Procesos de Manufactura II: Torno y Mecanismos

PROCESOS DE MANUFACTURA II
INTRODUCCION
1
1.1
MECANISMO
2
1.2
CINEMÁTICA
4
1.3
MAQUINAS-HERRAMIENTAS
6
2
TORNO
8
2.1
TIPO DE TORNO
8
2.1.1 TORNO PARALELO
8
2.1.2 TORNO COPIADOR
9
2.1.3 TORNO REVOLVER
10
2.1.4 TORNO AUTOMATICO
10
2.1.5
TORNO VERTICAL
11
2.1.6
TORNO CNC
11
2.1.7 OTROS TIPOS DE TORNOS
14
2.2
15
CINEMATICA DE UN TORNO PARALELO
3.- VELOCIDAD DE CORTE.
19
3.1 CÁLCULO DE LA VELOCIDAD (r/min).
19
3.2 CÁLCULO DE AVANCE (r/min).
20
1
MAQUINAS-HERRAMIENTAS
Introducción.
Tomando en cuenta el acelerado cambio tecnológico, y que el periodo de tiempo
para la sustitución de la tecnología ha cambiado considerablemente, se hace
necesario que a quien está dentro de la industria metal-mecánica domine los
factores que han persuadido la evolución de las máquinas-herramientas por
arranque de viruta, siendo un factor importante, el avance en el estudio de nuevos
materiales para la elaboración de herramientas, que han permitido elevar
considerablemente la velocidad de corte.
Teniendo un mayor conocimiento de los problemas, y el desarrollo de técnicas
analíticas que permite un adecuado diseño que ofrezcan posibilidades de
optimización de los proyectos
.
Además de estos factores puramente técnicos hay otros, los relacionados con la
capacitación del capital humano que han determinado de alguna forma el
desarrollo del trabajo en las máquinas-herramientas y la mejora continua.
Entre estos aspectos destacan la consideración de las estadísticas de piezas, los
sistemas de fabricación y las exigencias desde puntos de vista de seguridad. Hoy
nos es posible por la evolución de la capacidad de arranque de viruta, pasar de
velocidades del orden de cinco metros por minuto, que se efectuaban a principios
del siglo pasado, a velocidades de 40 m x min. Ello conlleva consecuencia, en las
máquinas-herramientas, un incremento de la velocidad, extensión de la gama de
velocidades, aumento de la potencia de las máquinas e incremento de su
capacidad.
La mejora en acabados y su reducción de tiempos de maquinado, así como la
exactitud de los maquinados, es un ingrediente importante para poder establecer
ajustes de gran precisión, los cuales son logrados principalmente, con
mecanismos fortalecidos y estabilidad térmica. Un dispositivo de compensación, lo
encontramos en el huesillo de bolas.
A principios del siglo pasado, los avances de las máquinas-herramientas, se
efectuaban a través de un dispositivo que consistía, en una tuerca de cuerda acme
o cuadrada, elaborada en fierro colado o en bronce, el husillo se fabricaba en
acero grado maquinaria. En la actualidad las maquinas CNC y algunas otras de
2
alta velocidad de avance, se manufacturan con husillo de bolas, esto consta de un
cilindro, que en su interior contiene varias balas esféricas de acero templado y
rectificado, por su parte el husillo, aparentemente se ve como si fuese de cuerda
acme, pero no lo es así, la fabricación de estos hilos, tienen cierto radio, tanto en
los valles como en las cresta.
MECANISMO: Es el acoplamiento de dos o más elementos que nos permiten
modificar una fuerza, una velocidad y/o un movimiento de entrada a otros
diferentes de salida. Estos mecanismos van colocados o sujetos sobre ejes de
transmisión
Los mecanismos nos ayudan a modificar el movimiento circular a lineal, o a uno
alternativo, reducir la velocidad o aumentarla.
Ejemplo de algunos mecanismos: El engrane de veinte dientes ensamblado con
uno de diez. El de veinte dientes es la entrada y por consiguiente el de diez es la
salida, esto nos indica que la velocidad se aumentara al doble y si el de diez fuese
la que entra, la velocidad seria de un medio.
El juego de poleas es un mecanismo que permite aumentar la fuerza
MECANISMO DE BIELA-MANIVELA: Es un mecanismo que transforma el
movimiento rotatorio en movimiento lineal.
Cuando la manivela gira la biela retrocede y avanza, este es un movimiento
alternativo.
La distancia que se ha desplazado la biela depende de la longitud de la manivela.
La biela se desplaza el doble de la longitud de la manivela.
LEVAS: Este mecanismo también transforma el movimiento rotatorio en lineal.
Una leva es un trozo de metal con una forma especial que se sujeta en un eje.
Un rodillo de leva es un mecanismo diseñado para subir y bajar mientras sigue la
forma o perfil de la leva. Se puede mantener firmemente por medio de la gravedad
o por medio de la acción de un muelle.
El perfil de una leva determina la distancia recorrida por su rodillo.
ENGRANAJES: Rueda o cilindro dentado empleado para transmitir un movimiento
giratorio o alternativo desde una parte de una máquina a otra. Un conjunto de dos
o más engranajes que transmite el movimiento de un eje a otro se denomina tren
de engranajes. Los engranajes se utilizan sobre todo para transmitir movimiento
giratorio, pero usando engranajes apropiados y piezas dentadas planas pueden
transformar movimiento alternativo en giratorio y viceversa.
3
El engranaje más sencillo es el engranaje recto, una rueda con dientes paralelos
al eje tallados en su perímetro. Los engranajes rectos transmiten movimiento
giratorio entre dos ejes paralelos. En un engranaje sencillo, el eje impulsado gira
en sentido opuesto al eje impulsor. Si se desea que ambos ejes giren en el mismo
sentido se introduce una rueda dentada denominada 'rueda loca' entre el
engranaje impulsor o motor y el impulsado. La rueda loca gira en sentido opuesto
al eje impulsor, por lo que mueve al engranaje impulsado en el mismo sentido que
éste.
Cálculo de la relación de transmisión de un tren de engranaje simple:
Número de dientes del engranaje motriz / número de dientes del engranaje
arrastrado
TORNILLO SIN FIN Y RUEDA HELICOIDAL: El tornillo sin fin de la rueda
helicoidal transmite el movimiento entre ejes que están en ángulo recto.
Un engranaje helicoidal tiene solo un diente con forma de hilo de rosca.
Cuando el tornillo sin fin da una vuelta completa, solo gira un diente de la rueda
helicoidal, ósea, para hacer que la rueda helicoidal de una vuelta completa, el
tornillo sin fin tiene que girar el número de veces que dientes tiene la rueda
helicoidal.
Cálculo de la relación de transmisión:
Número de dientes del tornillo sin fin / número de dientes de la rueda helicoidal
El movimiento de giro de algunas lavadoras, el motor con ayuda de polea,
engrane y cremallera, cambia de un movimiento circulatorio a uno lineal y de
lineal a uno alternativo.
4
1.2 CINEMÁTICA
Conjunto de elementos mecánicos unidos entre sí por medio de acoplamientos
esféricos o cilíndricos. El objeto de una cadena cinemática consiste en transformar
un movimiento determinado en otro, de tipo distinto, según una ley deseada.
Ejemplos de mecanismos de este tipo son: el conjunto nivela, que transforma el
movimiento alternativo del pistón en la rotación de la manivela; el sistema levavarilla-balancín, que transforma el giro de la leva en la traslación alternativa
oscilatoria de la válvula; el cuadrilátero articulado, muy extendido en las
suspensiones de los automóviles, etc. Durante el proyecto de una cadena
cinemática se determina primeramente el esquema de los elementos,
considerándolos rígidos y sin masa, que satisfacen las condiciones requeridas.
Únicamente en una fase posterior se introducen las masas y los demás
parámetros necesarios para el estudio dinámico.
5
6
1.3 MAQUINAS-HERRAMIENTAS
Máquina, es un conjunto de elementos móviles y fijos cuyo funcionamiento han
sido diseñados para facilitar tareas, minimizar esfuerzos físicos, reducir tiempos,
elaborar o transformar metales ferrosos, no ferrosos, polímeros, maderas, y
algunos otros tipos de materiales que se puedan sujetar a la maquinaria, y así
tener un producto de forma y dimensiones requeridas.
Las máquinas transforman la energía, en movimientos, esto con el fin de obtener
un trabajo
Hay máquinas que hoy en día llamamos simples, pero que aun en la actualidad
siguen siendo la base del diseño y el trabajo de las maquinas
Maquinas simples:
Brazo de palanca
Rueda
Plano inclinado
Polea simple
Juego de poleas
CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS-HERRAMIENTAS
De forma universal se dividen en dos grandes clases, las de arranque de viruta y
las de sin arranque de viruta
MÁQUINAS-HERRAMIENTA. Con arranque de viruta (rebaba) desarrollan su
labor mediante un utensilio o herramienta de corte convenientemente perfilada y
afilada que se pone en contacto con el material a trabajar produciendo en éste un
cambio de forma y dimensiones deseadas mediante el arranque de partículas
Máquinas por arranque de viruta (Rebaba)
- Tornos paralelo, tornos revólver y automáticos. Tornos especiales.
- Fresadoras.
- Mandriladoras
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- Taladros.
- Generadoras de engranes
- Roscadoras.
- Cepillos
- Escoplo
- Brochadoras.
- Centro de maquinados
- Torno CNC
1. Arranque de grandes porciones de material:
- Cizalla.
- Tijera.
- Guillotina
B) Máquinas herramientas sin arranque de viruta:
- Prensas mecánicas, hidráulicas y neumáticas.
- Forja.
- Prensas
- Laminadoras
- Roladora de tubos.
- Roladora de placas
- Estiradoras de alambre.
- Cabeceadoras
- Dobladoras
Clasificación de las maquinas herramientas por su movimiento al realizar su
trabajo
Las máquinas-herramienta se distinguen principalmente por las funciones que
desempeñan, así como el tipo de piezas que pueden producir y en general se
pueden dividir tomando en consideración los movimientos que efectúan durante el
maquinado de las piezas, y esta clasificación es:
Movimiento rotativo
Movimiento rectilíneo
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TORNO
Se denominan tornos a un conjunto de máquinas-herramientas que permiten
mecanizar piezas en su contorno. Estas máquinas-herramientas operan haciendo
girar la pieza a trabajar sujeta en el cabezal fijo ( chuck ) mientras una o varias
herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance
contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones
tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución
Industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial
de mecanizado.
La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas
guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z;
sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la
pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado carro auxiliar que se
puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la torreta portaherramientas.
Cuando el carro principal desplaza la herramienta a lo largo del eje de rotación,
produce el cilindrado de la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de
forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la operación
denominada careado o refrentado.
Los tornos copiadores, automáticos y de control numérico llevan sistemas que
permiten trabajar a los dos carros de forma simultánea, consiguiendo cilindrados
cónicos y esféricos. Los tornos paralelos llevan montado un tercer carro, de
accionamiento manual y giratorio, llamado carro auxiliar
Tipos de tornos
Actualmente se utilizan en la industria de mecanizado, varios tipos de tornos, cuya
aplicación depende de la cantidad de piezas a mecanizar, su complejidad y la
envergadura de las piezas.
Torno paralelo
Caja de velocidades y avances de un torno paralelo.
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El torno paralelo, es el tipo de torno que evolucionó partiendo de los tornos
antiguos cuando se le fueron incorporando nuevos equipamientos que lograron
convertirlo en una de las máquinas herramientas más importante que han existido.
Sin embargo, en la actualidad este tipo de torno está quedando relegado a realizar
tareas poco importantes, a utilizarse en los talleres de aprendices y en los talleres
de mantenimiento para realizar trabajos puntuales o especiales.
Para la fabricación en serie y de precisión han sido sustituidos por tornos
copiadores, revólver, automáticos y de CNC. Para manejar bien estos tornos se
requiere la pericia de profesionales muy bien calificados, ya que el manejo manual
de sus carros puede ocasionar errores a menudo en la geometría de las piezas
torneadas
Torno copiador
Esquema funcional de torno copiador.
Se llama torno copiador a un tipo de torno que operando con un dispositivo
hidráulico y electrónico permite el torneado de piezas de acuerdo a las
características de la misma siguiendo el perfil de una plantilla que reproduce una
réplica igual a la guía.
Este tipo de tornos se utiliza para el torneado de aquellas piezas que tienen
diferentes escalones de diámetros, que han sido previamente forjadas o fundidas y
que tienen poco material excedente. También son muy utilizados estos tornos en
el trabajo de la madera y del mármol artístico para dar forma a las columnas
embellecedoras. La preparación para el mecanizado en un torno copiador es muy
sencilla y rápida y por eso estas máquinas son muy útiles para mecanizar lotes o
series de piezas que no sean muy grandes.
Las condiciones tecnológicas del mecanizado son comunes a las de los demás
tornos, solamente hay que prever una herramienta que permita la evacuación de
la viruta, un sistema de lubricación y refrigeración eficaz al filo de la herramienta.
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Torno revólver
Operaria manejando un torno revólver.
El torno revólver es una variedad de torno diseñado para mecanizar piezas sobre
las que sea posible el trabajo simultáneo de varias herramientas con el fin de
disminuir el tiempo total de mecanizado. Las piezas que presentan esa condición
son aquellas que, partiendo de barras, tienen una forma final de casquillo o similar.
Una vez que la barra queda bien sujeta mediante pinzas o con un plato de garras,
se va taladrando, mandrinando, roscando o escariando la parte interior
mecanizada y a la vez se puede ir cilindrando, refrentando, ranurando, roscando y
cortando con herramientas de torneado exterior.
El torno revólver lleva un carro con una torreta giratoria en la que se insertan las
diferentes herramientas que realizan el mecanizado de la pieza. También se
pueden mecanizar piezas de forma individual, fijándolas a un plato de garras de
accionamiento hidráulico.
Torno automático
Se llama torno automático a un tipo de torno cuyo proceso de trabajo está
enteramente automatizado. La alimentación de la barra necesaria para cada pieza
se hace también de forma automática, a partir de una barra larga que se inserta
por un tubo que tiene el cabezal y se sujeta mediante pinzas de apriete hidráulico.
Estos tornos pueden ser de un solo husillo o de varios husillos:
•
Los de un solo husillo se emplean básicamente para el mecanizado de
piezas pequeñas que requieran grandes series de producción.
11
•
Cuando se trata de mecanizar piezas de dimensiones mayores se utilizan
los tornos automáticos multihusillos donde de forma programada en cada
husillo se va realizando una parte del mecanizado de la pieza. Como los
husillos van cambiando de posición, el mecanizado final de la pieza resulta
muy rápido porque todos los husillos mecanizan la misma pieza de forma
simultánea.
La puesta a punto de estos tornos es muy laboriosa y por eso se utilizan
principalmente para grandes series de producción. El movimiento de todas las
herramientas está automatizado por un sistema de excéntricas y reguladores
electrónicos que regulan el ciclo y los topes de final de carrera.
Un tipo de torno automático es el conocido como "tipo suizo", capaz de mecanizar
piezas muy pequeñas con tolerancias muy estrechas.
Torno vertical
Torno vertical.
El torno vertical es una variedad de torno, de eje vertical, diseñado para
mecanizar piezas de gran tamaño, que van sujetas al plato de garras u otros
operadores y que por sus dimensiones o peso harían difícil su fijación en un torno
horizontal.
12
Los tornos verticales no tienen contrapunto sino que el único punto de sujeción de
las piezas es el plato horizontal sobre el cual van apoyadas. La manipulación de
las piezas para fijarlas en el plato se hace mediante grúas de puente o polipastos.
Torno CNC
El torno CNC es dirigido mediante control numérico por computadora.
Ofrece una gran capacidad de producción y precisión en el mecanizado por su
estructura funcional y porque la trayectoria de la herramienta de torneado es
controlada por un ordenador que lleva incorporado, el cual procesa las órdenes de
ejecución contenidas en un software que previamente ha confeccionado un
programador conocedor de la tecnología de mecanizado en torno. Es una máquina
que resulta rentable para el mecanizado de grandes series de piezas sencillas,
sobre todo piezas de revolución, y permite mecanizar con precisión superficies
curvas coordinando los movimientos axial y radial para el avance de la
herramienta.
Piezas de ajedrez mecanizadas en un torno CNC.
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La velocidad de giro de cabezal porta piezas, el avance de los carros longitudinal y
transversal y las cotas de ejecución de la pieza están programadas y, por tanto,
exentas de fallos imputables al operario de la máquina.
Otros tipos de tornos
Además de los tornos empleados en la industria mecánica, también se utilizan
tornos para trabajar la madera, la ornamentación con mármol o granito.
El nombre de "torno" se aplica también a otras máquinas rotatorias como por
ejemplo el torno de alfarero o el torno dental. Estas máquinas tienen una
aplicación y un principio de funcionamiento totalmente diferente a los tornos
descritos en este artículo.
14
PARTES DE UN TORNO PARALELO
•
Bancada: sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte
superior lleva unas guías por las que se desplaza el cabezal móvil o
contrapunto y el carro principal.
15
Caja Norton: contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y
las unidades de avance, el husillo, el selector de velocidad, el selector de unidad
de avance y el selector de sentido de avance. Además sirve para soporte y dar
rotación a lo procesado, por medio del husillo. Motriz
Contrapunto: el contrapunto es un dispositivo que con ayuda del punto giratorio
nos sirve de apoyo para poder cilindra, sin que el material pierda su centro,
previamente localizado. También sujeta el portabrocas, o colocamos directamente
las brocas con vástago cónico, y de esta manera realizar barrenos en el centro
del material a maquinar. El contrapunto se desliza a lo largo de la bancada para
fijarse en la posición requerida.
Carro longitudinal: Es el carro principal se desliza a lo largo de la bancada y es
el que permite realizar los cortes cilindrados y las medidas a lo largo de las piezas.
En su parte inferior lateral tiene una caja de mecanismos, que nos permite
accionar, el avance manual y automático longitudinal, el avance automático y
manual del carro transversal.
