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TECNOLOGÍA DE GRUPOS APLICADA EN EL MECANIZADO DE
TORNILLOS DE HUESO HUMANO
DIANA MARIA ORTEGA PARDO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA CURSO DE PREGRADO
BOGOTA, 30 ENERO 2003
TECNOLOGÍA DE GRUPOS APLICADA EN EL MECANIZADO DE
TORNILLOS DE HUESO HUMANO
DIANA MARIA ORTEGA PARDO
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico.
Asesor FABIO ARTURO ROJAS MORA.
Profesor – Investigador Departamento de Ingeniería Mecánica Universidad de los Andes.
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA CURSO DE PREGRADO
BOGOTA, 30 ENERO 2003
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN _______________________________________________ 1 2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO _________________________________ 2
2.1. Objetivo general _______________________________________________ 2
SECCION I. MARCO CONCEPTUAL __________________________________ 4
3. ESQUELETO___________________________________________________ 5
4. HUESO________________________________________________________ 8
4.1. Tipo de Hueso por estructura interna ______________________ 10
4.2. Tipos de hueso por forma _________________________________ 12 4.3. Huesos largos ____________________________________________ 13
4.4. Huesos cortos____________________________________________ 14
4.5. Huesos planos ___________________________________________ 14
5. FRACTURAS __________________________________________________ 16 6. IMPLANTES __________________________________________________ 21
7. TORNILLOS DE HUESO________________________________________ 26
7.1. El ciclo de remodelación __________________________________ 27
7.2. Biomecánica de los tornillos de fijación ____________________ 32
7.3. Partes ___________________________________________________ 33
7.4. Cabeza___________________________________________________ 33
7.5. Vástago __________________________________________________ 34
7.6. Rosca____________________________________________________ 36 7.7. Punta ____________________________________________________ 37
8. TECNOLOGÍA DE GRUPOS _____________________________________ 38
8.1. Formatos básicos de distribución en planta ________________ 38
8.2. Distribución en planta por tecnología de grupos (celular)____ 39 9. MANUFACTURA CNC__________________________________________ 43
9.1. Control Numérico_________________________________________ 43
9.2. Programa de trabajo ______________________________________ 43
9.3. Torno EMCO COMPACT 5 _________________________________ 44 SECCION II. - PROYECTO EXPERIMENTAL __________________________ 47
10. TORNILLOS SELECCIONADOS _______________________________ 48
11. SELECCION DE GRUPOS DE MECANIZADO ___________________ 50
12. MECANIZADO DE TORNILLOS DE HUESO ____________________ 52
12.1. Pasos de fabricación de los implantes ___________________ 54
12.2. Operaciones previas al mecanizado______________________ 55
12.3. Experimentación _______________________________________ 60
12.4. Operaciones de mecanizado_____________________________ 62 13. PROGRAMAS GENERADORES DE CODIGO G __________________ 65
14. CONCLUSIONES ____________________________________________ 66
15. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS____________________________ 68
16. ANEXOS____________________________________________________ 71
16.1. DIMENSIONES TORNILLO _______________________________ 71
16.2. GRAFICAS TORNILLOS _________________________________ 71
16.3. CODIGO G _____________________________________________ 72
LISTA DE TABLAS
Pg. Tabla 1. Algunos datos numéricos de las propiedades mecánicas del hueso humano. ............ 9
Tabla 2 . Resumen de patrones de fractura típicos en huesos largos, con su respectiva carga y apariencia. ............ 18
Tabla 3. Funciones básicas del torno EMCO COMPACT 5. ............ 46
Tabla 4. Grupos formados para mecanizado ............ 50
Tabla 5. Grupo 1. Diámetro externo 1.5mm; Longitud roscada total
............ 51
Tabla 6 Grupo 2. Diámetro externo 2.0mm; Longitud roscada total
............ 51
Tabla 7 Grupo 3. Diámetro externo 2.7mm; Longitud roscada total
............ 51
Tabla 8 Grupo 4. Diámetro externo 3.5mm; Longitud roscada total
............ 52
Tabla 9 Grupo 5. Diámetro externo 3.5mm; Longitud roscada parcial
............ 52
Tabla 10. Parámetros de corte generadores de superficie adecuada del tornillo.
