costoso debido a su alta complejidad, se llega a la conclusió conclusión que para que se justifique su compra debe tenerse una proyecció proyección de producció producción muy alta. 35 MAQUINAS TRANSFER: TIPOLOGIA Segú Según los tipos de piezas que se trabajen, las má máquinas transfer varí varían mucho en lo referente a su disposició disposición, tamañ tamaño y potencia. En funció función del camino que recorre la pieza para presentarse ante las diferentes estaciones de mecanizado, se las clasifica en lineales y rotativas. En general, las piezas pesadas y voluminosas se mecanizan en transfer lineales, que pueden abarcar varias decenas de metros de longitud. Las piezas pequeñ pequeñas y livianas se mecanizan en transfer rotativas, de las que se pueden encontrar variantes de eje horizontal y vertical, y de mesa giratoria circular ó anular. 36 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS La precursora de las má máquinas transfer rotativas es la de mesa fija, que en realidad no se la considera transfer pues no se transfiere la pieza, pieza, la cual permanece fija sobre un soporte fijado a una bancada comú común en la que se ubican varias unidades operadoras autó autónomas. Estas unidades mecanizan a la vez una ó varias superficies de la pieza, exceptuando la cara en contacto con el soporte (lo que constituye un defecto de estas má máquinas), y el posicionado de la pieza, el inicio del ciclo productivo, y el retiro de la misma una vez terminada, debe ser efectuado por un operador calificado. Son de mediano costo, y pueden utilizarse con gran rendimiento en fabricaciones de series medianas. 37 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS Máquina de mecanizado automá automático de mesa fija 38 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS Una variante de estas má máquinas son aquellas que cuentan con mesa giratoria circular, en la cuales la pieza se coloca sobre un soporte situado sobre una mesa circular, que perió periódicamente brinda una fracció fracción de giro, situando a la pieza sucesivamente en diferentes puestos de trabajo, delante de las unidades operadoras. La mesa tiene un giro perió periódico de 180° 180°, situando a la pieza en dos posiciones: una, de mecanizado, y otra, de carga y descarga. Los movimientos de la mesa se encuentran sincronizados con los de las tres unidades operadoras. 39 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS Máquina de mecanizado automá automático de mesa giratoria 40 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS Máquina de mecanizado automá automático de mesa giratoria de 5 estaciones 41 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS Otra variante es las má máquinas que poseen mesa giratoria anular, en la cual las piezas se colocan sobre una mesa que gira respecto de una columna central fija donde se sujetan las unidades operadoras. En lo demá demás, el sistema es muy similar al de las má máquinas rotativas con mesa circular. Las unidades operadoras deslizan sobre las caras verticales de la columna central. 42 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS Máquina de mecanizado automá automático de mesa giratoria anular 43 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS 44 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS 45 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS 46 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS 47 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS 48 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS 49 MAQUINAS TRANSFER ROTATIVAS 50 MAQUINAS TRANSFER LINEALES Para resolver los inconvenientes de mecanizar en esquema transfer piezas de gran tamañ tamaño, con gran cantidad de operaciones, y en todas sus caras, se tienen las má máquinas transfer de desplazamiento lineal. En ellas, se puede girar la pieza a la posició posición que má más convenga para su mecanizado, y los puestos de trabajo son totalmente independientes entre sí sí, salvo la cinta continua que traslada las piezas a cada estació estación de trabajo. Actualmente, el uso de transfer lineales se está está extendiendo a la fabricació fabricación de medianas series de piezas no tan voluminosas ó pesadas. 