Carro trasversal: Está montado sobre el carro longitudinal y se mueve en forma
perpendicular a la banca, esto nos ayuda a efectuar los cortes de refrentado y da
las medidas de los diámetros.
Carro auxiliar: Esté carro está soportado por el carro transversal, y tiene un giro de
180°. Este elemento esta implementado en el torno para hacer cortes cónicos,
chaflanes, tanto exteriores como interiores y realizar ajustes longitudinales
Torreta. Este elemento está situado sobre el carro auxiliar y es el que sostiene las
herramientas de corte, se puede girar los 360° y ajustar el ángulo tangencial
requerido.
Mandril principal: En el cabezal giratorio insertamos el plato de garras o una
barra de punto y de esta manera podemos sujetar la pieza a mecanizar.
Dispositivos o equipo auxiliar para un mejor funcionamiento en el procesamiento
de maquinados
Se requieren ciertos accesorios, como sujetadores para la pieza de trabajo,
soportes y portaherramientas. Algunos accesorios comunes incluyen:
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Chuck universal: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal y transmite el
movimiento.
Chuck independiente: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal a través de una
superficie ya acabada. Son mecanizadas para un diámetro específico no siendo
válidas para otros.
Punto de centros: soportan la pieza de trabajo en el cabezal y en la contrapunta.
Perno de arrastre: Se fija en el plato del torno y en la pieza de trabajo y le
transmite el movimiento a la pieza cuando está montada entre centros.
Luneta fija: soporta el extremo extendido de la pieza de trabajo cuando no puede
usarse la contrapunta.
Luneta móvil: se monta en el carro longitudinal y permite soportar piezas de
trabajo largas cerca del punto de corte.
Plato de arrastre: para amarrar piezas de difícil sujeción.
Herramientas utilizadas en el torneado.
Hay una gran gama de herramientas para utilizarse en los procesos de
maquinado, en la máquina herramienta TORNO, alguna de ellos son:
BURILES DE ACERO RAPIDO: EL Buril se afila de acuerdo al trabajo que se va a
efectuar
PASTILLAS SOLDABLES DE CARBURO
Izquierda, derechas, de punta, curvadas derechas, curvadas izquierdas,
curvada interiores, cuchillas largas y cortas.
Pastillas intercambiables (insertos)
Cuchillas para cortes
Cuchillas para ranurado
Barra de interiores
Broca de centros
Brocas con sanco recto, destalonado
Brocas con sanco cónico
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Moleteador
Tarrajas para cuerda
Machuelos
HERRAMIENTAS DE CORTE
Las herramientas de corte deben tener las siguentes características: Dureza,
tenacidad, resistencia a la temperatura y a la fricción, esto es con el fin de resistir
al maximo el desgaste, que pueda tener al accionar en el arranque de viruta.
Herramienta de metal duro soldada.
Las herramientas de torneado se diferencian por dos factores, el material del que
están constituidas y el tipo de operación que realizan. Según el material
constituyente, las herramientas pueden ser de acero rápido, metal duro soldado o
plaquitas de metal duro intercambiables.
La tipología de las herramientas de metal duro está normalizada de acuerdo con el
material que se mecanice, puesto que cada material ofrece resistencia diferente.
El código ISO para herramientas de metal duro se recoge en la tabla más abajo.
Cuando la herramienta es de acero rápido o tiene la plaquita de metal duro
soldada en el portaherramientas, cada vez que el filo se desgasta hay que
desmontarla y afilarla correctamente con los ángulos de corte específicos en una
afiladora. Esto a lenta el trabajo ya que la herramienta se tiene que enfriar
constantemente y verificar que el Angulo de incidencia del corte esté correcto
Por ello, cuando se mecanizan piezas en serie lo normal es utilizar
portaherramientas con plaquitas intercambiables, que tienen varias caras de corte
de usar y tirar y se remplazan de forma muy rápida.
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3.- VELOCIDAD DE CORTE.
La velocidad de corte: Es el tiempo que tarda en dar una vuelta el material que se
está trabajado. Esta definición va de acuerdo si el material gira o se tomaría en
función de la herramienta si es la que gira. La velocidad de corte se expresa en
pies o en metros por minuto.
Velocidades y avance para corte.
La velocidad a la cual gira la pieza o la herramienta de trabajo, es un factor
importante y puede influir en el volumen de producción y en la vida de la
herramienta de corte. Una velocidad muy baja en el torno ocasionará pérdidas de
tiempo; una velocidad muy alta hará que la herramienta se desafile o despostille
se perderá tiempo para volver a afilarla. Por ello, la velocidad de corte y el
avance, deben ser los adecuados según el material de la pieza y el tipo de
herramienta, así como el estado físico de la maquinaria
Se han efectuado varios estudios y ensayos a diversos tipos de acero. Para
obtener una tabla, totalmente confiable.
Material
Acero de
máquina
Acero de
herramienta
Hierro fundido
Bronce
Aluminio
Refrendado, torneado, rectificación
Desbastado
Acabado
Roscado
pies/min m/min pies/min m/min pies/min m/min
90
27
100
30
35
11
70
21
90
27
30
9
60
90
200
18
27
61
80
100
300
24
30
93
25
25
60
8
8
18
3.1 CÁLCULO DE LA VELOCIDAD (r/min).
Para poder calcular las velocidades por minuto (r/min) a las cuales se debe ajustar
el torno, hay que conocer el diámetro de la pieza y la velocidad de corte del
material.
Aplique una de las siguientes fórmulas para calcular la velocidad en r/min a la cual
se debe trabajar el torno.
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Cálculo en pulgadas:
RPM=
Vc (pies) X 12
3.1416 X D
.
Ejemplo:
Calcule las r/min requeridas para el torneado de acabado de una pieza de acero
de máquina de 2 pulg. de diámetro (La velocidad de corte del acero de máquina es
de 100):
RPM= 100 X 12 = 190.98 RPM
3.1416 X 2
Cálculo en milímetros.
Las rev/min del torno cuando se trabaja en milímetros se calculan como sigue:
RPM=
RPM=
VC (mts) X 1000 .
3.1416 X D (mm)
VC (mts) X 1000
3.1416 X D (mm)
Ejemplo:
Calcule las r/min requeridas para el torneado de acabado de una pieza de acero
de máquina de 45 mm. de diámetro (la velocidad de corte del acero de máquina es
de 30 m/min).
RPM=
VC (mts) X 1000
3.1416 X D (mm)
RPM=
30 X 1000. = 212.20
3.1416 X 45
AVANCE DEL TORNO.
El avance de un torno se define como la distancia que avanza la herramienta de
corte a lo largo de la pieza de trabajo por cada vuelta del husillo maestro por cada
vuelta completa de la pieza. El avance de un torno paralelo depende de la
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velocidad del tornillo o varilla de avance. Además se controla con los engranes
desplazables, en la caja de engranes de cambio rápido (figura 1)
TABLA 1. AVANCES PARA DIVERSOS MATERIALES CON EL USO DE
HERRAMIENTAS PARA ALTA VELOCIDAD
Desbastado
Acabado
Material
Pulgadas
Milímetros Pulgadas
Milímetros
Acero maquinaria
0.010 0.25 - 0.50 0.003 0.07 - 0.25
0.020
0.010
Acero herramientas
0.010 0.25 - 0.50 0.003 0.07 - 0.25
0.020
0.010
Hierro fundido
0.015 0.40 - 0.065 0.005 - 0.12 0.13 - 0.30
0.025
Bronce
0.015 0.40 - 0.65 0.003 0.07 - 0.25
0.025
0.010
Aluminio
0.015 0.40 - 0.75 0.005 0.13 - 0.25
0.030
0.010
Siempre que sea posible, sólo se deben hacer dos cortes para dar el diámetro
requerido: un corte de desbastado y otro de acabado. Dado que la finalidad del
corte de desbastado es remover el material con rapidez y el acabado de superficie
no es muy importante, se puede usar un avance basto. El corte de acabado se
utiliza para dar el diámetro final requerido y producir un buen acabado de
superficie; por lo tanto, se debe utilizar un avance fino. Para maquinado general,
se recomiendan un avance de 0.010 a 0.015 pulgas. (0.25 a 0.38 mm) para
desbastar y de 0.003 a 0.005 pulga (0.076 a 0.127 mm.) para acabado fino. En la
tabla 2 se indican las velocidades recomendadas para cortar diversos materiales
cuando se utiliza una herramienta de acero de alta velocidad.
Para ajustar el avance del torno.
1. Consulte la placa en la caja de engranes de cambio rápido para seleccionar la
cantidad necesaria de avance. (Tabla 1).
2. Mueva la palanca dentro del agujero que está directamente debajo de la hilera
en la cual se encuentra el avance seleccionado.
3. Siga hacia la izquierda la hilera en la cual se encuentra el avance seleccionado
y ponga las palancas de cambio de avance en las letras indicadas en la palanca.
21
3.3 CÁLCULO DEL TIEMPO DE MAQUINADO.
A fin de calcular el tiempo requerido para maquinar cualquier pieza de trabajo se
deben tener en cuenta factores tales como velocidad, avance y profundidad del
corte. El tiempo requerido se puede calcular con facilidad con la fórmula siguiente:
Tm =
long
.
Ac X RPM
Long: largo del material
Ac: avance de corte
Ejemplo:
Calcule el tiempo requerido para hacer un corte de desbastado, con avance de
0.015 pulg., en una pieza de acero maquinaria de 18 pulg. de longitud por 2 pulg.
de diámetro.
Tm =
RPM=
long
Ac X RPM
.
VC (mm) X
D (mm)
RPM=
90 (mm) X 4.
2
= 180
Tm =
long
.
Ac X RPM
Tm =
18
. =6.6
0.015 X 180
Ejemplo:
Calcule el tiempo requerido para hacer un corte de acabado con avance de 0.10
mm., en una pieza de acero de máquina de 250 mm de longitud por 30 mm. de
diámetro.
22
Tm =
RPM=
Vc ( mm ) X 320.
D (mm)
RPM=
30 ( mm ) X 320.
30
Tm =
long
.
Ac X RPM
Tm =
250
.
0.10 X 320
long
= 320
=7.8
23
.
Ac X RPM
MAQUINA FRESADORA
La fresadora está clasificada como máquina-herramienta por arranque de viruta y
movimiento circular, donde lo que gira es la herramienta, esta puede ser de un
filo (mono filo) o de varias aristas de corte (multifilos) las herramientas son
conocidas como fresas. La herramienta no tiene desplazamiento, los avances los
realiza la mesa, estos movimientos son:
Longitudinal X
Transversal Y
Altitud. Z
La mesa maquinada esta provista con cuatro ranurada en forma T a todo lo
largo, facilita la fijación de mordazas u otros elementos de sujeción de las piezas
y además esta mesa puede avanzar de forma automática, de acuerdo a la
velocidad seleccionada
Movimiento transversal: según el eje Y, que corresponde al desplazamiento
transversal de la mesa de trabajo. Se utiliza básicamente para posicionar la
herramienta de fresar en el lugar correcto.
Movimiento vertical: según el eje Z, que corresponde al desplazamiento vertical de
la mesa de trabajo. Con el desplazamiento de este eje se establece la profundidad
del corte a realizar fresado.
Mediante el maquinado de fresado, podemos realizares, diferentes tipos de
trabajos:
Desbastar
Afina
Ranuras rectas o de forma (T, Colas de milano, cuñeros rectos o escalonados)
Con ayuda de dispositivos podemos efectuar trabajos tan complicados como lo
permita la habilidad del operador o diseñador
24
Partes principales de una maquina fresadora
Mecanismos de la fresadora:
1, motores;
2, caja de cambios de velocidades de giro del cabezal;
3, caja de giro de v e l o c i d a d e s d e a v a n c e ;
4, eje porta-fresas;
5 , m e c a n i s m o s p a r a t r a n s m i t i r e l movimiento automático a la
vertical (subir-Bajar la mesa)
6, mecanismos para transmitir el movimiento a u t o m á t i c o a l c a r r o
transversal;
7 , m e c a n i s m o s p a r a t r a n s m i t i r e l m o v i m i e n t o automático a la mesa
longitudinal.
1
2
4
7
3
1
25
Partes principales de la fresadora horizontal: A, columna; B, cabezal orientable; C,
mesa longitudinal; D, carro transversal; E consola.
26
Clasificación
Las maquinas fresadoras se clasificarse de acuerdo a la orientación del
giro de su eje:
Horizontales.
Verticales
Universales.
Una horizontal utiliza f r e s a s c i l í n d r i c a s q u e s e m o n t a n s o b r e u n e j e
horizontal accionado por el cabezal de la máquina y apoyado por un
extremo sobred i c h o c a b e z a l y p o r e l o t r o s o b r e u n r o d a m i e n t o
s i t u a d o e n e l p u e n t e d e s l i z a n t e llamado carnero. Esta máquina permite
realizar principalmente trabajos de ranurado, con diferentes perfiles o formas
de las ranuras. Cuando las operaciones a realizar lo permiten,
principalmente al realizar varias ranuras paralelas, puede aumentarse la
productividad montando en el eje portaherramientas varias fresas
conjuntamente formando un tren de fresado. La profundidad máxima de una
ranura está limitada por la diferencia entre el radio exterior de la fresa y el radio
exterior de los casquillos de separación que la sujetan al eje porta fresas.
E n u n a fresadora vertical, e l e j e d e l h u s i l l o e s t á o r i e n t a d o
v e r t i c a l m e n t e , perpendicular a la mesa de trabajo. Las fresas de corte se
montan en el husillo y giran sobre su eje. En general, puede desplazarse
verticalmente, tanto husillo, como mesa, lo que permite profundizar el corte.
Hay dos tipos de fresadoras verticales: las fresadoras de banco fijo de bancada y
las fresadoras de torreta o de consola. En una fresadora de torreta, el husillo
permanece estacionario durante las operaciones de c o r t e y l a m e s a
se mueve tanto horizontalmente como verticalmente. En
l a s fresadoras de banco fijo, sin embargo, la mesa se mueve sólo
perpendicularmente al husillo, mientras que el husillo en sí se mueve
paralelamente a su propio eje.
Una fresadora universal tiene un husillo principal para el acoplamiento de
ejes p o r t a h e r r a m i e n t a s h o r i z o n t a l e s y u n c a b e z a l q u e s e a c o p l a
a d i c h o h u s i l l o y q u e convierte la máquina en una fresadora vertical. Su
ámbito de aplicación está limitado principalmente por el costo y por el tamaño de
las piezas que se pueden trabajar. En las fresadoras universales, al igual
que en las horizontales, el puente es deslizante.
27
EJES PRINCIPALES DE UNA FRESADORA
Eje Z de movimiento:
En este eje, que es el que posee la potencia de corte, va montada la
herramienta cortante y puede adoptar distintas posiciones según las
posibilidades del cabezal.
Eje X de movimiento:
Este eje es horizontal y paralelo a la superficie de sujeción de la pieza.
Eje Y de movimiento:
Este eje forma con los ejes Z y X un triedro de sentido directo
VELOCIDAD DE CORTE.
La velocidad de corte: Es el tiempo que tarda en dar una vuelta el material que se
está trabajado. Esta definición va de acuerdo si el material gira o se tomaría en
función de la herramienta si es la que gira La velocidad de corte se expresa en
pies o en metros por minuto.
Velocidades y avance para corte.
La velocidad a la cual gira la pieza o la herramienta de trabajo es un factor
importante y puede influir en el volumen de producción y en la vida de la
herramienta de corte. Una velocidad muy baja en el torno ocasionará pérdidas de
tiempo; una velocidad muy alta hará que la herramienta se desafile o despostille
se perderá tiempo para volver a afilarla. Por ello, la velocidad de corte y el
avance, deben ser los adecuados según el material de la pieza y el tipo de
herramienta, así como el estado físico de la maquinaria
28
Se han efectuado varios estudios y ensayos a diversos tipos de acero. Para
obtener una tabla, totalmente confiable.
Tabla 1
Material
Acero aleado
Acero maq.
Hierro fundido
Bronce
Aluminio
VELOCIDAD DE CORTE FRESADO
Alta velocidad Fresa de carburo
pies/min m/min pies/min m/min
40 70 12 20 150 250 45 75
70 100
21 30 150 250
45 75
50 80
15 25 125 200
40 60
65 120
20 35 200 400 60 120
1000
2000
500 1000 150 300
60 70
Acero de hta
18 20 125 200
300 600
40 60
CÁLCULO DE LA VELOCIDAD (r/min).
Para poder calcular las velocidades por minuto (r/min) a las cuales se debe ajustar
el torno, hay que conocer el diámetro de la pieza y la velocidad de corte del
material.
Aplique una de las siguientes fórmulas para calcular la velocidad en r/min a la cual
se debe graduar la maquina fresadora.
Cálculo en pulgadas:
RPM=
Vc ( pies ) X 12
3.1416 X D
RPM=
Vc ( pies) X 4
D
.
.
Ejemplo:
Calcule las r/min requeridas para el fresado de una pieza de acero de máquina de
2 pulg. de diámetro (La velocidad de corte del acero de máquina es de 100):
RPM=
100 X 4
2
= 20
29
Cálculo en milímetros.
Las rev/min del torno cuando se trabaja en milímetros se calculan como sigue:
RPM=
Vc ( mts ) X 1000
3.1416 X D (mm)
.
Ejemplo:
Calcule las r/min requeridas para el fresado de una pieza de acero de máquina de
45 mm. de diámetro (la velocidad de corte del acero de máquina es de 30 m/min).
RPM=
RPM=
Vc ( mm ) X 320.