............ 54
LISTA DE FIGURAS
Pg.
Figura 1. Vista anterior del esqueleto humano ............ 7
Figura 2. Relación entre el esfuerzo ultimo a tensión y Modulo de elasticidad
............11
Figura 3. Tipo de hueso según forma. ............ 13
Figura 4. Vista anterior de los huesos de la mano. ............ 14
Figura 5. Vista lateral y anterior de los huesos de la cabeza. ............ 15
Figura 6. Curva para el comportamiento de creep ............ 17
Figura 7. Momento de inercia y Resistencia a la flexión ............ 19
Figura 8. Placa de compresión dinámica de contacto reducido ............ 22
Figura 9. Imagen de fractura abierta de antebrazo, de segundo grado, de paciente con politraumatismo.
............23
Figura 10. Aplicación de implante Inter-fragmentario con placa de compresión dinamica.
............23
Figura 11. Osteogénesis a distancia ............ 28
Figura 12. Osteogénesis de contacto ............ 28
Figura 13. Comparación de las curvas de esfuerzo deformación para fémur humano en estado liofilizado y fresco
............31
Figura 14. Cargas distribuidas a través del tornillo. ............ 32
Figura 15. Tipos de cabezas. ............ 34
Figura 16. Tornillo de compresión y Tornillo tipo maquina. ............ 35
Figura 17. Tipos de punta ............ 37
Figura 18. Fotografías del Torno EMCO COMPACT 5. ............ 44
Figura 19. Formato código G. ............ 45
Figura 20. Desplazamiento en ejes del torno EMCO COMPACT 5.
............45
Figura 21. Corte esquematizado de fémur o tibia humana, simulando forma perfectamente cilíndrica
............56
Figura 22. Fotografía del ensamble de piezas de fijación ............ 57
Figura 23. Fotografía montaje de piezas de fijación y tarugo ............ 58
Figura 24. Fotografía del montaje completo de los elementos de fijación
............58
Figura 25. Fotografía de cilindro de hueso fracturado en la zona de transición entre resina y hueso.
............59
Figura 26. Fotografía de tarugo previamente mecanizado, en el que se observa el cilindro de hueso cortical.
............61
Figura 27. Esquema de mecanizado con funciones en EMCO COMPACT5 CNC
............62
Figura 28. Posición inicial del buril para comenzar a correr el programa
............62
Figura 29. Perfil de tornillo sin roscado, en el material base ............ 64
Figura 30. Esquema del buril perfil de corte. ............ 64
Figura 31. Fotografía del buril perfil de corte ............ 64
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1
1. INTRODUCCIÓN
El siguiente documento describe el desarrollo del proceso de automatización
de la producción de tornillos de hueso cortical humano liofilizado para uso
ortopédico en zona maxilofacial y mecarpiana, por medio de la aplicación de
tecnología de familias en una producción de control numérico en el torno
EMCO COMPACT 5 CNC.
Todos los tornillos a mecanizar están bajo la norma Brasilera NBR ISO 5835
de Noviembre 1996. En la cual, al especificar el diámetro externo del tornillo,
se obtiene las demás dimensiones (ver anexos), excluyendo la longitud total
y la longitud roscada; estas dimensiones se especificaron por medio de los
catálogos de Compact hand - SYNTHES, 2001 Compact MF- SYNTHES,
2001; Smart Screw - BIONX, 2001.
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2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
2.1. Objetivo general
• Desarrollar procesos productivos rentables para la industria, basado
en la disminución del tiempo de producción, a partir de la
implementación de la tecnología de familias en el mecanizado de
tornillos de hueso, para uso ortopédico.