51 MAQUINAS TRANSFER LINEALES Máquina transfer lineal de cuatro estaciones de trabajo activo y ocho unidades operadoras 52 MAQUINAS TRANSFER LINEALES 53 MAQUINAS TRANSFER: COMPONENTES Aspecto tí típico de una unidad operadora 54 MAQUINAS TRANSFER: MOVIMIENTO DE AVANCE Unidad operadora de comando mecá mecánico con motores de avance lento y rá rápido 55 MAQUINAS TRANSFER: MOVIMIENTO DE AVANCE Sistema de avance hidrá hidráulico 56 MAQUINAS TRANSFER: BASES Y MONTANTES Distintos tipos de bases y montantes 57 MAQUINAS TRANSFER: BASES Y MONTANTES Distintos tipos de bancadas de una transfer rotativa A: Horizontal B: Vertical C: Mesa giratoria 58 MAQUINAS TRANSFER: TRASLACION AUTOMATICA Dentro del sistema de traslació traslación automá automática, se tienen dos mecanismos diferentes: el sistema de traslació traslación propiamente dicho (con varias formas constructivas diferentes), y el mecanismo de posicionamiento, ya que el problema fundamental de la traslació traslación es la repetibilidad del posicionamiento, que en definitiva dará dará la precisió precisión requerida y la igualdad entre piezas. En general, el posicionamiento se logra por medio de un sistema de cono macho y hembra, en el cual el cono hembra se encuentra sobre el plato ó mesa de trabajo, y por medio de un accionamiento hidrá hidráulico ó neumá neumático se acciona el cono macho, fijando de esta forma el plato ó mesa, lográ lográndose precisiones del orden de las centé centésimas de milí milímetro. 59 MAQUINAS TRANSFER: TRASLACION AUTOMATICA Corte del mecanismo de posicionamiento Vista de las guí guías de traslació traslación, perno de centrado, bloqueo y cilindro hidrá hidráulico 60 MAQUINAS TRANSFER: TRASLACION AUTOMATICA a) Traslació Traslación mediante cadenas con porta montajes (transfer lineales) ⇒ en este sistema una cadena tiene fijados porta montajes a los cuales se les adosan los montajes donde se colocan las piezas. Dichos porta montajes tienen una clavija cónica para conseguir la repetibilidad del posicionamiento. El movimiento de la cadena se consigue por medio de una corona acoplada a un reductor. En esta forma de traslació traslación hay estaciones especiales donde la pieza puede girar. 61 MAQUINAS TRANSFER: TRASLACION AUTOMATICA b) Traslació Traslación mediante tornillo sin fin y cadena cinemá cinemática de piñó n y cremallera (transfer lineales) ⇒ por medio de un piñón grupo moto reductor, se accionan los sin fines que a travé través de coronas imprimen rotació rotación a los piñ piñones que mueven a la cremallera, sobre la cual se encuentra solidarios los porta montajes. La distancia entre piñ piñones debe ser mayor que la longitud de la cremallera. 62 MAQUINAS TRANSFER: TRASLACION AUTOMATICA c) Traslació Traslación mediante barra longitudinal de movimiento alternativo y dispositivos de ganchos tipo criquet (transfer lineales) ⇒ el movimiento alternativo se consigue con cilindros hidrá hidráulicos, los que al avanzar, desplazan los porta montajes de una estació estación a la siguiente. Estos porta montajes, a veces, está están provistos de ruedas deslizantes sobre rieles. Al retroceder, se desacoplan y las piezas quedan en su posició posición de trabajo. Para que ello suceda, la barra debe poseer un mecanismo de ganchos, y la carrera del pistó pistón debe ser igual a la distancia entre estaciones. 63 MAQUINAS TRANSFER: TRASLACION AUTOMATICA Traslació Traslación mediante movimiento alternativo con y sin ruedas deslizantes 64 MAQUINAS TRANSFER: TRASLACION AUTOMATICA d) Traslació Traslación mediante cilindro neumá neumático (transfer rotativas) ⇒ en las má máquinas rotativas, el giro de la mesa se produce, generalmente, por el movimiento de un pistó pistón neumá neumático interior a la unidad. Este pistó pistón acciona una cremallera haciendo girar el plato, y cuando se llega a la posició posición deseada se traba por dispositivos de bloqueo adecuado. El pistó pistón puede ser accionado tambié también en forma hidrá hidráulica. 