D (mm)
30 X 320.
45
= 213.33
Avance de fresadora
El avance se define como la distancia que avanza la herramienta de corte a lo
largo de la pieza de trabajo por cada revolución del husillo. Por ejemplo, si el
fresado está graduado por un avance de 0.008 pulg (0.20 mm), la herramienta de
corte avanzará a lo largo de la pieza de trabajo 0.008 pulg (0.20 mm) por cada
vuelta completa de la pieza. El avance de la mesa depende de la velocidad del
tornillo o varilla de avance. Además, se controla con los engranes desplazables en
la caja de engranes de cambio rápido
TABLA 2. AVANCES POR DIENTE
Desbastado
Material
Pulgadas Milímetros
Acero de máquina
0.010 0.25 - 0.50
0.020
Acero de herramientas 0.010 0.25 - 0.50
0.020
Hierro fundido
0.015 0.40 - 0.065
0.025
Bronce
0.015 0.40 - 0.65
0.025
Aluminio
0.015 0.40 - 0.75
0.030
30
Acabado
Pulgadas
0.003 0.010
0.003 0.010
0.005 - 0.12
0.003 0.010
0.005 0.010
Milímetros
0.07 - 0.25
0.07 - 0.25
0.13 - 0.30
0.07 - 0.25
0.13 - 0.25
Siempre que sea posible, sólo se deben hacer dos cortes para dar el espesor
requerido: un corte de desbastado y otro de acabado. Dado que la finalidad del
corte de desbastado es remover el material con rapidez y el acabado de superficie
no es muy importante, se puede usar un avance basto. El corte de acabado se
utiliza para dar el espesor final requerido y producir un buen acabado de
superficie; por lo tanto, se debe utilizar un avance fino. Para maquinado general,
se recomiendan un avance de 0.010 a 0.015 pulg. (0.25 a 0.38 mm) para
desbastar y de 0.003 a 0.005 pulg (0.076 a 0.127 mm.) para acabado fino. En la
tabla 2 se indican las velocidades recomendadas para cortar diversos materiales
cuando se utiliza una herramienta de acero de alta velocidad.
Para ajustar el avances.
1. Consulte la placa en la caja de engranes de cambio rápido para seleccionar la
cantidad necesaria de avance. (Tabla 2).
31
32
Va = Nd X Cd X rpm
Va = Velocidad e avance
Cd= Corte x diente
Nd = número de dientes de la fresa
Rpm = Rev. Por minuto
Ejemplo
Cuál debe ser la velocidad de avance de una fresa helicoidal de 4 pulgadas y 14
dientes si el material a maquinar es de bronce (120 pies x min)
RPM=
RPM =
Vc ( pies ) X 12
3.1416 X D
.
120 x 12 . = 1440
3.1416 X 4
12.5662
114
Va = Cd X Nd X Rpm
Va = 0.011 X 14 X 114 = 17.556 pulg/min.
CÁLCULO DEL TIEMPO DE MAQUINADO.
A fin de calcular el tiempo requerido para maquinar cualquier pieza de trabajo se
deben tener en cuenta factores tales como velocidad, avance y profundidad del
corte. El tiempo requerido se puede calcular con facilidad con la fórmula siguiente:
Tm = L + 1.5 D / Va
L: largo del material
33
Va: avance de corte
1.5 D = al diametro del cortador y un medio del diametro que no corta pero está
dentro de la longitud
Ejemplo:Y6U7J
Calcule el tiempo requerido para hacer un corte de desbastado, con avance de
0.011 pulg., en una pieza de acero máquina de 12 pulg. de longitud por 2 pulg. de
ancho. Con una herramienta de acero rápido de 4” de diametro, un ancho de
1 1/16 y 14 filos cortantes. La Velocidad de corte es igual 70 pies/min.
Tm =
L
.
Va
RPM=
Vc ( mm ) X 4.
D (mm)
RPM=
90 ( mm ) X 4.
2
Tm =
L + 1.5 D
= 180
.
Va
Va = Cd X Nd X Rpm
Va = 0.011 X 14 X 180 = 22.72 pulg/min
Tm =
19.5
.
=0.8582 min
22.72
Ejemplo:
Calcule el tiempo requerido para hacer un corte de acabado con avance de 0.10
34
mm., en una pieza de acero de máquina de 250 mm de longitud por 30 mm. de
diámetro y 14 dientes
RPM=
Vc ( mm ) X 320.
D (mm)
RPM=
30 ( mm ) X 320.
30
= 320
Va = Cd X Nd X Rpm
Va = 0.011 X 14 X 320 = 49.20 mm/min
Tm =
L
+ 1.5 D
Va
.
Tm =
295
= 5.99 min
.
49.20
35
CEPILLO DE CODO.
El cepillo de es una máquina-herramienta, clasificada por arranque de viruta y
movimiento rectilíneo alternativo, realiza el trabajo de desbaste de pieza con
terminados rectos, estos maquinados pueden ser ángulos, ranura (cuñeros),
placas planeadas, cortes con ángulos rectos (tuercas T), La máquina cepilladora
tiene un carnero horizontal, el cual al frente sostiene un dispositivo porta
herramienta, en este se monta una cuchilla y por medio de una manivela la
herramienta, se mueva verticalmente para que realice la profundidad de corte, el
desprendimiento de material es efectuado por del movimiento horizontal
alternativo del carnero, cuando se desplaza del bastidor hacia la mesa
Partes principales
Carnero
Biela de ajuste de carrera
Carro de ajuste de corte
Porta herramienta
Estructura (bastidor)
Mesa
Carro de avance
Carro de ajuste de altura
Consola de velocidades
Cinética del cepillo de codo.
Para realizar el trabajo estas máquinas deben transformar el movimiento giratorio
del motor eléctrico en movimiento rectilíneo del carro. La transformación se
obtiene mediante un sistema de biela oscilante. A través de un cambio de
velocidades el movimiento giratorio del motor se transmite a un volante (a) que
comanda a una biela oscilante (b), la cual oscila en el perno (d). Este último viene
arrastrado por el movimiento de un botón dela manivela (c) arrojado en una
36
acanaladura del volante (a).El botón de la manivela recorre una trayectoria circular
(i) con movimiento uniforme, y deslizándose en una platina que está en el interior
de la acanaladura de la biela (b), esta transmite a la biela (f) el movimiento alterno del
carro portaherramientas (e).La variación de la amplitud de la carrera de trabajo se obtiene
desviando el botón de la manivela (c) radialmente sobre el volante (a) y transmitiendo el
mando por medio del paso de engranajes cónicos (g). El botón de la manivela (c), que se
desliza con un movimiento circular uniforme, recorre la circunferencia (i) y arrastra la leva
de la biela con movimiento alterno pendular hacia adelante y hacia atrás. La carrera de la
extremidad oscilante de la biela va de derecha a izquierda en el tiempo que necesita el
botón de la manivela para recorrer el arco LMN. La carrera de izquierda a derecha de la
extremidad de la biela se efectúa en el tiempo que necesita el botón de la manivela para
recorrer el arco NOL. Es claro que el tiempo empleado por la extremidad de la biela para
efectuar una carrera de derecha a izquierda es mayor que el tiempo empleado para
efectuar una carrera de izquierda a derecha. Se comprende porque la primera es la que
corresponde al trabajo y la segunda a la carrera en vacío. La desventaja de este sistema
es que su velocidad no es constante a lo largo de la carrera, llega a un máximo y retorna
a cero con un movimiento de desaceleración, lo mismo sucede para el retroceso pero el
movimiento lo hace más rápido.
37
El movimiento alternativo del carnero, es causado por un mecanismo que transforma el
movimiento circular en rectilíneo. Los elementos de este mecanismo son:
Piñón de motor
Volante
Biela
Guías de biela
38
El movimiento de avance lo proporciona la mesa de trabajo por medio de un
dispositivo llamado trinquete, el cual durante la carrera de trabajo (corte) la mesa
no se mueve, pero al retroceso sí lo hace. El avance de la pieza es automático y actúa
cada vez que la herramienta finaliza una pasada
La profundidad de la corte se aproxima con la mesa, la profundidad de pasada se calibra
desde la manivela que se encuentra en el extremo del cabezal, por encima del porta herramienta.
El movimiento de penetración en el cepillo se Logra por medio del ajuste de la mesa de
trabajo.
Planear
Cuñeros ext.
Cortes rectos
39
Desbastar
Cuñero interior
Tuerca T
Angulos
Formas que se realizas en el cepillo
mp = movimiento principal
S = avance
Ret. = retroceso
a = penetración
Herramientas de corte para cepillos de codo
Las herramientas de corte que se usan en los cepillos son semejantes a las que
se usan en los tornos. La figura muestra herramientas de corte para diversas
operaciones de maquinado que se llevan a cabo con el cepillo. La mayor parte de
las herramientas de corte para cepillos sólo necesitan una pequeña cantidad de
desahogo; por lo general de 3 a 5º para desahogo frontal y lateral. Los ángulos de
inclinación laterales varían según el material que se esté maquinando. Para el
acero se usa por lo general de 10 a 15º. El fierro colado necesita de 5 a 10º y el
aluminio de 20 a 30º de inclinación lateral.
40
Los portaherramientas que usan los cepillos de codo también se asemejan a los
de los tornos. Sin embargo, el agujero cuadrado por el que pasa la herramienta es
paralelo a la base en los portaherramientas para cepillo. Con frecuencia se usa el
portaherramientas universal o de base giratoria. Como se ve en la figura el
portaherramientas universal se puede girar para cinco tipos distintos de cortes:
En los cepillos se usan varios tipos de sujetadores de piezas. En cada tipo se
necesita prensar la pieza en forma rígida. Si la pieza se mueve durante una
operación, puede dañar seriamente al cepillo, o al operador.
La mayor parte de las piezas por maquinar en el cepillo se pueden sujetar en una
prensa. Las barras paralelas se usan para soportar a la pieza sobre las quijadas
de la prensa, en sentido paralelo a la mesa y parte inferior de la prensa. También
se utilizan las bridas y los tornillos en T para fijar a las piezas o a las prensas
sobre la mesa de trabajo.
Ajustes del cepillo
Antes y durante las operaciones de cepillado es necesario realizar ciertos ajustes.
Estos ajustes bien realizados nos ayudarán a incrementar la producción.
La mayor parte de las piezas que se maquinan en un cepillo se sujetan con una
prensa, por lo tanto, los procedimientos, preparaciones y operaciones que se
describen a continuación se aplican cuando la pieza se monta en una prensa.
Ajustes del carro
Se deben hacer los ajustes en el carro, antes de maquinar la pieza. Primero se
debe ajustar la longitud de la carrera. Esto se hace haciendo girar el eje de ajuste
de carrera o selector de carrera. La mayor parte de los carros tienen una escala
con un indicador para señalar la longitud de la carrera. Ésta se ajusta cuando el
carro está en su posición extrema de regreso. Por lo general se ajusta a una
pulgada más de la longitud de la pieza que se va a maquinar.
41
El segundo ajuste es para colocar la herramienta. El carro se ajusta de tal modo
que la carrera pase por toda la longitud de la pieza. Para ajustar la posición
correcta del carro, éste debe encontrarse en la posición extrema de la carrera de
regreso.
Ajustes de velocidad y avance
La velocidad de un cepillo es el número de carreras de corte que hace el carro en
un minuto. La que se seleccione para el cepillo depende de lo siguiente:
· Tipo del material que se va a cortar.
· Tipo de herramienta de corte.
· Rigidez de la preparación y de la herramienta de maquinado.
· Profundidad de corte.
· Uso de fluidos de corte.
Existen tablas para determinar el número de dobles carreras recomendables, más
adelante se muestra una de esas tablas.
Avances
El avance en el cepillo es la distancia que recorre la pieza después de cada
carrera de corte. Por lo general, el avance necesario depende de las mismas
variables que determinan las velocidades de corte. Los avances del cepillo de
manivela se regulan mediante una biela de avance.
Cálculo de la producción de un cepillo
Para el cálculo de la producción de la máquina cepilladora es necesario conocer el
número de dobles carreras que se deben realizar, para ello se utiliza la siguiente
fórmula:
n = Vm /(2L)
En donde
n = número de dobles carreras
Vm = velocidad media de la máquina en m/min
L = longitud a cepillar más las longitudes anterior y posterior en metros
La velocidad media de la máquina se puede obtener de la siguiente fórmula o
tabla de datos.
Fórmula para la obtención de la velocidad media
Vm = 2 ((va x vr)/(va + vr))
En donde
42
va = velocidad de trabajo
vr = velocidad de retroceso
Estas se obtienen de dividir la longitud total L (m) entre el tiempo que la máquina
tarda en la carrera de trabajo o de retroceso.
va = L/ta
vr = L/tr
No olvidar que:
L = la + lu + l
la se recomienda = 0.1 m y lu se recomienda = 0.05 m
Tabla para determinar la velocidad de corte (m/min)
Resistencia del acero
Herramientas
40
60
80
Fundición gris
Bronce rojo o latón
Acero HS
16
12
8
12
20
Acero rápido SS
22
16
12
14
30
Para Ñ , s = 1 a 2 mm/dc
Para Ñ Ñ , s = 0.5
vr = 2 va
a =3 s
Elección de dobles carreras
Longitud de carrera en mm
Dobles
carreras
100
200
300
400
28
5.3
10.2
14.2
18.2
52
9.8
19
26.2
33.6
80
15.2
29
41
52
Para calcular el tiempo principal haga lo siguiente:
a) Calcule el número de dobles carreras que serán necesarias para el trabajo de la
pieza por medio de la fórmula.
Z = B/s
43
En donde:
Z es el número de dobles carreras para el trabajo total en la pieza
B es el ancho de la superficie a trabajar en mm (B=b+10)
S es el avance de la máquina
b) Calcule el tiempo que la máquina utiliza en cada doble carrera.
t = ta + tr
En donde:
ta es el tiempo que ocupa la máquina en la carrera de trabajo (min)
tr es el tiempo que ocupa la máquina en la carrera de retroceso (min)
t es el tiempo total de una doble carrera (min)
c) Calcule el tiempo principal de cepillado por medio de la siguiente fórmula.
tp = Z x t
Z, fue calculada en el paso a
t, fue calculado en el paso b
Se recomienda que se elabore un plan de trabajo para fabricar manufacturar una
pieza como la que se muestra en el siguiente dibujo y que posteriormente se
fabrique en el taller HEYDI. Compare el tiempo real con el calculado
teóricamente.
FUERZA Y POTENCIA DE CORTE
La fuerza de corte para realizar las operaciones viene dada por la fórmula:
F = K*p* Av
Dónde:
44
K: Fuerza específica de corte; puede considerarse que cuadruplica la resistencia detracción del
material que se desea mecanizar.
S: Sección de la viruta en mm.
p: Profundidad de pasada.
Av: Avance
La potencia necesaria para el corte, es decir para que este se desarrolle a una velocidad
determinada v, se hallará multiplicando la fuerza por la velocidad.
Pc = F * v
Esta fórmula se transforma en:
Pc = K * p * Av * v . CV
4500 * %
Dónde:
K: Fuerza específica de corte en Kg/mm
p: Profundidad de pasada en mm
Av: Avance en mm
v: Velocidad en m/min
%: Rendimiento de la máquina
Pero a esta potencia necesaria para el corte hay que sumarle la potencia que consume el
rozamiento del carro sobre las guías de la máquina. Esta potencia resultará igual a la fuerza de
rozamiento por la velocidad, es
Pr = Q * f * v
45
Siendo:
Q: El peso del carro y la pieza
F: El coeficiente de rozamiento
v: La velocidad
Poniendo v en m/min, se obtendrá la potencia en CV por la fórmula:
Pr = Q * f * v . = Q * f * v CV
60.75
4500
Por tanto, la potencia total absorbida por la máquina será la potencia absorbida dividida por el
rendimiento, o sea:
Pt = Pc + Pr
Pt = K * p * Av * v + Q * f * v CV
4500 * %
46
El Cepillo Vertical o escopleadora.
Un cepillo vertical es una máquina herramienta diseñada para desprender metal,
moviendo la pieza en línea recta contra una herramienta de un solo filo, se utiliza
para hacer ranuras interiores, como son los cuñeros, estrías y escuadrar barrenos.
Los cuñeros se utilizan en la mayoría de poleas y engranes, para transmitir
movimiento. Las estrías transmiten movimiento y fuerza.
Las máquinas escopleadoras, en su base tiene una mesa de coordenadas, en
cual se le coloca una mesa giratoria, de esta forma obtenemos movimientos en X,
Y, y G, (G giratoria), el carnero se mueve en sentido vertical (Z). Esto hace a la
máquina universal, ya que podemos centrar con exactitud los barrenos y hacer
maquinado de formas complejas.
HERRAMIENTAS:
El cepillo vertical, usar barras brochadoras, que son herramientas diseñadas para este tipo de
maquinas
47
Brochadoras: (brochas)
En una herramienta larga de puntas cortantes, se penetrar en el barreno de la
pieza a trabajar. La altura de cada hilera aumenta en forma progresiva. La altura
variable de los dientes de la Brochadoras permite desprender el material a la
profundidad requerida. El brochado se utiliza para producir superficies internas y
externas, planas e irregulares. El contorno de las aristas cortantes de las brochas
determina la forma de la superficie. El brochado es continuo, con movimientos de
corte rectilíneos, aplicados en la brocha o en la pieza de trabajo.
Las brochas están construidas para movimiento de avance o retroceso en la pieza
de trabajo. Las brochadoras consisten en un sujetador para la pieza de trabajo,
columna de soporte, y un mecanismo para avance de la herramienta o de la pieza
de trabajo; esta se sujeta en dispositivos o se monta en la mesa de la máquina.
El costo de las brochadoras y por la gran variedad de formas, en los talleres
pequeños utilizar barra hechizas. Estas consisten en una barra con un buril en un
extremo, el buril debe llevar la forma y el ancho de la ranura que se requiere, si es
un cuñero el afilado será recto o si es un estriado se le dará la forma contra de la
flecha, una ventaja de usar flechas hechizas, es que cuando la ranura es
demasiada ancha, se puede meter una herramienta angosta e ir abriendo
paulatinamente (cacheteando)
48
3.1 EVOLUCION Y CLACIFICACION DE LAS HERRAMIENTAS
Producción de la Herramienta de Corte (Útil de Corte).
La producción con herramientas de corte se halla en constante evolución, y esta
se puede apreciar por el análisis de las velocidades de corte alcanzadas para un
material en el transcurso del tiempo.
1915 Aceros rápidos 36 m/min.
1932 Carburos 120 m/min.
1968 Carburos recubiertos 180 m/min.
1980Cerámica 300 m/min.