2.2. Objetivos específicos.
• Clasificar en familias de productos los diferentes tornillos de uso
ortopédico, encontrados en el mercado, de acuerdo a sus
características geométricas y de producción.
• Desarrollar algoritmos para el proceso de mecanizado de cada familia
de tornillos en el torno didáctico EMCO COMPACT 5 del laboratorio de
Ingeniería Mecánica de la Universidad de los Andes.
• Implementar un programa guía para el mecanizado de una familia de
tornillos en el torno didáctico EMCO COMPACT 5 del laboratorio de
Ingeniería Mecánica de la Universidad de los Andes.
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3
• Desarrollar un programa generador de código G, basado en
especificaciones definidas (paso, longitud roscada, diámetro exterior,
etc.) para ser introducido en el torno didáctico EMCO COMPACT 5 del
laboratorio de Ingeniería Mecánica de la Universidad de los Andes.
• Desarrollo preliminar de aplicación web del programa generador de
código G, para ser introducido en el torno didáctico EMCO COMPACT
5 del laboratorio de Ingeniería Mecánica de la Universidad de los
Andes.
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SECCION I. MARCO CONCEPTUAL
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3. ESQUELETO
El cuerpo humano es una complicada estructura que contiene más de
doscientos huesos, un centenar de articulaciones y más de 650 músculos
actuando coordinadamente. Gracias a la colaboración entre huesos y
músculos, el cuerpo humano mantiene su postura, puede desplazarse y
realizar múltiples acciones.
El conjunto de huesos y cartílagos forma el esqueleto.
El tejido óseo combina células vivas (osteocitos) y materiales inertes (sales
de calcio y fósforo), además de sustancias orgánicas de la matriz ósea como
el colágeno. Los huesos son órganos vivos que se están renovando
constantemente.
Las funciones del esqueleto son múltiples:
Sostiene al organismo y protege a los órganos delicados como el cerebro, el
corazón o los pulmones, a la vez que sirve de punto de inserción a los
Comentario: Bibliografía—BUSCARLA!
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6
tendones de los músculos, Además, el interior de los huesos largos aloja la
medula ósea, un tejido que fabrica glóbulos rojos y blancos.
En el cuerpo humano existen 208 huesos (Sistema óseo, 2002):
• 26 en la columna vertebral
• 8 en el cráneo.
• 14 en la cara
• 8 en el oído
• 1 hueso hioides
• 25 en el tórax
• 64 en los miembros superiores
• 62 en los miembros inferiores
Comentario: Bibliografía—BUSCARLA!
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Figura 1, Vista anterior del esqueleto humano, Fuente: Sistema oseo
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8
4. HUESO
El hueso es un material de naturaleza biología y como tal sus propiedades
físicas varían ampliamente de muestra en muestra. Posee una estructura
fibrosa como la madera. El tejido óseo esta compuesto por aproximadamente
70% mineral, 22% de proteínas y un 8% de agua. Es fuertemente
viscoelástico y anisotrópico, y comparado a otros materiales el hueso exhibe
propiedades muy interesantes, por ejemplo es 3 veces mas liviano que el
hierro fundido (en relación con el peso especifico) y es 10 veces más flexible,
además ambos materiales presentan una resistencia a la tensión muy similar.
(Rojas, 2000)
A continuación, se presentan algunos datos numéricos de las propiedades
mecánicas del hueso humano.