65 MAQUINAS TRANSFER: TRASLACION AUTOMATICA e) Rotació Rotación mediante mecanismo de cruz de Malta (transfer rotativa) ⇒ el sistema consta de una mesa giratoria (M), donde se colocan las piezas, y de un plato (P) conducido por un motor reductor que tiene en su superficie superior dos tetones (1 y 2), con rodillos en sus extremos. La mesa (M) tiene caladas en su superficie inferior canaletas dispuestas en forma de cruz, de un ancho tal que permita el pasaje de los tetones, y que puedan deslizar dentro de ellas. El plato conductor (P) arrastrará arrastrará a la mesa giratoria conducida (M) de la siguiente manera: 66 MAQUINAS TRANSFER: TRASLACION AUTOMATICA Mecanismo de rotació rotación de cruz de Malta 67 MAQUINAS TRANSFER: COMPLEMENTOS Estaciones de giro y vuelco Cuando terminada la elaboració elaboración de superficies expuestas a la unidades operadoras, es necesario elaborar las restantes, se recurre al giro y/o vuelco de la pieza. Las estaciones de giro tienen accionamiento hidrá hidráulico. Cuando la pieza es voluminosa ó de forma complicada, es más difí difícil la combinació combinación de movimientos. Sin embargo, siempre es conveniente su instalació instalación, de manera de evitar la retoma, ya que de realizarse ésta se deberí debería interrumpir la línea en dos ó más tramos, utilizando mayor mano de obra. 68 MAQUINAS TRANSFER: COMPLEMENTOS Operaciones de control En estaciones destinadas al control, diversos dispositivos atacan la pieza con calibres de profundidad, calibres tapó tapón, calibres herradura, etc. Se controla que todas las medidas se cumplan y que todas las operaciones anteriores se vengan realizando, realizando, puesto que pueden suceder roturas de herramientas ó de porta herramientas. En general, la má máquina da una señ señal que indica el posible inconveniente y detiene la operació operación hasta tanto no se soluciones. En lí líneas muy importantes, existen estaciones duplicadas e inclusive varias consecutivas, de manera de poder realizar desví desvíos de la producció producción para efectuar mantenimiento de dichos sectores. 69 MAQUINAS TRANSFER: COMPLEMENTOS Eliminació Eliminación de virutas Debido al considerable nú número de herramientas en operació operación la cantidad de virutas es del orden de 50 a 100 Kg. por hora de trabajo. Por lo tanto, es necesario un sistema continuo de eliminació eliminación de virutas. Este sistema continuo generalmente toma la forma de un transportador subterrá subterráneo y paralelo a la má máquina, que conduce las virutas a un silo, para despué después prensarlas, empaquetarlas y enviarlas a la fundició fundición. 70 MAQUINAS TRANSFER: VENTAJAS Y DESVENTAJAS Ventajas - En un instante dado, se está están elaborando varias piezas. - Reducció Reducción de los tiempos muertos y evitar las retomas. - Durante el tiempo principal, puede efectuarse la carga, sujeció sujeción y descarga de la pieza. - Disminució Disminución de los tiempos de control (estaciones propias). - En una estació estación, la pieza se puede trabajar desde varias caras en forma simultá simultánea. - Posibilidad de utilizar husillos mú múltiples. - Disminució Disminución de piezas defectuosas, de mano de obra especializada (solo para carga y descarga), de área ocupada y de tolerancias de fabricació fabricación. - Eliminació Eliminación de piezas en espera de ser mecanizadas. 71 MAQUINAS TRANSFER: VENTAJAS Y DESVENTAJAS - Mejoramiento de las condiciones de trabajo, dado que la posició posición de trabajo del operador es sentado, y su ubicació ubicación frente a la má máquina es regulable - Carga automá automática por magazine ó cargador a vibració vibración para series largas, lo cual libera enteramente el operador. Desventajas - Poca flexibilidad para posibilitar cambios de modelo, pues es muy difí difícil reordenar las estaciones de maquinado para realizar diferentes secuencias, si el producto quedara obsoleto ó si se requiere algú algún cambio de mix de producció producción. - Costo inicial de la instalació instalación alto y demora en la entrega. 72 MAQUINAS TRANSFER: PIEZAS TIPICAS - Blocks de motores, tapas de cilindros y pistones - Carcasas para cajas de velocidades y motores elé eléctricos - Balancines - Tapas de alternadores - Canillas y griferí grifería en general - Válvulas esclusas y de seguridad 73