1990 Diamante 530 m/in
Aceros al Carbono.
El acero al carbono, se usó básicamente antes de 1900, su composición química
es aparte del Fe (Hierro), la siguiente aproximadamente:
49
C = (0.65 a 1.35) %.
Mn = (0.15 a 0.40) %.
Si = (0.15 a 0.30) %.
S = (< 0.03) %.
P = (<0.03) %.
Con un endurecimiento hasta de 66 HRC. El filo de corte soportaba una
temperatura crítica de (200 a 250) °C, sin perder sus características de corte.
Aceros Aleados de Corte.
Estos aceros tienen una composición química aproximada a la siguiente:
C = (0.03 a 1.25) %.
Mn = (0.3 a 1.1) %.
Cr = (0.3 a 1.3) %.
W = (0.8 a 5.5) %.
Se usaron antes del año 1900.
Aceros Rápidos (HS’)
Hacia 1898, Taylor, encontró que los aceros aleados de corte, con un porcentaje
igual o mayor al 5% de wolframio (tungsteno), al recibir un tratamiento térmico su
rendimiento se incrementaba considerablemente. Esto dio origen al acero rápido.
En 1906, Taylor, observó que el acero rápido al contener un 19% de W, podía
soportar temperaturas críticas hasta de 650°C, el cobalto permite incrementar la
resistencia a la temperatura, el W, Mo, y Cr elevan la dureza y la resistencia al
desgaste; el Cr, facilita el temple y reduce la oxidación en caliente; el Mo,
disminuye la fragilidad después del revenido.
Valores de los Ángulos de Incidencia y Salida de Viruta.
En el afiliado de las herramientas de corte simple o monofilo de acero al carbono y
de acero rápido (acero de alta velocidad, HSS high speed steel), es necesario
controlar los ángulos de incidencia y de salida de viruta (desprendimiento), de
acuerdo con el material que se vaya a mecanizar. Estos valores son
recomendaciones de las casas fabricantes y cumplen una función orientativa.
En el cuadro siguiente se presentan algunos valores de herramientas de acero
rápido y de metal duro, con el ánimo de diferenciar sus valores
50
HERRAMIENTAS DE CORTE
Clasificación de las herramientas
Las herramientas de corte se pueden clasificar, atendiendo a los materiales
empleados para su construcción, en:
1. Herramientas de acero (al carbono, aleados, de corte rápido).
2. Herramientas de metal duro. (Carburos)
3. Herramientas de cerámica.
4. Herramientas de diamante.
Herramientas de acero al carbono
El principal componente del acero es el carbono. Su aplicación como herramientas
de corte es escasa debido a la dureza y resistencia al desgaste que pierden por el
calentamiento producido, inevitablemente, en el mecanizado. En función del
porcentaje de carbono se pueden encontrar las siguientes herramientas:
1. Matrices y herramientas de corte y embutido, (0,65 a 0,85% de C).
2. Machos de roscar, brocas y fresas, (1 a 1,15% de C).
3. Buriles, rasquetas y herramientas de corte, (1,3% de C).
Herramientas de acero aleado
El acero de estas herramientas se encuentra ligeramente aleado. Existe gran
variedad de herramientas de este tipo, pero, al igual que las de acero al carbono,
no soportan las grandes velocidades de corte por ser poco resistentes a las
temperaturas elevadas.
Herramientas de acero rápido
El acero rápido es un acero aleado con los elementos y composición adecuados
para Lograr un gran número de partículas de carburo, duras y resistentes al
desgaste, mediante tratamiento térmico. A diferencia del resto de los aceros
utilizados en herramientas, el acero rápido mantiene su dureza a altas
temperaturas, permitiendo, por tanto, mayores velocidades de corte en el
mecanizado, teniendo en cuenta que el filo de la herramienta no debe sobrepasar
los 550 ºC. El acero rápido convencional moderno es un acero de herramientas
51
altamente aleado con 0,7 a 1,4% de carbono, cantidad variable de cromo,
molibdeno, tungsteno, vanadio y, en algunos tipos, cobalto.
Las herramientas de acero rápido se presentan en diferentes calidades en función
a su composición química, tratamiento térmico y, en alguna forma del método de
fabricación. Como características principales que se pueden encontrar en las
herramientas de acero rápido cabe destacar:
1. Resistencia a la abrasión. Dicha cualidad la dan los carburos en función del
número de ellos y su composición. Los carburos de vanadio son los más duros y
resistentes al desgaste; de aquí que todos los aceros rápidos lleven este elemento
en mayor o menor proporción.
2. Tenacidad. De los elementos aleados, el molibdeno es el que proporciona al
acero mayor tenacidad, mientras que los aceros rápidos con alto porcentaje en
cobalto son más frágiles. Las fresas y brocas suelen ser de acero al molibdeno,
mientras que en herramientas de torno de corte continuo se emplea más las de
cobalto.
3. Dureza en caliente. La dureza en caliente es la capacidad de soportar elevadas
temperaturas en el filo de corte. El cobalto proporciona al acero rápido mayor
dureza en caliente y estabilidad térmica, permitiendo mayores velocidades de
corte, pero produce un efecto negativo sobre la tenacidad.
4. Afilabilidad. Es la facilidad que presenta una herramienta al afilado de la misma
por amolado. La cantidad de carburos de vanadio dificultan el afilado; así mismo,
los carburos de mayor tamaño son más difíciles de afilar. Añadiendo azufre al
acero se mejora la afilabilidad.
5. Maquinabilidad. Ésta es una cualidad que influye inicialmente en el proceso de
fabricación de la herramienta. La facilidad de mecanizar las herramientas de acero
rápido depende de la naturaleza de los carburos, así como del tamaño, número y
disposición de los mismos. El azufre también facilita la maquinabilidad.
52
Herramientas de metal duro
Los metales duros utilizados en herramientas de corte son aleaciones obtenidas
por fusión o por sinterización de los carburos de Cr, Mo, Ta, Ti, V y W. Las
aleaciones obtenidas por fusión no tienen actualmente gran aplicación. Los
metales duros obtenidos por sinterización presentan una gran dureza, 70 a 75
HRC, son muy homogéneos y altamente resistentes al desgaste. En comparación
con los aceros, el metal duro permite trabajar a mayores velocidades de corte
debido a la mayor temperatura que es capaz de soportar el filo de corte, 1300 ºC.
El metal duro en herramientas de corte se presenta en forma de placas, fijadas al
mango mediante soldadura de cobre o plata, o bien por medios mecánicos. El
afilado de las placas únicamente puede realizarse con muelas de carburo de silicio
y de diamante.
Las plaquitas de metal duro modernas se fabrican en dos calidades, calidades sin
recubrimiento y con recubrimiento. En una plaquita sin recubrimiento la tenacidad,
la resistencia a la deformación plástica y al desgaste forma parte constituyente del
metal duro. En una calidad con recubrimiento, éste proporciona la resistencia al
desgaste y la base de metal duro la tenacidad y la resistencia al calor deseadas.
El recubrimiento se vaporiza sobre la base de carburo formando una o varias
capas finísimas. Entre los recubrimientos más utilizados actualmente cabe
destacar:
1. TiC (Carburo de titanio). Proporciona una alta resistencia al desgaste a bajas
velocidades de corte y bajas temperaturas del filo de corte. También forma una
excelente base para las capas de recubrimiento adicionales.
2. Al2O3 (Óxido de aluminio). Ofrece una excelente resistencia a las reacciones
químicas. También permite utilizar mayores velocidades de corte por su
resistencia al desgaste.
3. TiN (Nitruro de titanio). Dificulta la craterización y reduce la fricción entre el
ángulo de desprendimiento y las virutas, minimizando de esta manera el riesgo de
formación del filo de aportación.
Operaciones de
mecanizado
Gama de materiales
53
Requisitos de
calidad
P
01
Acero
05
Acero fundido
10
Acero inoxidable
15
Fundición maleable de viruta larga.
20
25
30
Extremas exigencias
de acabado
superficial.
Acabado a alta
velocidad de corte.
Operaciones de
torneado de copia.
Mecanizado en
desbaste o con bajas
velocidades de corte.
Desbaste pesado y
mecanizado
discontinuo.
DEL DESGASTE DE LA HERRAMIENTA EN LOS PROCESOS DE
MAQUINADOS
Al estar maquinando una pieza, al desgaste del flanco de nuestra herramienta
afecta a las dimensiones y al acabado superficial, del trabajo que estamos
realizando. Una vez dañada la herramienta, esta se ira deteriorando cada vez
más, esto provoca un calentamiento excesivo, mayor tiempo de maquinado y un
terminado inadecuado
El desgaste de la herramienta es un factor que afecta tanto a la calidad superficial
como a las dimensiones finales de las piezas mecanizadas, de ahí que su efecto
sea un tema de consideración, para poner atención y encontrar la causa que está
causando el daño o afilar la herramientas antes de que pueda causar un daño a
nuestro maquinado.
Posibles causas del desgaste de las herramientas.
No podemos asegurar con precisión cuanto debe de durar una herramienta y que
la causa del desgaste son varias. Algunas las causas son:
La calidad de la herramienta
La dureza del material que se está procesando este fuera de rangos
No estar usando el refrigerante constantemente
54
Usar una velocidad RPM o avance no adecuado
La herramienta este fuera de centros
Cuando estamos trabajando podemos identificar que la herramienta esta
desgastada, ya que el material se visualiza rayado, la rebaja sale quemada, el
proceso da un sonido de rechinado o de vibración, para seguir trabajando con
eficiencia debemos cambiar reafilar o cambiar la herramienta, (El cambio o
reafilado va a depender del tipo de proceso o de herramienta) una vez iniciado el
daño de desafilado de herramienta, este ira creciendo hasta que este ya no corte o
se rompa
3.2 Diferentes tipos de desgaste de la herramienta
El desgaste producido en una herramienta de corte es originado por diversos
mecanismos y se produce en distintas superficies de la herramienta. En la figura 1
se muestran estos tipos de desgaste de la herramienta.
.
El desgaste de la herramienta puede ser clasificado en función del mecanismo de
desgaste que lo produce, así se tienen:
Desgaste por adhesión, asociado a los esfuerzos de cizalladora.
Desgaste por abrasión, asociado a la acción de las partículas duras.
55
Desgaste por difusión, debido a las elevadas temperaturas alcanzadas.
Desgaste por fractura, debido a esfuerzos de fatiga.
Los diversos tipos de desgaste de la herramienta, tienen lugar durante los trabajos
de maquinados, hay un desgaste predominante, que depende en lo general de las
condiciones de trabajo, del material de la pieza a trabajar, del material de la
herramienta o del tipo de afilado.
Para una combinación cualquiera de acero y herramienta, la evolución del
desgaste depende exclusivamente de las condiciones de trabajo: velocidad de
corte, del avance profundidad de corte, altas velocidades quema la herramienta,
bajás velocidades desafila y/o despostilla la puntas, las altas velocidades dan
lugar a la formación de cráteres. Si las velocidades demasiadas altas entonces se
producen un desgaste por deformación plástica y arranque de material o roturas
de la herramienta
En la figura 2 se muestra cómo pueden ser medidos los distintos tipos de desgaste
Figura 2. Medida del desgaste de la herramienta.
Material de la herramienta
1. Aceros especiales: Adición a la aleación de Fe-C elementos que mejoran la
resistencia al desgaste. Las velocidades de corte suelen ser 10-20 m/min,
máximo.
56
2. Aceros rápidos: Aceros al (Tungsteno) y Cromo, se dobló la velocidad de
corte manteniendo la dureza a altas temperaturas (40 m/min).
3. Cermets: Materiales sinterizados compuestos de componentes no metálicos
(óxidos, silicatos) y componentes metálicos de alto punto de fusión.
4. Nitruro de boro cúbico: Soporte de carburos (metal duro) con una fina capa
de nitruro de boro cúbico. Dureza sólo superada por el diamante, puede
trabajar con temperaturas de 1000-1100 °C.
5. Diamantes sinterizados: Polvos de diamante comprimidos y calentados,
admiten temperaturas de trabajo de 2000 °C y velocidades de trabajo de
2000 m/min.
Las últimas tendencias en la evolución de los materiales de herramientas
establece núcleos de metal duro con recubrimientos de carburos o nitruros de
titanio depositados por precipitación mediante reacciones químicas en estado
gaseoso que dan lugar a capas de unos 0,005 mm. En una segunda generación
de herramientas de metal duro recubierto éste tiene un tratamiento para crear una
zona de difusión bajo la capa depositada y permitir una gradual variación de
propiedades entre base interna y capa externa (diferencias de elasticidad y
dilataciones). Recubiertos con una doble capa de Aluminio exterior sobre una capa
soporte de TiC.
Fenómenos que producen el desgaste en herramientas de corte
A continuación se explican los diferentes tipos de desgaste según el fenómeno
que actúa:
1.
2.
3.
4.
5.
Desgaste por abrasión (abrasivo).
Desgaste por difusión (difusivo).
Desgaste por oxidación.
Desgaste por fatiga.
Desgaste por adhesión (adhesivo).
Desgaste abrasivo.
Es causada por partículas más duras, incluidas en el material que se trabaja o por
altas velocidades, y se da sobre la cara de incidencia de la herramienta de corte.
Desgaste por difusión.
Esta es ocasionada por la temperatura que se genera al trabajar con un material
duro o un material que se debe trabajar a altas velocidades. El grafito es un
material blanco que se debe trabajar a altas velocidades, de ahí que el desgaste
57
que este causa pueda considerarse como un desgaste químico que produce
variaciones en la capa superficial de la herramienta y de esa forma compromete la
resistencia a desgaste de la misma.
Desgaste por oxidación.
Es la formación de una capa de óxido producida por las temperaturas de trabajo y
del oxígeno existente en el medio ambiente, estas se localizan en las aristas de la
herramienta, provocando pequeñas grietas, que provocan fracturas y el daño total
de la herramienta
Desgaste por fatiga.
La variación de la temperatura y la acción alternativa de las fuerzas de corte,
pueden causar que en los filos agrietamiento e incluso se rompan. La acción
alternativa es cuando el maquinado de la pieza sea un cuadrado o una a pieza
descentrada y esta es golpeando constantemente la herramienta
Desgaste adhesivo.
El daño por adhesivo, se presenta por lo general cuando trabajos un material
blando con respecto a la dureza de la herramienta, la temperaturas y presiones
de corte reblandece le material y este se adhiere al filo, al acumularse el material
aumenta fricción, y a la vez la temperatura, pero a altas velocidades la
temperatura aumenta hasta el punto que ablanda las partículas adheridas y
facilitan su desprendimiento sin afectar al material de la herramienta ya que es
mucho más resistente.
58
3.3.- GEOMETRIA DE LAS HERRAMIENTAS DE CORTE
La alta variedad de herramientas de corte que existen en el mercado, da cabida a trabajar
con voluminosos catálogos de herramientas. Además, las reglas para la definición de la
geometría del filo cortante suelen ser confusas, y en cierta forma contradictorias. Por lo
tanto, resulta prácticamente imposible a los ingenieros de procesos u operarios verificar
todas las alternativas de dar la geometría adecuada a las herramientas.
Debido a la gran cantidad de máquinas, materiales, herramientas y trabajos que se
realizan en la industria, podemos decir que la geometría de una herramientas debe de
analizarse y realizarse en el momento que se va a efectuar el trabajo, puesto que la
forma en que se afilará la herramienta de corte, es de suma importancia en el proceso de
maquinado de una pieza a trabajar, ya que de esto depende la vida útil del filo de la
herramienta, el tiempo de maquinado, la rugosidad,
el cavado superficial, el
calentamiento del material, y la calidad del trabajo.
ANGULOS TIPICOS DE HERRAMIENTAS DE CORTE
Los ángulos característicos determinan la forma geométrica de la herramienta, y el valor
de estos ángulos tiene la máxima importancia para la correcta y eficiente ejecución del
mecanizado. Tales ángulos son:
· Ángulo de incidencia libre o de salida A
· Ángulo de incidencia principal o filo
· Ángulo de corte
B
C
Angulo de salida
A
Incidencia principal B
Incidencia B
Arista de corte C
59
HERRAMIENTAS DE TORNEADO
Geometría del filo
La geometría de una herramienta de torneado, o de cualquier otra herramienta de
mecanizado, es fundamental para producir el arranque del material a trabajar con mayor o
menor facilidad. Los ángulos, inclinaciones y radios de una herramienta se disponen
atendiendo al tipo de operación a realizar y las características del material a mecanizar.
A continuación se explican los ángulos que determinan la geometría de una herramienta
de torneado y su influencia en el mecanizado.
Ángulo de desprendimiento (A)
El ángulo de desprendimiento es el más influyente de todos en el proceso de corte. La
viruta, al salir, se apoya sobre la cara de desprendimiento, la cual debe producir su
curvado y posterior rotura para evacuarla fuera de la zona de trabajo. Este proceso origina
lógicamente, unos esfuerzos relacionados directamente con el valor del ángulo de
desprendimiento. Debido a estos esfuerzos y al rozamiento de la viruta, se genera una
gran cantidad de calor, que es mayor cuanto menor es el ángulo de desprendimiento.
Por esta razón, el ángulo de desprendimiento debe ser lo mayor posible, ya que
disminuye los esfuerzos de corte, y en consecuencia, la potencia requerida. Sin embargo,
al aumentar el ángulo de desprendimiento, disminuye el ángulo de corte y el calor y los
esfuerzos de corte se concentran en una sección más débil, aumentando el riesgo de
rotura.
En ocasiones, las vibraciones pueden ser eliminadas con el aumento del ángulo de
desprendimiento.
En la mayoría de plaquitas de metal duro actuales, la cara de desprendimiento puede
tener diversas geometrías, determinadas no solamente por el ángulo de desprendimiento
sino también por la variedad de rompevirutas.
Ángulo de incidencia lateral (B) y frontal (B')
Cuando este ángulo es muy pequeño, la herramienta penetra con dificultad
produciéndose un alto rozamiento, como consecuencia se originan altas temperaturas y
un desgaste prematuro de la herramienta. Si el ángulo de incidencia es muy grande,
disminuye el ángulo de corte y la herramienta puede romperse fácilmente.