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Dirección y Densidad Resistencia Modulo de Tipo de hueso tipo de carga aparente (g/cm3) Máxima (Mpa) Elasticidad (103Mpa)
Cortical tracción 1.85 133 17000 (Fémur medio) longitudinal Compresión 1.85 193 17000 Longitudinal cizallamiento 1.85 68 3000 longitudinal tracción 1.85 51 11500 transversal Compresión 1.85 33 11500 transversal Esponjoso Compresión 0.31 6 76 (cuerpo vertebral)
El hueso constituye el esqueleto de la mayoría de los vertebrados
desarrollados. Provee de resistencia mecánica, protege a los órganos
internos y es el lugar para la formación de la sangre. El hueso consiste en
una matriz intercelular y células formadoras de hueso, como osteoblastos,
osteocitos, tejido conjuntivo y células de resorción ósea: osteoclastos. La
matriz intercelular esta compuesta en su mayor parte por colágeno tipo1
como compuesto orgánico, y como compuesto inorgánico se encuentra el
calcio y el fosfato. Sales inorgánicas son los dos tercios del peso del hueso y
son los responsables de la dureza del tejido óseo. (Kapanen, 2002)
Cuando los huesos experimentan cargas físicas, exhiben un comportamiento
estructural. Este comportamiento depende de la masa del tejido, las
propiedades del material y su geometría. La mejor manera de describir el
comportamiento estructural del hueso es considerar que sucede cuando
Tabla 1. Algunos datos numéricos de las propiedades mecánicas del hueso humano. Fuente: Einhorn et al. (1992)
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existe una fractura; bajo condiciones en las cuales el hueso esta expuesto a
altos esfuerzos, generando cargas muy altas. Si el esfuerzo aplicado excede
el esfuerzo ultimo del hueso, ocurrirá una fractura. La fractura es un evento
iniciado a nivel del material, pero que afecta toda la capacidad estructural del
hueso. Este tema se profundizara mas adelante en el capitulo 5.
4.1. Tipo de Hueso por estructura interna
Existen dos tipos diferentes de hueso: cortical y esponjoso. El hueso
esponjoso consiste en barras irregulares o trabeculares, que se ramifican y
forman redes, y entre estas se encuentra el hueso medular. El hueso cortical
es compacto y tiene funciones protectivas y mecánicas. En los hueso largos,
el hueso cortical cubre al hueso esponjoso como un tubo.(Kapanen, 2002)
4.1.1. Propiedades del hueso cortical
El constituyente primario del hueso cortical adulto son osteonas secundarias,
Los osteones típicamente se encuentran en un rango de 200 a 300 micrones
Y se componen de laminillas concéntricas de la matriz extracelular
mineralizada. Las propiedades mecánicas del hueso cortical están
significativamente influenciadas por el numero, orientación y tamaño de los
osteones, como también de la cantidad de los intersticios laminares del
hueso, entre las vencidades de los osteones, es decir que las propiedades
del hueso cortical dependen del arreglo de los osteones y del proceso de
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11
remodelamiento. En la mayoría de los huesos largos los osteones se
ordenan longitudinalmente a lo largo del eje del hueso, proveyendo de mayor
resistencia al mismo. (Einhorn et al., 1992)
La siguiente figura muestra el comportamiento mecánico del hueso cortical
(esfuerzo ultimo y modulo de elasticidad) bajo el aumento de la tasa
deformación.
Figura 2. Relación entre el esfuerzo ultimo a tensión (coordenada izquierda) y Modulo de elasticidad (coordenada derecha) en hueso cortical como función del aumento en la tasa de deformación. Fuente: Einhorn et al, (1992)
4.1.2. Propiedades del hueso esponjoso
En contraste con el hueso cortical, el hueso esponjoso o trabecular esta
compuesto de lamelas intersticiales, ocurriendo la remodelación en las
superficies dentro de regiones discretas conocidas como paquetes
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trabeculares. El comportamiento macroscópico del hueso esponjoso se
asemeja al de una estructura compuesta de barras. Su arquitectura porosa
resulta en una altísima relación de superficie – volumen, proporcionando una
gran potencial para el intercambio de minerales a través del remodelamiento
superficial.
Existe una amplia variabilidad de los datos reportados sobre las propiedades
mecánicas del hueso esponjoso, sobre todo en el esfuerzo y la rigidez. Por
ejemplo el modulo de elasticidad varia en un rango desde 10 a 800 MPa.
Estas variaciones se pueden explicar por las diferencias de los sitios
anatómicos de las muestras, por la edad de los individuos, por el método de
prueba y por las condiciones ambientales. (Einhorn, 1992)
4.2. Tipos de hueso por forma
Existen diferentes tipos de huesos :
• Largos, como los del brazo o la pierna
• Cortos, como los de la muñeca o las vértebras
• Planos, como los de la cabeza
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Figura 3. Tipo de hueso según forma. Fuente: Sistema óseo
4.3. Huesos largos
Son duros. Están formados por una substancia blanda llamada osteína y por
una sustancia dura formada por sales minerales de calcio y fósforo. Los
huesos largos tienen en su parte media un canal central relleno de médula
amarilla, y las cabezas son esponjosas y están llenas de médula ósea roja.
Entre sus funciones están:
• Dar consistencia al cuerpo.
• Ser el apoyo de los músculos y producir los movimientos.
• Sirven como centro de maduración de eritrocitos (glóbulos rojos).
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4.4. Huesos cortos
4.4.1. Huesos de la mano
Figura 4. Vista anterior de los huesos de la mano. Fuente Sistema óseo
Los metacarpianos en la mano y las falanges en los dedos son huesos de las
extremidades superiores
4.5. Huesos planos
4.5.1. Huesos de la cabeza
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Figura 5. Vista lateral y anterior de los huesos de la cabeza. Fuente: Sistema óseo
La cabeza está constituida por el cráneo y la cara. Es una sucesión compleja
de huesos que protegen el encéfalo y a otros órganos del sistema nervioso
central.
Los huesos del cráneo son 8 y forman una caja resistente para proteger el
cerebro. Los huesos de la cara son 14. Entre ellos los más importantes son
los maxilares (superior e inferior) que se utilizan en la masticación. Hay un
hueso suelto a nivel de la base de la lengua; llamado hioides, en la que
sustenta en sus movimientos.
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5. FRACTURAS
Clínicamente, un hueso puede ser cargado por diversas combinaciones de
carga, tales como compresión, flexión y torsión.
El lugar en el que una fractura ocurre depende de un gran numero de
factores, incluyendo el espesor local del hueso cortical, las propiedades del
mismo y toda la geometría de la estructura. El área y el momento polar de
inercia desempeñan un papel importante en la biomecánica de las fracturas
ya que estos son los parámetros físicos que describen la influencia de la
geometría en la resistencia de los huesos largos.
La mayoría de las fracturas en huesos largos ocurren de una manera
predecible. La mayoría de los patrones básicos representan alguna
combinación de flexión, torsión o cargas de compresión, según lo modificado
por la magnitud y la rata de aplicación de la carga y de las características
locales del hueso (forma, concentradores de esfuerzo, etc.). Por lo tanto para
comprender las fracturas en huesos largos se debe comprender los
siguientes cinco factores:
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1. Tipo de carga
2. Magnitud de la carga
3. Rata de aplicación (ver figura 6)
4. Propiedades del hueso como material
5. Propiedades estructurales del hueso (Gozna, 1982)
Figura 6. Curva para el comportamiento de creep. Indica que si el hueso esta sujeto a esfuerzos constantes por un periodo extendido de tiempo se deformará hasta fallar, así el nivel de esfuerzo este por debajo del esfuerzo de cedencia (σσσσp= 60MPa = Nivel de esfuerzo). Fuente: Einhorn et al, (1992)
La siguiente tabla resume la biomecánica de las fracturas en huesos largos.
Por el patrón de la radiografía se puede determinar cual fue el mecanismo de
lesión y se puede estimar la cantidad de energía envuelta en el proceso.
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Tabla 2 . Resumen de patrones de fractura típicos en huesos largos, con su respectiva
carga y apariencia. Fuente: Gozna et al. (1982)
Patrón de fractura Carga Apariencia Diaphyseal impaction Compresión axial
Transversal Flexión
Espiral Torsión
Mariposa (oblicua-transversal)
Compresión axial + flexión
Oblicua Compresión axial +
flexión + torsión
Es importante distinguir entre el hueso como material y como estructura.