Ángulo de filo (C)
60
El ángulo de filo es el comprendido entre los ángulos de desprendimiento y de incidencia.
Cuanto mayor sea este ángulo más robusta es la zona de contacto principal de la
herramienta.
Ángulo de inclinación (D)
Es el ángulo que forman el filo de corte y el plano de la base. El filo de corte es la arista
resultante entre la intersección de las superficies de incidencia y de desprendimiento. Se
dice que el ángulo de inclinación es positivo cuando es descendente desde la punta y
negativo cuando es ascendente. El ángulo de inclinación lateral (D') y el ángulo de
Ángulo de la punta
El ángulo de la punta es el comprendido entre los ángulos de posición y de salida. Como
criterio general, debe utilizarse un ángulo de punta lo mayor posible, ya que proporciona
un filo de corte resistente.
Radio de punta
El radio de punta de las herramientas influye considerablemente en la duración de las
mismas y en el acabado superficial de la pieza. Hay que seleccionar siempre el mayor
radio de punta posible, ya que permite mayores avances y el filo de corte es más
resistente. En el caso de aparecer vibraciones, seleccionar un radio más pequeño.
61
HERRAMIENTAS DE FRESADO
Geometría del filo
Las herramientas de fresado se clasifican en dos grupos, en función de los
procedimientos principales de fresado: fresado frontal, y fresado periférico, o sea,
cilíndrico.
La combinación entre ambos es el fresado periférico frontal (fresado en escuadra). Los
fresados de disco y circular son variantes del fresado periférico.
Las herramientas enterizas y las de plaquitas intercambiables cubren en la actualidad
todas las operaciones básicas de fresado.
Fresado periférico. Geometría de corte
• Ángulo de desprendimiento radial (A)
El ángulo de desprendimiento tiene gran influencia sobre la potencia de corte y la
resistencia del filo de corte. Un ángulo grande disminuye las fuerzas de corte pero debilita
el filo; un ángulo pequeño o incluso negativo produce el efecto contrario. Para el
mecanizado de acero, este ángulo oscila entre 10 y 15º; para aleaciones ligeras de 20 a
25º.
• Ángulo de incidencia (B, B')
El ángulo de incidencia evita el roce entre la herramienta y la pieza. Por lo general, oscila
entre 5 y 12º, siendo mayor a medida que se trabajan materiales más blandos.
• Ángulo de la hélice (ß)
Este ángulo hace que la herramienta penetre progresivamente en el material produciendo
un corte suave y, en consecuencia, reduciendo la fuerza axial. Los esfuerzos axiales se
pueden dirigir hacia fuera o hacia dentro, según el ángulo de la hélice sea a derechas o a
izquierdas.
Fresado frontal. Geometría de corte
La mayoría de las operaciones de fresado frontal se realizan con herramientas de
plaquitas intercambiables. La geometría de corte viene determinada por la combinación
de los ángulos de la plaquita y los resultantes una vez fijada en el apoyo de la
herramienta.
Debido a su influencia en el fresado frontal, cabe destacar los siguientes ángulos:
• Ángulo de posición (E)
El ángulo de posición influye, junto con el avance por diente, en el espesor de viruta y las
fuerzas de corte. Excepto para operaciones de fresado en escuadra, este ángulo es
inferior a 90º para que el filo de corte sea robusto y se produzca fácilmente la evacuación
de las virutas. Los ángulos de posición más frecuentes oscilan entre 45 y 75º; cuanto
mayor es el ángulo de posición menor es la fuerza axial, por lo que un ángulo de 90º
puede ser la solución para el fresado frontal de piezas de estructura frágil con tendencia a
vibraciones. Para el mecanizado pesado utilizar un ángulo de 45º, ya que el filo de corte
es más robusto; también la fuerza de corte axial y radial son semejantes, lo cual puede
ser favorable para fresadoras de gran tamaño, en las que los husillos tienen gran voladizo
y, por tanto, la fuerza radial débil.
• Ángulo de desprendimiento (A) (F)
62
El ángulo de desprendimiento es el formado por la placa en relación a la dirección radial
de la fresa, visto desde un plano paralelo al plano de trabajo. Cuando el ángulo de
desprendimiento es positivo, las fuerzas de corte son menores, reduciendo el consumo de
la máquina y, por tanto, permitiendo mayores parámetros de corte. El ángulo de
desprendimiento negativo debe utilizarse para el fresado de materiales duros en los que
se precise un filo de corte robusto.
• Ángulo de inclinación (D) (D')
El ángulo de inclinación es el formado por la placa en relación a la dirección axial de la
fresa, visto desde un plano perpendicular al plano de trabajo. Un ángulo de inclinación
positivo aleja la viruta de la pieza, apto para el mecanizado de materiales de viruta larga.
Para los materiales de viruta corta (fundición) o muy duros, utilizar un ángulo de
inclinación negativo.
63
Broca.
Ángulos de filo, desprendimiento e incidencia.
Brocas. Son las herramientas o útiles de trabajo de las máquinas taladradoras. Se
construyen brocas de tres o cuatro ranuras que se emplean principalmente para hacer
agujeros de mayor diámetro sobre otros ya taladrados. La sujeción de la broca al husillo
de taladrar se hace de manera distinta según sean de mango cilíndrico o cónico.
El afilado de las brocas es de gran importancia para asegurar un trabajo correcto. El
ángulo de la punta debe ser normalmente de 118°, sin embargo para el taladrado de
materiales muy duros se debe hacer más obtuso y para materiales blandos más agudo.
Según el material que se trabaje y el tipo de orificio que vaya a realizarse, se utilizará una
u otra broca. Existen en el mercado infinidad de variedades, según su aplicación en
metales, hormigón o madera. Es conveniente hacerse con un juego completo con distintos
diámetros para cada tipo de superficie.
Ángulo de la punta para el taladrado de distintos materiales.
Material a taladrar
Ángulo de la punta
Fundición de hierro, acero.
Bronce, latón, cobre.
Aleaciones ligeras.
Resinas sintéticas, pizarra, mármol.
Caucho duro, plásticos.
118 a 122°
130 a 140°
90 a 110°
80 a 90°
30 a 60°
64
3.5 MAQUINABILIDAD DE LOS ACEROS
La maquinabilidad es una propiedad de los materiales que permite comparar la
facilidad con que pueden trabajar en los procesos por arranque de viruta. Los
materiales con mejor maquinabilidad requieren menor esfuerzo de corte, esto nos
permite aumentar la velocidad de rotación y avance de corte, de esta manera,
reducimos el tiempo de mecanizado, sin que la herramienta pierda su filo.
Teniendo en buenas condiciones la herramienta y el material maquinado tendrá
un buen acabado.
Los aceros aleados suelen tener mayor resistencia a la fricción, tención,
corrosión y al impacto, pero estas mejoras, crean problemas a la maquinabilidad,
por ello la industria metalurgia ha hechos trabajos minuciosos para mejorar la
maquinabilidad de los aceros duros, principalmente agregándose plomo y azufre
para obtener los llamados aceros de maquinado libre.
No es fácil crear fundamentos que establezcan la maquinabilidad de un material,
ya que las operaciones de mecanizado tienen una naturaleza compleja. En
algunos casos, la dureza y la resistencia del material se consideran como los
principales factores a evaluar. Los materiales duros son generalmente más
difíciles de maquinar pues requieren una fuerza mayor para desbastar, sobre
estos factores influyen las aleaciones del material
Los materiales blandos como los plásticos pueden ser difíciles de mecanizar a
causa de su mala conductividad térmica, el cobre y el aluminio aun siendo
materiales de alta conductividad, suelen ser difíciles de maquinar, por tener baja
resistencia al corte, esto provoca que el material se adhiera con facilidad a la
herramienta, provocando un mal acabado en la superficie del material que se está
maquinando
Son varias las causas que afectan a la maquinabilidad, no hay una tabla que
indique las causas específicamente. Existen tablas y gráficos que proporcionan
una referencia para comparar la maquinabilidad de materiales diferentes, pero son
necesariamente imprecisas debido a la multitud de variables de proceso y otros
factores externos que pueden tener una influencia significativa. Estas tablas
suelen medir la maquinabilidad en términos de velocidad de corte para una
determinada vida útil de la herramienta. En lugar de ello, podemos decir que la
maquinabilidad se valora caso por caso y las pruebas se adaptan a las
necesidades específicas de los procesos. Las formas más comunes para efectuar
una comparación de maquinabilidad son la vida útil del filo de la herramienta, la
rugosidad que deja el maquinado, el tiempo de maquinado, control de la rebaba y
el esfuerzo de la máquinas.
MAQUINABILIDAD DE LOS ACEROS
Los aceros son de los metales más importantes en ingeniería, debido a ello se ha
estudiado en forma detallada su maquinabilidad. La maquinabilidad de los aceros
se ha mejorado, principalmente agregando plomo y azufre para obtener los
65
llamados aceros de maquinado libre. Los aceros libres, son aquellos que contienes
pequeñas cantidades de elementos químicos que permiten una mejor maquinabilidad
------------------------------------------------------------------------------------------------------------Aceros con plomo
Un gran porcentaje del plomo en los aceros se solidifica en las puntas de las
inclusiones de sulfuro de manganeso. En los tipos no resulfurados de acero, el
plomo toma la forma de partículas finas dispersar. El plomo es insoluble en el
hierro, cobre y aluminio y en sus aleaciones. Por su baja resistencia al corte, en
consecuencia, el plomo funciona como lubricante sólido y se reparte sobre la
interface herramienta-viruta durante el corte.
Aceros desoxidados con calcio
En estos aceros se forman hojuelas de silicatos de calcio. Estas hojuelas, a su
vez, reducen la resistencia de la zona secundaria de corte y disminuyen la fricción
entre la herramienta y la viruta, así como el desgaste, la temperatura se reduce en
consecuencia. Por ello estos aceros producen menor desgaste de cráter, en
especial a altas velocidades de corte.
Aceros inoxidables
Los aceros austeniticos (serie 300 o 400) son difíciles de maquinar. El traqueteo
puede ser un problema, necesitando máquinas y herramientas con gran rigidez.
Sin embargo, los aceros inoxidables derroticos tienen buena maquinabilidad. Los
aceros martensiticos son abrasivos, tienden a forma de borde acumulado y
requieren materiales de herramienta con gran dureza en caliente y resistencia al
desgaste de cráter. Los aceros inoxidables de endurecimiento por precipitación
son fuertes y abrasivos, requieren materiales de herramientas duros y resistentes
a la abrasión.
Un acero inoxidable para maquinado libre diseñado específicamente para exhibir
una maquinabilidad mejorada. Se agrega azufre para producir las características
de maquinado libre y mantener las propiedades mecánicas y la resistencia a la
corrosión.
66
ACEROS
El Acero es la aleación de hierro (Fe) y carbono (C), el porcentaje máximo
Recomendado de carbón es 2.5%. Las propiedades del acero pueden ser
modificadas, es agregando al Fe + C, otros tipos de materiales como: cromo (Cr),
níquel (Ni), molibdeno (Mo), vanadio (V), tungsteno (W), cobalto (Co), manganeso
(Mn),entre otros. Al combinar estos elementos, el acero podemos cambiar
totalmente las propiedades físicas y mecánicas del material base (Fe + C)
.
ACEROS ALEADOS: Fe + C + otros materiales
Un acero inoxidable del tipo 304, posee en su composición química a parte del Fe
y C, porcentajes importantes de cromo y níquel que le dan el carácter de
inoxidable. Esta adición de Cr y Ni, han cambiado notablemente las características
del material base y las diferencias físicas y mecánicas son evidentes.
.
El adicionar otros materiales le dan al acero características como: resistencia al
desgaste, tenacidad, resistencia mecánica, resistencia a la oxidación, dureza, etc.
En nuestro medio podemos decir que la resistencia al desgaste, dureza y
tenacidad va ligada a aceros grado herramienta y para ellos debemos usar un
tratamiento térmico
ACEROS GRADO MAQUINARIA
Los aceros de maquinaria, tienen principal aplicación en elementos de maquinaria,
cuyo objeto principal es tener resistencia mecánica.
IBCA maneja los siguientes aceros:
4140T
270-330 HB Acero bonificado o pretemplado.
Aplicable a ejes o elementos que son sometidos a esfuerzos
de torque. 90-110 kg/mm2
98 40
275-320 HB Acero bonificado o pretemplado.
Aplicable a ejes o elementos que son sometidos a esfuerzos
de torque. 90-105 kg/mm2
67
10 45 200 HB Acero al carbono. Aplicable para hacer
elementos de maquinaria de mediana carga o resistencia.
Ejes, chavetas, pernos, etc. 65 kg/mm2
1018 Acero de bajo carbono. Aplicable para hacer elementos
de maquinaria de baja carga o resistencia. 51-71 kg/mm2
8620 Acero de cementación. Ideal para fabricación de piezas
duras de maquinaria como ej. Piñones, pines, columnas 58-60
HRC
1520 215 HB Barra perforada de acero debajo carbono aleado
con bajo porcentaje de vanadio. Ideal para bocines o
elementos perforados que requieran trabajar en el estado de
suministro o con cementación
ACEROS GRADO HERRAMIENTA:
Son aquellos que sirven para fabricación de herramientas la elaboración
herramientas nos ha ayudado a dar forma a diversos materiales. Por ejemplo: la
elaboración de cuchillas para cizalla, punzones para troqueles, cortadores,
brocas, fresas dados para extrusión de metales, plásticos, moldes para inyección
de metal a alta temperatura.
Los aceros grado herramienta a su vez se clasifican en 3 grupos que son:
Aceros grado herramienta de trabajo en frío
Aceros para moldes de plástico
Aceros para trabajo en caliente.
ACEROS GRADO HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN FRÍO: Son aquellos que
nos sirven para operaciones de corte y conformado en frío, como cuchillas,
matrices de corte, punzones de troquelado, cuchillas de dobladoras, rodillos de
conformado, rodillos guías, etc. Estos aceros principalmente trabajan sobre metal,
madera y plástico.
Este tipo de aceros es para trabajar con durezas altas, están elaborados con una
alta resistencia al desgaste, combinada con la tenacidad que se requiere para el
trabajo a efectuar, sin embargo, la dureza será obtenida de experiencia del
68
usuario, quien determinará la mejor combinación dureza-tenacidad, en base a la
experiencia de su trabajo.
O1
D6
D2
Estos aceros para poderlos escoger, se debe hacer principalmente en base de 2
parámetros que son: Resistencia al desgaste y tenacidad,
Con estas condiciones, la selección se facilita, ya que por ej. Si se requiere cortar
material fino, la cantidad de impacto será mínima, por lo que se requerirá entonces
tener un material de alta resistencia al desgaste y caso contrario, si el material es
grueso, tendremos que generar un gran esfuerzo que puede estar combinado con
impacto, en este caso se requerirá un acero de alta tenacidad.
Otra forma de dar tenacidad a un acero, es bajando su dureza, por ej. Un acero
D2 con 60 HRC será más resistente al desgaste que el mismo acero pero con 50
HRC, acero será más tenaz que a 60 HRC.
Normalmente en nuestro medio para aplicaciones de corte de material fino se ha
Logrado buenos resultados con 58 HRC.
Si las aplicaciones que se requieren no tienen poder de impacto, siempre se
sugerirá tener la mayor dureza posible para generar la mejor resistencia al
desgaste.
.
Rodillos de conformado para fabricación de tubos de acero de bajo carbono, o
techos metálicos, normalmente se está utilizando XW41 con valores de dureza de
58-60 HRC
Cuchillas para corte de plancha negra gruesa ha dado buenos resultados con
durezas entre 54-58 HRC. Recordemos que mientras menos dureza mayor
tenacidad.
ACEROS PARA MOLDES DE PLÁSTICO: Como su nombre lo indica, estos
aceros son usados para fabricar moldes para los distintos elementos plásticos que
a diario vemos. Normalmente su principal característica es la pasibilidad seguida
de resistencia al desgaste producida por la fricción ejercida por el plástico, al ser
llenado el molde.