Como material el hueso, como ya se menciono anteriormente, es
anisotrópico, viscoelástico e in homogéneo. Los primeros términos implican
que sus propiedades mecánicas varían marcadamente dependiendo de la
orientación del hueso y de la rapidez de la aplicación de la carga.
En el hueso como estructura se debe considerar tanto la forma como las
irregularidades superficiales que podrían afectar su resistencia. La forma
tiene una importancia relevante en la resistencia del hueso, ya que esta
asociada a la cantidad que define la resistencia a la flexión y torsión del
hueso: el momento de inercia y el momento polar respectivamente.
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En la figura 7 se puede observar que a pesar de que las áreas de los tres
huesos son iguales, el momento de inercia varia. Esto ocurre como resultado
de la manera como el hueso se distribuye en relación al eje central de
rotación en flexión. El hueso sólido a la izquierda de la figura 7 tiene la
misma cantidad de hueso (en área) al del centro pero el ultimo tiene un
momento de inercia mayor ya que el hueso se ha distribuido de manera
lejana al centro del eje. Por lo cual su resistencia a la flexión es 50% mayor.
Las irregularidades superficiales están ligadas a los concentradores de
esfuerzos. Dado que la mayoría del esfuerzo en los huesos largos esta
distribuido a lo largo de su superficie, cualquier discontinuidad puede
aumentar en gran medida el esfuerzo local en el hueso. Si el esfuerzo local
Figura 7. Momento de inercia y Resistencia a la flexión. Fuente : Eihnorn et al. , (1992)
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sobrepasa el esfuerzo de cedencia del hueso una grieta se formara y se
propagara hasta convertirse en una fractura.
Los concentradores de esfuerzo se pueden desarrollarse naturalmente o
como resultado de la intervención quirúrgica, El proceso de fijación interna
en si mismo puede producir concentradores de esfuerzo y por lo tanto
fracturas secundarias. Un solo tornillo puede reducir la rigidez torsional y de
flexión en una cantidad cercana al 50%. (Gozna, 1982)
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6. IMPLANTES
Los implantes son utilizados para recuperar la continuidad estructural de un
hueso fracturado, y así restituir su capacidad de carga. Esta recuperación es
posible por medio de la aplicación de placas o dispositivos de fijación, una
vez que el alineamiento de los fragmentos se ha realizado. La estabilidad de
la fijación depende de la rigidez de las placas y del poder de fijación de los
tornillos a los dispositivos.
Una de las formas más eficientes para conseguir una restauración de la
fractura es por medio del uso de implantes o elementos de fijación, tanto
internos como externos. Estos elementos generalmente estas compuestos
en aleaciones metálicas, dichos elementos deben ser retirados cuando su
función de soporte artificial se halla terminado. En la figura 8 se muestran
dos tipos diferentes de placas de compresión dinámicas utilizadas para
devolver la rigidez estructural en una fractura, una aplicación de estas placas
se observa en el esquema de la Figura 8 y en las radiografías de la Figura 9.
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22
Figura 8. Placa de compresión dinámica de contacto reducido (superior) y Placa de compresión dinámica común (inferior). Fuente: SYNTHES, (2001)
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Figura 9. Izquierda: Imagen de fractura abierta de antebrazo, de segundo grado, de paciente con politraumatismo. Derecha: Imagen inmediatamente después de la
intervención. Fuente: SYNTHES, 2001
Para lograr mejor consolidación en la fractura se busca una máxima fijación y
alineamiento del sistema dispositivo de fijación y fractura por un tiempo
determinado que permite el saneamiento de la estructura. Esto se logra por
medio del contacto y la compresión, lo cual permite una transferencia directa
de la carga entre los fragmentos de la fractura, disminuyendo las cargas
soportadas por el sistema de fijación, aumentado la estabilidad de la fijación
y reduciendo la corrosión de los elementos metálicos. Dicha compresión se
obtiene por medio de implantes Inter-fragmentarios, como se aprecia en la
Figura 10.