69
Disponibilidad en Acero Grado Maquinaria
Calidad
Perfil
Acabado
Medidas
1018
REDONDO
ESTIRADO EN FRIO
1/8" A 6 1/2"
LAMINADO EN CALIENTE Y PREMAQUINADO
3 1/4" A 15"
CUADRADO
ESTIRADO EN FRIO
1/8" A 4"
HEXAGONAL
ESTIRADO EN FRIO
3/8" A 2"
SOLERAS
ESTIRADO EN FRIO
1/8" X 1/2"
HASTA 3" X 8"
1045
ESTIRADO EN FRIO
1/4" A 4"
LAMINADO EN CALIENTE
4 1/8" A 28"
PLACA
LAMINADO EN CALIENTE
1/2" A 5"
REDONDO
ESTIRADO EN FRIO
3/16" A 3 3/4"
HEXAGONAL
ESTIRADO EN FRIO
1/4" A 3"
4140
REDONDO
ESTIRADO EN FRIO
1/2" A 3 1/2"
4140 R
REDONDO
LAMINADO EN CALIENTE
1" A 24"
PLACA
LAMINADO EN CALIENTE
1/2" A 4 1/2"
12L14
REDONDO
70
Calidad
Perfil
Acabado
Medidas
4140T
REDONDO
LAMINADO EN CALIENTE
7/8" A 24"
PLACAS
LAMINADO EN CALIENTE
1/2" A 14"
REDONDO
ESTIRADO EN FRIO
9/16" A 4"
REDONDO
LAMINADO EN CALIENTE
3" A 18"
9840 R
REDONDO
LAMINADO EN CALIENTE
1" A 10"
9840 T
REDONDO
LAMINADO EN CALIENTE
1" a 12"
8620
*** Manejamos otros Espesores y Calidades Sobre Pedido ***
Correspondencia con Otras Nomenclaturas del Acero Grado Maquinaria
Análisis Químico Promedio y Dureza de Entrega Máxima Aproximada del Acero Grado
Maquinaria
Tratamientos Térmicos del Acero Grado Maquinaria
Características y Aplicaciones del Acero Grado Maquinaria
Correspondencia con Otras Nomenclaturas
LEVINSO
N
AISI/SA
E
CARPENTE
R
THYSEE
N
UDDEHOL
M
DIN
W.Nr
1018
1018
1018
1018
UHB11
Ck18
-
1045
1045
GB4
1045
UHB45
Ck45
1.1191/1.050
3
71
LEVINSO
N
AISI/SA
E
CARPENTE
R
THYSEE
N
UDDEHOL
M
DIN
W.Nr
1060
1060
GB-6
1060
760
Ck60
1.06
12L14
12L14
12L14
12L14
-
9.SMnPb
36
1.07
4140R
4140R
TCM04R
4140R
709
42 CrMo 4
G
1.72
4140T
4140T
TCM04T
4140T
709T
42 CrMo 4
V
1.72
4320
4320
EX-17
4320
7210
17
CrNiMo6
1.59
4340R
4340R
TX15R
4340R
-
40NiCrMo
6G
1.66
4340T
4340T
TX15T
4340T
-
40NiCrMo
6G
1.66
8620
8620
EX8
8620
8620
21
NiCrMo 2
1.65
9840R
9840R
TX-10R
9840R
705
36
CrNiMo 4
G
1.65
9840T
9840T
TX-10T
9840T
705T
-
1.65
Subir
Análisis Químico Promedio y Dureza de Entrega
Máxima Aproximada
72
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Mo
W
V
OTRO
S
BHN/HR
C
1018
0.1
5
0.2
0
≤
0.4
0
0.6
0
0.9
0
≤
0.04
0
≤
0.05
0
-
-
-
-
-
-
200/14
1045
0.4
3
0.5
0
≤
0.4
0
0.6
0
0.9
0
≤
0.04
0
≤
0.05
0
-
-
-
-
-
-
206/15
1060
0.5
5
0.6
5
≤
0.4
0
0.6
0
0.9
0
≤
0.04
0
≤
0.05
0
-
-
-
-
-
-
220/18
12L14
0.1
5
≤
0.4
0
0.8
5
1.1
5
0.04
0.09
0.26
0.35
-
-
-
-
-
0.150.35
Pb
200/14
4140
R
0.3
8
0.4
3
0.1
5
0.3
5
0.7
5
1.0
0
≤
0.04
0
0.15
0.35
0.8
0
1.1
0
-
0.1
5
0.2
5
-
-
-
230/21
4140T
0.3
8
0.4
3
0.1
5
0.3
5
0.7
5
1.0
0
≤
0.04
0
0.15
0.35
0.8
0
1.1
0
-
0.1
5
0.2
5
-
-
-
336/36
4320
0.1
4
0.1
9
≤
0.4
0
0.4
0
0.6
0
≤
0.03
5
≤
0.03
5
1.4
0
1.7
0
1.4
0
1.7
0
-
-
-
-
231/21
4340
0.3
5
0.1
5
0.5
0
0.50
≤
0.03
0.9
0
1.4
0
0.2
0
-
-
-
230/21
73
W
V
OTRO
S
BHN/HR
C
0.2
0
0.3
0
-
-
-
336/36
0.4
0
0.7
0
0.1
5
0.2
5
-
-
-
212/17
0.7
0
0.9
0
0.8
5
1.1
5
0.2
0
0.3
0
-
-
-
230/21
0.7
0
0.9
0
0.8
5
1.1
5
0.2
0
0.3
0
-
-
-
336/36
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Mo
R
0.4
5
0.3
5
0.3
5
0.70
5
1.4
0
1.7
0
0.3
0
4340T
0.3
5
0.4
5
0.1
5
0.3
5
0.5
0
0.7
0
≤
0.03
5
≤
0.03
5
0.9
0
1.4
0
1.4
0
1.7
0
8620
0.1
8
0.2
3
0.1
5
0.3
5
0.7
0
0.9
0
0.04
0.04
0.4
0
0.6
0
9840
R
0.3
8
0.4
3
0.1
5
0.3
5
0.7
0
0.9
0
0.04
0.04
9840T
0.3
8
0.4
3
0.1
5
0.3
5
0.7
0
0.9
0
0.04
0.04
Subir
Tratamientos Térmicos
TEMPERATURA TEMPLE
MEDIO DE ENFRIAMIENTO
REVENIDO
1018
Cementar 870-955
Agua/salmuera
150-250
1045
830-855
Aceite/agua
300-670
1060
830-855
Aceite/agua
450-660
74
TEMPERATURA TEMPLE
MEDIO DE ENFRIAMIENTO
REVENIDO
12L14
-
-
-
4140R
830-850
Aceite
500-650
4140T
-
-
-
4320
Aceite 830-860
Cementar 870-925
150-200
4340R
820-850
Aceite
540-650
4340T
-
-
-
8620
Aceite 850-880
Cementar 880-925
175-200
9840R
820-850
Aceite
540-650
9840T
-
-
-
Subir
Características y Aplicaciones del Acero Grado
Maquinaria
CARACTERISTICAS Y APLICACIONES
1018
ACERO NO ALEADO DE CEMENTACION PARA USO EN PARTES DE
MAQUINARIA. ACERO GENERALMENTE ESTIRADO EN FRIO, PIÑONES,
TORNILLOS SIN FIN, PERNOS DE DIRECCION, PERNOS DE CADENA,
CATARINAS, ETC.
1045
ACERO NO ALEADO EMPLEADO EN FLECHAS Y PARTES DE MAQUINARIA.
ADECUADO PARA TEMPLE SUPERFICIAL, FLECHAS, PIÑONES, ENGRANES,
PERNOS, TORNILLOS, SEMIEJES, EJES, CIGUEÑALES, ETC.
75
CARACTERISTICAS Y APLICACIONES
1060
ACERO PARA USO CONSTRUCCION DE MAQUINARIA. CON ADECUADA
RESPUESTA AL TEMPLE, RESISTENCIA AL DESGASTE, DISCOS DE
EMBRAGUE, EJES DE TRANSMISION, PORTAHERRAMIENTAS, IMPLEMENTOS
AGRICOLAS, ETC.
12L14
ACERO CON ADICIONES DE PLOMO CON EXCELENTE MAQUINABILIDAD.
EMPLEADO EN TORNOS AUTOMATICOS PARA ALTA PRODUCCION
(ESTIRADO EN FRIO). BUJES, COPLES, CONEXIONES DE MANGUERAS
HIDRAULICAS, TORNILLERIA, ETC.
4140R
PIEZAS QUE REQUIEREN ELEVADA RESISTENCIA DE TRACCION Y ALTA
TENACIDAD, CIGUEÑALES, ENGRANDES DE TRANSMISION, EJES, BIELAS,
PORTA INSERTOS, PARTES PARA BOMBAS, ESPARRAGOS, ETC.
4140T
ACERO TEMPLADO Y REVENIDO PARA APLICACIONES DIRECTAS, YA CON
DUREZA DE TRABAJO.
4320
ACERO AL Cr Ni Mo, PARA PIEZAS DE DIMENSIONES MEDIAS CON
RESISTENCIA Y TENACIDAD ELEVADAS DESPUES DE CEMENTADAS Y
TEMPLADAS, ENGRANES, CORONAS, PIÑONES, UNIONES UNIVERSALES,
ETC.
4340R
ACERO AL Cr-Ni-Mo, RECOCIDO DE ALTA TEMPLABILIDAD ADECUADO PARA
FLECHAS Y ENGRANES DE GRANDES SECCIONES DONDE SE REQUIERE
ALTA DUCTILIDAD Y RESISTENCIA AL CHOQUE, FLECHAS DE TRANSMISION,
CUCHILLOS, PUNZONES, ETC.
4340T
ACERO TEMPLADO Y REVENIDO PARA APLICACIONES DIRECTAS, YA CON
DUREZA DE TRABAJO.
8620
ACERO PARA PIEZAS QUE REQUIEREN ALTA DUREZA SUPERFICIAL Y
NUCLEO TENAZ MEDIANTE CEMENTACION Y CARBONITRURACION, ES EL DE
MAYOR USO EN LA FABRICACION DE ENGRANES, PIÑONES, SATELITES,
PLANETARIOS, ETC.
9840R
ACERO AL Cr-Ni-Mo, DE FACIL TEMPLE PARA FABRICACION DE PARTES
SUJETAS A GRAN ESFUERZO DE FATIGA, ENGRANES, SINFINES, FLECHAS,
76
CARACTERISTICAS Y APLICACIONES
PIÑONES, HUSILLOS, ESPARRAGOS, PERNOS, LEVAS, TORNILLOS
OPRESORES, ETC.
9840T
ACERO TEMPLADO Y REVENIDO PARA APLICACIONES DIRECTAS, YA CON
DUREZA DE TRABAJO.
Subir
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN FRIO
D-2
0-1
Acero Plata W-1
REDONDO
PREMAQUINADO
1/2" A 24"
PLACA
LAMINADO EN CALIENTE
1/2" A 12"
REDONDO
PREMAQUINADO
1/2" A 9 1/2"
PLACA
LAMINADO EN CALIENTE
1/2" A 4"
REDONDO
RECTIFICADO
1/8" A 2"
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN CALIENTE
H-13
REDONDO
PLACA
PREMAQUINADO
1/2" A 16"
LAMINADO EN CALIENTE
1/2" A 16"
LAMINADO EN CALIENTE
1/2" A 14"
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO A IMPACTO
77
S-7
PLACA
LAMINADO EN CALIENTE
1" A 8"
ACEROS HERRAMIENTA ALTA VELOCIDAD
M-2
REDONDO
ESTIRADO EN FRIO
9 MM A 105 MM
*** Manejamos otros Espesores y Calidades Sobre Pedido ***
Correspondencia con Otras Nomenclaturas del Acero Grado Herramienta
Análisis Químico Promedio y Dureza de Entrega Máxima Aproximada del Acero Grado
Herramienta
Tratamientos Térmicos del Acero Grado Herramienta
Características y Aplicaciones del Acero Grado Herramienta
Correspondencia con Otras Nomenclaturas
LEVINSO
N
AISI/SA
E
CARPENTE
R
THYSEEN
UDDEHOL
M
DIN
W.Nr
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN FRIO
D-2
D-2
CA1215
THYRODU
R 2379
SVERKER
21
X155
CrVMo 121
1.24
D-3
D-3
CA1220
2080
SVERKER 3
X210 Cr 12
1.21
A-2
A-2
CA510
2363
RIGOR
X 100
CrMoV 51
1.24
O-1
O-1
SW55
2510
ARNE
100 MnCrW
4
1.25
PLATA W-
W-1
W11 P
-
-
C105 W1
1.17
78
LEVINSO
N
AISI/SA
E
CARPENTE
R
P20+Ni
P20+Ni
THYSEEN
UDDEHOL
M
DIN
W.Nr
40CrMnMo
7
*1.233
0
1
P20+Ni
THYRODU
R 2738
P20+Ni
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN CALIENTE
L-6
L-6
NG2 SUPRA
2714
GRANE
55
NiCrMoV 6
1.27
H-13
H-13
MOG510V
2344
ORVAR
X 40 Cr
MoV 51
1.23
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO A IMPACTO
S-7
S-7
-
-
COMPAX
-
1.26
S-1
S-1
WA-255
2550
REGIN-3
45 WCrV7
1.26
HS6.5.2HC
1.33
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO A IMPACTO
M-2
M-2
MO-500
3343
HSP41
Subir
Análisis Químico Promedio y Dureza de Entrega
Máxima Aproximada
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN FRIO
79
Mo
W
V
OTRO
S
BHN/HR
C
OTRO
S
BHN/HR
C
0.9
0
1.1
0
-
262/27
-
-
-
265/27
0.9
0
1.2
0
-
0.1
0
0.3
0
-
235/22
-
-
0.5
0
0.7
0
0.0
5
0.1
5
-
228/21
0.1
5
MA
X
0.2
0
MA
X
0.1
0
MA
X
0.1
5
MA
X
0.1
0
MA
X
-
212/17
1.9
1
0.2
-
-
-
280/29
-
0.0
7
0.1
2
-
255/25
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Mo
W
V
D-2
1.5
0
1.6
0
0.1
0
0.4
0
0.1
5
0.4
5
0.03
0.03
11.
0
12.
0
-
0.6
-
D-3
1.9
0
2.2
0
0.1
0
0.4
0
0.1
5
0.4
5
≤
0.30
≤
0.30
11.
0
12.
0
-
-
A-2
0.9
0
1.0
5
0.2
0
0.4
0
0.4
0
0.7
0
≤
0.03
5
≤
0.03
5
4.8
0
5.5
0
-
O-1
0.9
0
1.0
5
0.1
5
0.3
5
1.0
0
1.2
0
≤
0.03
5
≤
0.03
5
0.5
0
0.7
0
PLAT
A W-1
1.1
0.1
0
0.4
0
0.1
0
0.4
0
0.03
0.03
P20+
Ni
0.4
0.2
5
1.5
0.04
0.04
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN CALIENTE
L-6
0.5
0
0.6
0
0.1
0
0.4
0
0.6
5
0.9
5
≤
0.03
0
≤
0.03
0
0.6
0
0.8
0
1.5
0
1.8
0
80
0.2
5
0.3
5
H-13
OTRO
S
BHN/HR
C
0.9
0
1.1
0
-
241/23
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Mo
W
V
0.3
7
0.4
3
0.9
0
1.2
0
0.3
0
0.5
0
≤
0.03
0
≤
0.03
0
4.8
0
5.5
0
-
1.2
0
1.5
0
-
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO A IMPACTO
S-7
0.5
5
0.9
0.3
0.03
0.03
3.2
5
-
1.4
-
0.2
5
-
245/23
S-1
0.5
5
0.6
5
0.5
0
0.7
0
0.1
5
0.4
5
≤
0.03
0
≤
0.03
0
0.9
0
1.2
0
-
-
1.8
0
2.1
0
0.1
0
0.2
0
-
229/21
6.0
0
6.7
0
1.7
0
2.0
0
-
269/28
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO A IMPACTO
M-2
0.8
6
0.9
4
≤
0.4
5
≤
0.4
5
≤
0.03
0
≤
0.03
0
3.8
0
4.5
0
-
4.7
0
5.2
0
Subir
Tratamientos Térmicos
TEMPERATURA TEMPLE
MEDIO DE ENFRIAMIENTO
REVENIDO
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN FRIO
D-2
990-1050
aire/aceite
100-400
D-3
940-970
aire-aceite-sales
100-400
81
TEMPERATURA TEMPLE
MEDIO DE ENFRIAMIENTO
REVENIDO
A-2
950-980
aire-aceite
100-400
O-1
790-815
aceite
100-400
PLATA W-1
760-845
agua/salmuera
180-340
P20+Ni
815-840
aceite-sales
100-500
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN CALIENTE
L-6
790-845
aceite
400-650
H-13
995-1025
aceite/aire
400-700
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO A IMPACTO
S-7
930-960
aceite-aire
100-400
S-1
900-950
aceite
100-400
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO A IMPACTO
M-2
1190-1230
aire-aceite-sales
100-700
Subir
Características y Aplicaciones del Acero Grado
Herramienta
CARACTERISTICAS Y APLICACIONES
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN FRIO
82
CARACTERISTICAS Y APLICACIONES
D-2
EMPLEADO EN HERRAMIENTAS DE ALTA RESISTENCIA AL DESGASTE EN
COMBINACION CON UNA MODERADA TENACIDAD, PIEZAS PARA CORTAR,
EMBUTIR TROQUELAR, RODILLOS FORMADORES, MOLDES PARA
PORCELANDA Y REFRACTARIOS, ETC.
D-3
ACERO DE ALTA RESISTENCIA AL DESGASTE Y BAJA TENACIDAD
ADECUADO PARA CORTE DE PLACA DELGADA, RODILLOS DE TRABAJO,
DADOS CORTADORES, CUCHILLAS, PEINES, PUNZONES, CALIBRADORES,
DADOS ROSCADORES.
A-2
ACERO QUE COMBINA UNA ADECUADA TENACIDAD CON BUENA
RESISTENCIA AL DESGASTE, DADOS EXTRUSORES, DADOS
CORTADORES, RODILLOS FORMADORES, DISCOS CORTADORES,
MANDRILES, ETC.
O-1
ACERO DE USO GENERAL, BUENA DUREZA SUPERFICIAL, RESISTENCIA
AL DESGASTE ADECUADA, FACIL DE TEMPLAR Y MAQUINAR, DADOS
P/MOLDE DE PLASTICO, DADOS FORMADORES Y DOBLADORES,
CUCHILLAS P/PAPEL, RIMAS, DADOS ACUÑADORES, ETC.
PLATA
W-1
ACERO AL CARBONO QUE ALCANZA DUREZAS DE HASTA 58 – 60 Hrc.,
DESPUES DE TEMPLADO Y REVENIDO, IDEAL PARA RESORTES,
CEPILLOS, POSTES DE TROQUEL, REMACHADORAS, LIMAS, DADOS DE
FORJA, BROCAS, PUNZONES, ESQUINADORES, ETC.
P20+Ni
ACERO EN EXCELENTE PULIDO PROPIEDADES OPTICAS CON BUEN
MAQUINADO, YA NO ES NECESARIO PREMAQUINAR GRANDES PLACAS
PARA MANDAR LUEGO A TRATAMIENTO TERMICO. EL CONTENIDO DE
NIQUEL AUMENTA LA TEMPLABILIDAD.
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN CALIENTE
L-6
ACERO ADECUADO PARA INYECCION DE PLASTICO, DE FACIL
SOLDABILIDAD, EMPLEADO EN LA INDUSTRIA REFRACTARIA, DADOS
CORTADORES, DISCOS CORTADORES, DADOS FORMADORES, SIERRAS
DE CORTE DE MADERA, PUNZONES, ETC.
83
CARACTERISTICAS Y APLICACIONES
H-13
ACERO CON ADECUADA RESISTENCIA AL DESGASTE EN CALIENTE,
DEBIDO A SU RESISTENCIA A LA FATIGA TERMICA, ES ADECUADO PARA
SU USO EN MOLDES FUNDICION REFRIGERADOS, DADOSE EXTRUSORES
PARA ALUMINIO Y LATON, CUCHILLAS, DADOS FORJADORES, ETC.
ACEROS HERRAMIENTA PARA TRABAJO A IMPACTO
S-7
ACERO CON EXCELENTE COMBINACION DE TENACIDAD Y RESISTENCIA
AL DESGASTE EMPLEADO EN SERVICIO PESADO FORMADO/CORTADO,
DADOS FORMADORES, CUCHILLAS, PUNZONES, DADOS CABECEADORES
EN CALIENTE, RECORTADORAS, REMACHADORAS.
S-1
ACERO PARA PUNZONAR CON MAXIMA TENACIDAD Y RESISTENCIA AL
CHOQUE, DADOS CABECEADORES PARA TORNILLOS, CORTADORES DE
TUBO, BROCAS PARA CONCRETO, RODILLOS EXPANSORES, DADOS
FORMADORES, HERRAMIENTAS NEUMATICAS, ETC.
ACEROS HERRAMIENTA ALTA VELOCIDAD
M2
ACERO ADECUADO PARA HERRAMIENTAS DE CORTE, PUNZONES, BROCAS,
MACHUELOS, SEGUETAS, SIERRAS CINTA, END MILLS, RIMAS BURILES,
HERRAMIENTAS FORMADORAS, PEINES, MACHUELOS, HERRAMIENTAS PARA
MANDRINADO, ETC.
Subir
84
CARACTERISTICAS Y APLICACIONES
85
SUPERFICIES FUNCIONALES Y NO FUNCIONALES
El acabado superficial (rugosidad) es un proceso de fabricación usado en la
manufactura con el objetivo de obtener una superficie deseada en algún producto
ya sea por estética o para algún uso mecánico de este. En la actualidad los
acabados tienen una amplia variedad de usos así como también que el producto
se pueda conservar limpio y estéril así como es el caso de herramientas para fines
médicos o también proteger a una pieza contra la corrosión. Mediante el uso de
tolerancias dimensionales y geométricas se cerciora el funcionamiento de las
piezas.
La norma encargada de las indicaciones y símbolos en los dibujos técnicos de
acabados es el ISO 1302. Se mencionara según con la norma como se deben de
indicar los símbolos de estados superficiales y como se debe de indicar algún
proceso superficial en los dibujos técnicos.
Conceptos generales
La terminación de un acabado depende del material con el que se fabrica una
pieza y de su proceso de fabricación.
El grado de acabado superficial debe cumplir dos condiciones:
-Calidad mínima. La calidad de la superficie debe ser suficiente para que la pieza
cumpla con su función (menor costo).
-Calidad máxima. La calidad de la superficie de la pieza debe ser concurrente con
el costo de la pieza y no debe ser mayor que lo necesario. (Mayor costo).
Las imperfecciones superficiales se clasifican en:
Rugosidad. La producen las herramientas que se usan para fabricar la pieza.
Ondulación. Causada por el desajuste de las máquinas-herramientas.
86
Tipos de superficies
-Superficies de apoyo. Tienen contacto con otras partes fijas. Sirven de apoyo
para el mecanismo.
-Superficies funcionales. Aquellas superficies que tienen contacto dinámico
(rotación, traslación…) con otras, por lo que requieren un acabado fino.
-Superficies libres. No tienen contacto con otras superficies y cumplen con una
función estética. Se les puede señalar como bastas.
Para determinar la rugosidad de una superficie se utiliza un rugosímetro, que
determina electrónicamente el perfil del material en una sección transversal con
respecto a la dirección de las estrías.
Algunos conceptos de la consignación de anomalías en los dibujos técnicos.
Superficie real. Superficie obtenida después de la producción de la pieza.
Superficie geométrica. Superficie sin imperfecciones dada por el diseñador.
Superficie efectiva. Se aproxima a la superficie real a partir de mediciones con
instrumentos. Corresponde más al departamento de control de calidad.
87
Perfil real. Curva obtenida como intersección de la superficie real general mente
perpendicular a esta.
Perfil geométrico. Intersección de la superficie geométrica con un plano general
mente perpendicular a este.
Perfil efectivo. Intersección
CALIDAD SUPERFICIAL
En mecánica la rugosidad es el conjunto de irregularidades que posee una
superficie.
La mayor o menor rugosidad de una superficie depende de su acabado
superficial. Éste, permite definir la microgeometría de las superficies para
hacerlas válidas para la función para la que hayan sido realizadas. Es un proceso
que, en general, habrá que realizar para corregir los errores de forma y las
ondulaciones que pudiesen presentar las distintas superficies durante su proceso
de fabricación (fundición, forja, laminación, etc.).
En el Sistema Internacional la unidad de rugosidad es el micrómetro o micra
(1micra= 1 µm = 0,000001 m = 0,001 mm), mientras que en el sistema anglosajón
se utiliza la micro pulgada (μ"). Esta medida se indica en los planos constructivos
de las piezas mediante signos y valores numéricos, de acuerdo a las normas de
calidad existentes, que varían entre países.
Se hace referencia al grado de rugosidad de una superficie. Las superficies
obtenidas según los procesos de fabricación como los que se han señalado
anteriormente, se caracterizan porque la forma de la rugosidad abarca los
siguientes aspectos (figura 2):
- Se percibe que las estrías de la superficie tienen una direccionalidad según haya
sido el proceso de fabricación o tratamiento.
88
Acabados superficiales especiales
Rectificado. Proceso en el cual el objetivo es dar un excelente acabado superficial.
Se puede realizar con un torno o con una fresa, aunque el mejor grado de calidad
se consigue con una herramienta llamada muela, constituida por granos de
material abrasivo cementados con una substancia cerámica.
-Bruñido. El fin de esta operación es obtener una rugosidad muy leve. General
mente utilizada en piezas de precisión.
La rectificadora es una máquina herramienta, utilizada para realizar mecanizados
por abrasión, con mayor precisión dimensional y menores rugosidades que en el
mecanizado por arranque de viruta.
Las piezas que se rectifican son principalmente de acero endurecido mediante
tratamiento térmico. Para el rectificado se utilizan discos abrasivos robustos,
llamados muelas. El rectificado se aplica luego que la pieza ha sido sometida a
otras máquinas herramientas que han quitado las impurezas mayores, dejando
solamente un pequeño excedente de material para ser eliminado por la
rectificadora con precisión. A veces a una operación de rectificado le siguen otras
de pulido y lapeado, como por ejemplo en la fabricación de cristales para lentes.
89
El lapeado es una operación de mecanizado en la que se frotan dos superficies
con un abrasivo de grano muy fino entre ambas, para mejorar el acabado y
disminuir la rugosidad superficial.
Se emplea para acabar bloques patrón o conseguir uniones estancas entre dos
superficies metálicas.1
La herramienta de lapear permite sujetar las partículas abrasivas y está fabricada
con un material más blando que la pieza a mecanizar. Para preparar metales
endurecidos para un examen metalográfico este material es textil. Cuando el
abrasivo es polvo de diamante se emplea cobre, pero el material más frecuente es
hierro fundido de grano fino.2
Se puede realizar a mano o usando máquinas especiales. Se puede aplicar a
materiales metálicos y no metálicos de casi cualquier dureza, pero si el material es
excesivamente blando los granos de abrasivo se pueden quedar incrustados en la
pieza.
Cuando el lapeado se realiza manualmente se emplea una placa plana estriada4
como la de la primera imagen. Por ejemplo, se podría extender polvo de esmeril
sobre la superficie de la placa, que después se frotaría contra la pieza a lapear
con un movimiento irregular, rotatorio, quizás en forma de ocho para que el
desgaste sea uniforme
90
Indicaciones y simbología de rugosidad
El símbolo de rugosidad son dos líneas desiguales inclinadas (60°) respecto a una
línea horizontal que representa la superficie
Características especiales
A estos símbolos se les pueden asignar valores de las tolerancias permitidas, si no
se especifican las unidades se consideran micrómetros.
También podremos especificar los valores máximos y mínimos permisibles,
situando la rugosidad máxima sobre la mínima.
La norma permite utilizar los números de clases de rugosidad mediante la
selección de clase correspondiente, de hecho la norma lo recomienda para evitar
errores de interpretación.
Rugosidad Ra (&µm) Clase de rugosidad
50
N 12
25
N11
12.5
N10
6.3
N9
91
3.2
N8
1.6
N7
0.8
N6
0.4
N5
0.2
N4
0.1
N3
0.05
N2
0.025
N1
Indicaciones especiales para rugosidad
Si así lo requiere se debe indicar el proceso de fabricación de la forma en que se
trabajó la superficie, debe indicarse el símbolo de rugosidad de características
especiales sobre la línea horizontal que está colocada sobre la línea inclinada más
larga. Se debe indicar también el tratamiento o el recubrimiento superficial que así
lo demande la pieza.
Podemos indicar un tratamiento superficial con una línea punteada gruesa. Si es
necesario podemos indicar un proceso de arranque de viruta e indicar otro
proceso, por ejemplo un recubrimiento.
92
Si es necesario, se indicara las huellas producidas por las herramientas dejadas
en la superficie de la pieza. Según la norma UNE se pueden clasificar de la
siguiente manera:
1) Marcas paralelas al plano de proyección de la vista. Símbolo =
2) Marcas perpendiculares al plano de proyección de la vista. Símbolo
3) Marcas que se cruzan en dos direcciones oblicuas respecto al plano de
proyección de la vista. Símbolo X
4) Las marcno tienen una dirección definida. Símbolo M
93
5) Marcas de forma circular respecto al centro de la superficie. Símbolo C
6) Marcas de forma radial respecto al centro de la superficie. Símbolo R
Indicaciones en de las características en los dibujos
El símbolo se coloca directamente sobre la superficie o bien en su prolongación.
Como se muestra en la figura se puede indicar con una cota que sale de la base
del símbolo.
94
Los símbolos se deben poner una sola vez por cada superficie.
Si la superficie fuera igual para todas las superficies deberá indicarse de la
siguiente manera:
a) Indicando con una nota al lado del símbolo
b) a continuación de la marca de la pieza
A continuación mostraremos una imagen con todas las características generales:
a) Valor de la rugosidad en micrómetros
b) Proceso de fabricación o tratamiento
c) Longitud básica
95
d) Dirección de las estrías de mecanizado
e) Sobre medida para mecanizado
f) Otros valores de rugosidad entre paréntesis.
Siempre que el símbolo no indique características especiales de la superficie, se
podrá utilizar cualquier orientación, solo cuando no indique rugosidad, que debe
mantener la posición que así indica la norma.
Si a si se requiere el mismo estado superficial para la mayoría de las superficies,
el símbolo debe de ir seguido de:
a) "salvo indicación particular"
b) Símbolo básico (entre paréntesis) sin ninguna otra indicación.
c) de uno o varios símbolos (entre paréntesis) del estado o estados de superficie
particulares.
Se debe procurar repetir especificaciones complejas, se puede hacer una
conjetura resumida del estado superficial, siempre y cuando la conjetura esté
cerca del símbolo.
96
La indicación de estado superficial puede omitirse si el control de calidad no es
obligatorio o sobre medidas ya especificadas.
(www.gig.etsii.upm.es/gigcom/temas_di2/estados/index.html
Oviedo en España)
y
Universidad
de
Conclusiones
De todo lo anterior podemos decir que tenemos un gran apoyo en el área de la
metrología, ya que podremos interpretar planos que tengan indicaciones de
acabados superficiales. También se menciono acerca de la norma UNE 82-30176, que da algunas indicaciones acerca de cómo deben de indicar planos y
97
Tolerancias dimensionales
Introducción
Tolerancia: es la variación máxima permitida que puede tener la dimensión
establecida de una pieza, proceso o cualquier otro elemento acotado. Viene dada
por la diferencia entre los límites superior y el límite inferior. Zona de la tolerancia:
es la zona cuya amplitud es el valor de la tolerancia
Tolerancia fundamental: es la tolerancia que se determina para cada grupo de
dimensiones y para cada calidad de trabajo
Las tolerancias dimensionales fijan un rango de valores permitidos para las cotas
funcionales de la pieza, como puede ser:
Espiga: perno del acoplamiento.
Barreno: cavidad del acoplamiento
Dimensión: Es valor numérico de una pieza (longitud, espesor, diametro,
profundidad largo o de un ángulo).
Dimensión nominal (dN para pernos, DN para barrenos): es el valor supuesto que
tiene una distancia, respecto al que se consideran las medidas límites.
Dimensión efectiva:(de una pieza): es el valor real de una dimensión, que ha sido
delimitada midiendo sobre la pieza ya construida.
Dimensiones límites (máxima, dM para ejes, DM para barrenos; mínima, dm para
ejes, Dm para agujeros): son los valores extremos que puede tomar la dimensión
efectiva.
Dimensiones límites (máxima, dM para ejes, DM para agujeros; mínima, dm para
ejes, Dm para agujeros): son los valores extremos que puede tomar la dimensión
efectiva.
Desviación o diferencia: es la diferencia entre una dimensión y la dimensión
nominal.
Diferencia efectiva: es la diferencia efectiva entre la medida efectiva y la dimensión
nominal.
Diferencia superior o inferior: es la discrepancia
máxima/mínima y la medida nominal correspondiente
98
entre
la
dimensión
Las tolerancias dimensionales se pueden representar en los dibujos de varias
formas:
Con su medida nominal seguida de las desviaciones límites.
Con los valores máximo y mínimo.
Con la anotación normalizada ISO.
Pueden ser a su vez:
a) Bilaterales, cuando la dimensión de una pieza puede ser mayor o menor que la
dimensión dada, o
b) Unilateral, cuando la dimensión de una pieza puede ser solo mayor, o solo
menor, que la dimensión dada.
Las unidades de las desviaciones son las mismas que las de la dimensión
nominal. El número de cifras decimales debe ser el mismo en las dos diferencias,
salvo que una de ellas sea nula.
99
Valores para el ajuste con juego
Medida nominal.
Una letra representativa de la diferencia fundamental en valor y en signo
(minúscula para eje, mayúscula para agujero), que indica la posición de la zona de
tolerancia.
Un número representativo de la anchura de la zona de tolerancia (Calidad de la
tolerancia).
Por ejemplo en un plano se tendrá:
Eje
Por ejemplo en un plano se tendrá:
50 F8/g6
Si los valores están limitados en máximo y mínimo es suficiente con poner los
valores límite.
100
Calidad de la tolerancia
El sistema de tolerancias y ajustes ISA tiene como fundamento las siguientes
premisas
A) La temperatura de referencia es de 20°C
B) El Sistema ISO de tolerancias (Norma ISO 286(I)-62) para dimensiones
nominales comprendidas entre 0 y 500mm realiza una partición en grupos de
diámetros dentro de cuyos límites las magnitudes nominales de las tolerancias
permanecen constantes. Los diámetros incluidos son de 0 a 500mm.
C) Dicha norma distingue dieciocho calidades (o dieciocho grados de tolerancia o
clases de precisión) designados como IT01, IT0, IT1,…,
IT16, y se calcularon las tolerancias que se llaman fundamentales.
D) Para cada grupo de diámetros y cada calidad, la tolerancia, llamada
fundamental, permaneció constante.
E) Las tolerancias fundamentales, para las calidades 5 a 16, se determinaron en
función de la unidad de tolerancia internacional, siendo: i=0,45D1/3+0,001D,
donde i se expresa en micrones y D es la medida geométrica de los diámetros
límites del grupo, expresada en mm.
La calidad o índice de calidad es un conjunto de tolerancias que se corresponde
con un mismo grado de precisión para cualquier grupo de diámetros. Cuanto
mayor sea la calidad de la pieza, menor será la tolerancia.
De esta forma, las calidades 01 a 3 para espigas y 01 a 4 para barrenos se usan
para calibres y piezas de alta precisión. Las calidades 4 a 11 para espigas y 5 a 11
para agujeros, están previstas para piezas que van a estar sometidas a ajustes.
Por último, las calidades superiores a 11 se usan para piezas o elementos
aislados que no requieren un acabado tan fino.
En la tabla 1 se muestran los valores fundamentales en micras para cada una de
las dieciocho calidades y para cada uno de los trece grupos de dimensiones de la
serie principal.
101
CALIDADES
IT IT IT IT IT IT IT IT IT IT IT IT IT IT IT IT IT IT
Grupos de
01,
0,
1
2,
3,
4,
5,
6,
7,
8,
9,
10,
11,
1 2,
13,
14,
15,
100
140
250
400
16
Diámetros
(mm)
d≤3
0.3
0.5
0.8
1.2
2
3
4
6
10
14
25
40
60
3<d≤6
0.4
0.6
1
1.5
2.5
4
5
8
12
18
30
48
75
120 180
300
480
750
6 < d ≤ 10
0.4
0.6
1
1.5
2.5
4
6
9
15
22
36
58
90
150
220
360
580
900
10 < d ≤ 18
0.5
0.8
1.2
2
3
5
8
11
18
27
43
70
110 180
270
430
700
1100
18 < d ≤ 30
0.6
1
1.5
2.5
4
6
9
13
21
33
52
84
130
210 330
520
840
1300
30 < d ≤ 50
0.6
1
1.5
2.5
4
7
11
16
25
39
62
100
160
250 390
620
1000
1600
50 < d ≤ 80
0.8
1.2
2
3
5
8
13
19
30
46
74
120
190 300
460 740
1200
1900
80 < d ≤ 120
1
1.5
2.5
4
6
10
15
22
35
54
87
140
220 350
540 870
1400
2200
120 < d ≤180
1.2
2
3. 5
5
8
12
18
25
40
63
100 160
250 400
630 1000 1600
2500
180 < d ≤250
2
3
4.5
7
10
14
20
29
46
72
115 185
290
460
720 1150 1850 2900
250 < d ≤315
2.5
4
6
8
12
16
23
32
52
81
130
210
320
520
810 1300
315 < d ≤400
3
5
7
9
13
18
25
36
57
89
140
230
360
570 890
400 < d ≤500
4
6
8
10
15
20
27
40
63
97
155
250
400
630
102
1400
600
2100 3200
2300 3600
970 1550 2500 4000
“INTERVALOS DE TOLERANCIA FUNDAMENTALES”
Con el objetivo de satisfacer las distintas necesidades de precisión, para cada
escalón de dimensiones nominales, se han previsto 18 valores distintos de
intervalos de tolerancia, llamados “INTERVALOS DE TOLERANCIA
FUNDAMENTALES”.
(Ver tabla I). Cada uno de estos valores dados, en micras (μ) constituye la
diferencia entre las dimensiones límites.
CALIDADES QUE PUEDEN OBTENERSE CON LAS DISTINTAS
MAQUINAS HERRAMIENTAS.
Al grado de precisión necesario se le llama “calidad” y se representa mediante un
número. En la tabla 1 están indicadas las 18 calidades que en función
Los primeros números 01, 0, 1, 2, representan tolerancias muy cerradas en
comparación con los últimos.
A continuación se verán unos ejemplos que permitirán— ver la relación que existe
entre la dimensión nominal, la - calidad y la tolerancia. (Ver tabla No.1).
Ejemplo No.1
Supongamos una dimensión nominal de 63 mm., perteneciente al intervalo 50 a 80
(ver tabla 1) y a la que se le ha designado una calidad 5, corresponderá un
intervalo de - tolerancia de 13 =0.013 mm.
Ejemplo No. 2 Para la misma dimensión nominal del ejemplo anterior, y con una
calidad 16, corresponderá un intervalo de tolerancia de 1900 = 1.9 mm.
Ejemplo No.3
Ahora consideramos la dimensión nominal 355 perteneciente al intervalo
315 a 400 (Ver tabla 1) y a la que se le ha designado una calidad 5, entonces le
corresponder un intervalo de tolerancia de 25 = 0.025 mm.
103
Con el ejemplo 1 y 2 podemos sacar como conclusión que para una misma
dimensión nominal, la calidad permite una tolerancia mucho mayor que la
correspondiente a la calidad 5.
Por tanto para una dimensión nominal dada, la tolerancia depende de la calidad.
NOTA: MICRA = 0.001 mm. y se simboliza μ m.
Ahora bien en el ejemplo No. 3 observamos que el intervalo de tolerancia es
mayor que el correspondiente en el ejemplo No. 1 teniendo en ambos casos la
misma calidad 5.
Por tanto se puede concluir que; “para una calidad dada, la tolerancia aumenta
con el valor de la dimensión nominal”.
Al respecto, se ha encontrado que para la misma dificultad de ejecución, la
relación entre la magnitud de los defectos de fabricación y la dimensión nominal,
es una función de tipo parabólico.
En los procesos de manufactura por maquinado, se cuentan maquinas tales como
el torno revólver, tornos paralelos, tornos automáticos, fresadoras, cepillos,
rectificadoras, etc. con las cuales pueden obtenerse calidades de 5 adelante.
En la siguiente tabla se dan los valores de las calidades que pueden obtenerse
con distintas maquinas en buen estado.
Ajustes
Se denomina ajuste a la diferencia entre las medidas antes del montaje de dos
piezas que han de acoplar.
Según la zona de tolerancia de la medida interior y exterior, el ajuste puede ser:
Ajuste móvil o con juego.
Ajuste indeterminado.
Ajuste fijo o con apriete
104
Apriete (A) es la diferencia entre las medidas efectivas de eje y agujero, antes del
montaje, cuando esta es positiva, es decir, cuando la dimensión real del perno es
mayor que la del barreno:
A = de - De > 0
Holgura
Se denomina juego (J) a la diferencia entre las medidas del agujero y del eje,
antes del montaje, cuando esta es positiva, es decir, cuando la dimensión real del
eje es menor que la del agujero: J = De - de > 0
Juego máximo (JM) es la diferencia que resulta entre la medida máxima del
agujero y la mínima del eje:
JM = DM - dm
Juego mínimo (Jm) es la diferencia entre la medida mínima del agujero y la
máxima del eje:
105
Jm = Dm - dM
Se llama tolerancia del juego (TJ) a la diferencia entre los juegos máximo y
mínimo, que coincide con la suma de las tolerancias del agujero y del eje:
TJ = JM - Jm = T +
Se denomina ajuste indeterminado (I) a un tipo de ajuste en el que la diferencia
entre las medidas efectivas de agujero y eje puede resultar positiva o negativa,
dependiendo de cada montaje concreto:
I = De - de < 0 o > 0
JM = DM - dm
AM = dM - Dm
Se llama tolerancia del ajuste indeterminado (TI) a la suma del juego máximo y del
aprieto máximo, que coincide con la suma de las tolerancias del agujero y del eje:
TI = JM + AM = T + t
Teniendo en cuenta las posiciones y tamaños relativos entre las tolerancias de
ejes y agujeros, se pueden dar tres casos, como se muestran en las figuras a
continuación:
El valor del Juego máximo supera al Apriete máximo
106
El apriete máximo es igual al juego máximo.
El apriete máximo es superior al juego máximo.
Para determinar los juegos límites se tendrá en cuenta que:
Se debe evitar todo exceso de precisión.
Departamento de Diseño Mecánico
Elementos de Máquinas
Se debe adoptar siempre que sea posible mayor tolerancia para el eje que para el
agujero.
Se deben elegir las tolerancias de forma que las calidades del eje y del agujero no
varíen en más de dos índices.
Se debe tener en cuenta la experiencia en ajustes análogos.
Montaje de las piezas.
Al fijar los juegos límites de un acoplamiento se deben tener encuentra:
Estado superficial.
107
Naturaleza del material.
Velocidad de funcionamiento.
Naturaleza, intensidad, dirección, sentido, variación y prioridad de los esfuerzos.
Engrase.
Desgaste.
Geometría del conjunto.
Dimensión nominal de la unión, que es la que se indica en los planos.
Cada uno de los vínculos proyectados de esta manera puede tener distintas
precisiones de acabado. Antiguamente existía la tendencia de mantener la
dimensión nominal con la mayor precisión posible y en forma independiente de la
función que cumple el mecanismo. Esto dio motivo a que la elaboración fuera
sumamente e innecesariamente costosa e hizo imprescindible la utilización de
mano de obra calificada; más aún, la realización de dos vínculos iguales no
arrojaba el mismo ajuste, por la inevitable variación que introduce el acabado
manual. Pero había algo que era mucho más grave que todo eso y consistía en el
hecho de que las piezas integrantes de mecanismos construidos de tal manera no
podían ser directamente remplazadas, sin previo ajuste. De lo expuesto surge
enseguida la consideración de la imposibilidad de tener piezas de repuesto para
un rápido intercambio.
El constructor deberá fijar de antemano las discrepancias de las dimensiones
nominales de las piezas a fabricar y prever los límites de precisión admisible
durante la ejecución, compatible con la naturaleza y características de
funcionamiento de la vinculación, la posibilidad de su realización en función del
equipo disponible y las condiciones económicas de obtención de piezas a costos
razonables.
De este modo se posibilita la tarea de fabricación y montaje de piezas de una
manera racional y realizada por operarios, inclusive poco calificados.
Llamaremos piezas intercambiables a las que pueden ser reemplazadas
directamente, sin ningún ajuste posterior y sin que ello influya en el funcionamiento
del mecanismo
La intercambiabilidad es de capital importancia para el usuario desuna máquina,
ya que posibilita el recambio rápido de la pieza a un costo relativamente bajo y con
mano de obra corriente, en el peor delos casos deberá realizar la reparación un
108
taller especializado pero se habrá evitado tener que remitir la maquina al
fabricante, cosa prácticamente no viable, tratándose de elementos de importación
o fuera de catálogo en el país de origen.
El costo y la precisión son factores opuestos en la rentabilidad de una producción.
109
A
B
C
D
E
F
2.- Describa el ajuste de la carrera del cepillo de codo.
3.- Definición de tolerancia.
4.- Describa el área de tolerancia
110
5.- ¿Cuantos tipos de superficies funcionales hay?, descríbalas
6.- ¿Qué causa la rugosidad en una pieza?
7.- Describa el significado del siguiente signo
8.- Supongamos una dimensión de 63
111
112
113
114
MECANISMO: Es el acoplamiento de dos o más elementos que nos permiten
modificar una fuerza, una velocidad y/o un movimiento de entrada a otros
diferentes de salida. Estos mecanismos van colocados o sujetos sobre ejes de
transmisión
Conjunto de elementos mecánicos unidos entre sí por medio de acoplamientos
esféricos o cilíndricos. El objeto de una cadena cinemática consiste en transformar
un movimiento determinado en otro, de tipo distinto, según una ley deseada
115
Transcripción de graficas de control X-R
introduccion
puntos importantes
El proceso que se debe seguir para construir una grafica es:
116
pasos
pasos para realizar un grafico xr
Una grafica de control X-R, en realidad son dos gráficas en una, una representa los promedios de
las muestras de la (gráfica X) y la otra representa los rangos (gráfica R), deben construirse juntas,
ya que la gráfica X, nos muestra cualquier cambio en la media del proceso y la gráfica R nos
muestra cualquier cambio en la dispersión del proceso, para determinar las X y R de las muestras,
se basan en los mismos datos.
El uso particular de la grafica X-R es que nos muestra los cambios en el valor medio y en la
dispersión del proceso al mismo tiempo, además es una herramienta efectiva para verificar
anormalidades en un proceso dinámicamente
Propósito de la gráfica
Variable a considerar
Tamaño de la muestra
Tener un criterio para decidir si conviene investigar causas de variación del proceso de producción.
Familiarizar a l personal con el uso de esta gráfica.
La construcción de una gráfica de rangos y promedio resulta de formar una unidad, tanto de la
gráfica de promedios como de la de rangos.
consta de dos secciones, parte superior se dedica a los promedios, y la parte inferior a los rangos.
En el eje vertical se establece la escala, a lo largo del eje horizontal se numeran las muestras.
En la gráfica se relacionan estos promedios con los intervalos durante los cuales se tomaron la
muestras. En el eje vertical se indican los valores correspondientes a los valores de muestras. En el
eje horizontal se señalan los periodos de tiempo en los que se toman las muestras a semejanza que
la de promedios.
La interpretación de esta grafica de promedio y rango seria que a partir de los datos de la grafica de
promedios y rangos, podemos determinar el valor central del proceso y su aplicación.
Mediante este proceso esta bajo control cuando no muestra ninguna tendencia y además ningún
punto sale de los limites.
Se describen los distintos tipos de tendencia, que son patrones de comportamiento anormal de los
puntos (inestabilidad o proceso fuera de control estadístico
7mo. paso: Calcular el rango promedio con la siguiente formula:
R = R1 + R2 + R3 + . . . Rn
n
8vo. paso: Se calculan los limites de control superior para el promedio de la siguiente manera:
117
LCSX = X + A2 R
9no. paso: Se calculan los limites de control inferior para el promedio de la siguiente manera:
LCIX = X - A2 R
10mo. paso: Se calcula el limite superior del rango.
LCSR= D4 R
11vo. paso: Se calcula el limite inferior del rango.
LCIR= D3 R
A2 , D4 y D3 se localizan en la página de tabla estadística.
1er paso: Hay que elegir la variable, tiene que ser algún proceso que se pueda medir y adaptarse con
numeros.
2do paso : Se llena la información en la parte superior de la grafica.
3er paso: Se registran las medidas de las variables o datos en los subgrupos.
4to paso: Se calcula el promedio de las muestras (X) en cada subgrupo.
5to paso: Se calcula el rango de cada subgrupo.
6to paso: Se calcula el promedio de promedio a este calculo se le llama gran promedio y se calcula
con la siguiente formula:
X = X1 + X2+X3+ .....Xn
n
Donde Xn son los promedios individuales en cada subgrupo y n es el numero total de subgrupos.
graficas de control X-R
integrantes
:Alanis Mendoza Adriana
Galves Valenciano Judith
Garcia Nava Brenda
Gonzales Arreguin Brandon Daniel
a) La gráfica tiene una grande aplicación dentro de la industria automotriz ya que en la mayoría de
sus procesos se tienen características medibles.
b) Las variables representan más información en las gráficas que un simple pasa – no pasa.
c) El muestreo en la medición exacta resulta en ocasiones menos costoso que la inspección total en
atributos de la información obtenida.
d) Existe una retroalimentación rápida en la información ya que el tiempo de recolección de
medidas es menor debido al muestreo.
ventajas del grafico
118
Transcripción completa
Transcripción de graficas de control X-R
introduccion
puntos importantes
El proceso que se debe seguir para construir una grafica es:
pasos
pasos para realizar un grafico xr
Una grafica de control X-R, en realidad son dos gráficas en una, una representa los promedios de
las muestras de la (gráfica X) y la otra representa los rangos (gráfica R), deben construirse juntas,
ya que la gráfica X, nos muestra cualquier cambio en la media del proceso y la gráfica R nos
muestra cualquier cambio en la dispersión del proceso, para determinar las X y R de las muestras,
se basan en los mismos datos.
El uso particular de la grafica X-R es que nos muestra los cambios en el valor medio y en la
dispersión del proceso al mismo tiempo, además es una herramienta efectiva para verificar
anormalidades en un proceso dinámicamente
Propósito de la gráfica
Variable a considerar
Tamaño de la muestra
Tener un criterio para decidir si conviene investigar causas de variación del proceso de producción.
Familiarizar a l personal con el uso de esta gráfica.
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La construcción de una gráfica de rangos y promedio resulta de formar una unidad, tanto de la
gráfica de promedios como de la de rangos.
consta de dos secciones, parte superior se dedica a los promedios, y la parte inferior a los rangos.
En el eje vertical se establece la escala, a lo largo del eje horizontal se numeran las muestras.
En la gráfica se relacionan estos promedios con los intervalos durante los cuales se tomaron la
muestras. En el eje vertical se indican los valores correspondientes a los valores de muestras. En el
eje horizontal se señalan los periodos de tiempo en los que se toman las muestras a semejanza que
la de promedios.
La interpretación de esta grafica de promedio y rango seria que a partir de los datos de la grafica de
promedios y rangos, podemos determinar el valor central del proceso y su aplicación.
Mediante este proceso esta bajo control cuando no muestra ninguna tendencia y además ningún
punto sale de los limites.
Se describen los distintos tipos de tendencia, que son patrones de comportamiento anormal de los
puntos (inestabilidad o proceso fuera de control estadístico
7mo. paso: Calcular el rango promedio con la siguiente formula:
R = R1 + R2 + R3 + . . . Rn
n
8vo. paso: Se calculan los limites de control superior para el promedio de la siguiente manera:
LCSX = X + A2 R
9no. paso: Se calculan los limites de control inferior para el promedio de la siguiente manera:
LCIX = X - A2 R
10mo. paso: Se calcula el limite superior del rango.
LCSR= D4 R
11vo. paso: Se calcula el limite inferior del rango.
LCIR= D3 R
A2 , D4 y D3 se localizan en la página de tabla estadística.
1er paso: Hay que elegir la variable, tiene que ser algún proceso que se pueda medir y adaptarse con
numeros.
2do paso : Se llena la información en la parte superior de la grafica.
3er paso: Se registran las medidas de las variables o datos en los subgrupos.
4to paso: Se calcula el promedio de las muestras (X) en cada subgrupo.
5to paso: Se calcula el rango de cada subgrupo.
6to paso: Se calcula el promedio de promedio a este calculo se le llama gran promedio y se calcula
con la siguiente formula:
X = X1 + X2+X3+ .....Xn
n
Donde Xn son los promedios individuales en cada subgrupo y n es el numero total de subgrupos.
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graficas de control X-R
integrantes
:Alanis Mendoza Adriana
Galves Valenciano Judith
Garcia Nava Brenda
Gonzales Arreguin Brandon Daniel
a) La gráfica tiene una grande aplicación dentro de la industria automotriz ya que en la mayoría de
sus procesos se tienen características medibles.
b) Las variables representan más información en las gráficas que un simple pasa – no pasa.
c) El muestreo en la medición exacta resulta en ocasiones menos costoso que la inspección total en
atributos de la información obtenida.
d) Existe una retroalimentación rápida en la información ya que el tiempo de recolección de
medidas es menor debido al muestreo.
ventajas del grafico
Transcripción completa
.....Etc.
Por cualquiera de los dos caminos, obtenemos grupos de igual número de mediciones. Para cada subgrupo
calculamos el Promedio y el Rango (Diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo).
Como ya se ha visto, para calcular los Límites de Control es necesario obtener un gran número de
mediciones, divididas en subgrupos. En nuestro ejemplo, podríamos obtener 30 subgrupos de 6 datos cada
uno:
121
Después de calcular el Promedio y el Rango de cada subgrupo, tendríamos una tabla como la siguiente:
A partir de esta tabla, se calculan el promedio general de promedios de subgrupo y el promedio de rangos de
subgrupo:
122
La desviación standard del proceso se puede calcular a partir del rango promedio, utilizando el coeficiente d2,
que depende del número de mediciones en el subgrupo:
Con esto podemos calcular los Límites de Control para el gráfico de X:
La desviación standard del rango se puede calcular utilizando el coeficiente d3, que también depende del
número de mediciones en el subgrupo:
Y así podemos calcular los Límites de Control para el Gráfico de R:
La tabla siguiente muestra los coeficientes d2 y d3 para subgrupos de hasta 10 mediciones:
123
Construímos entonces un Gráfico X de prueba y representamos los promedios de los subgrupos:
Y un Gráfico R de prueba, donde representamos los rangos de los subgrupos:
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Si no hay puntos fuera de los límites de control y no se encuentran patrones no aleatorios, se adoptan los
límites calculados para controlar la producción futura.
Diego Armando Moreno Luis
UANE
Campus Piedras Negras
Calidad
Piedras Negras Coahuila
11 de Septiembre de 2005
Leer más: http://www.monografias.com/trabajos27/graficos-xr/graficos-xr.shtml#ixzz3rEM8ssEE
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