Figura 10. Aplicación de implante Inter-fragmentario con placa de compresión
dinamica. Fuente: SYNTHES, (2001).
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24
Existen diferentes materiales para los implantes: metálicos, cerámicos y
polímeros. El problema de los metales y los polímeros es que en algunas
ocasiones reaccionan con los tejidos humanos, sin embargo esto no afecta
en gran medida la recuperación de la fractura.
El implante mas frecuentemente usado en ortopedia es el tornillo metálico.
Recientemente se están utilizando ciertos materiales biodegradables para la
construcción de los tornillos con el fin de eliminar una serie de
complicaciones asociadas al uso de los tornillos metálicos, la más
importante esta en la necesidad de retirar los dispositivos implementados
una vez hallan cumplido su función. Esta remoción exige una segunda
intervención quirúrgica de alto costo, que además trae consigo
consecuencias psicológicas para el paciente.
Estudios anteriores han llevado a los fabricantes de tornillos ortopédicos a
desarrollar geometrías especiales tanto de cuerpo como de rosca que
cumplan con las exigencias necesarias para trabajar como unión mecánica y
que a la vez promuevan fácilmente la consolidación del hueso. Así, la
diferencia entre las geometrías del tornillo utilizado en ingeniería
comparándolo con los ortopédicos es que en estos últimos el perfil es
optimizado en busca de un mayor desempeño tanto mecánico como
biológico.
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25
Dentro de las diferentes geometrías que han sido propuestas, los tornillos de
la Asociación Suiza para el Estudio de Osteosintesis, Arbeitsgemeinschaft
Osteosynthesefragen (AO), ha llevado el liderazgo en el desarrollo de este
tipo de implantes, convirtiéndose en un patrón universal. Existen dos tipos
principales de tornillos definidos por la AO: La“Rosca Asimétrica” o de apoyo
y la “Rosca Simétrica”, mas propiamente la rosca tipo V. Los dos tipos de
rosca deben presentar un poder de fijación igual mientras sean utilizados
bajos las mismas condiciones y posean el mismo diámetro interno. (Rojas,
2000)
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7. TORNILLOS DE HUESO
Los injertos óseos pueden ser de dos tipos: auto injertos (partes del mismo
paciente) y alo injertos (provenientes de tejidos de individuos diferentes al
paciente). En este trabajo se plantea el procesamiento de los alo injertos.
El material base de los alo-injertos es el hueso cortical humano,
principalmente fémur o tibia de individuo de edad media, en forma de
fragmentos obtenidos de bancos de hueso; en donde este ha sido
esterilizado, liofilizado y preservado.
Ventajas:
• Biocompatibilidad
• Estimula formación del hueso
• No necesita segunda intervención quirúrgica
Desventajas:
• Resistencia mecánica
Comentario: Cual es la traducción al español?
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7.1. El ciclo de remodelación El hueso se desarrolla por dos mecanismos.: intramebranosa y por
osificación endocrina. Los dos tipos están activos en el desarrollo embrionico
y en la renovación en el hueso adulto.
La reabsorción es caracterizada por la aparición de superficies trabeculares o
células gigantes multinucleadas, llamadas osteoclastos. Una porción del
material mineral pre existente y de la matriz es removido.
La formación de un nuevo hueso generalmente es seguida por la reabsorción
y ocurre cuando existe migración de las células osteogénicas en la
superficie del hueso. Esta matriz es subsecuentemente mineralizada
Las contribuciones del implante al proceso de incorporación son un pequeño
pero importante numero de células, que sobreviven por difusión, la mayor
contribución del implante en la cicatrización ósea se produce como resultado
de dos fenómenos distintos y coincidentes: osteoconducción u
osteogénesis de contacto y osteoinducción u osteogénesis a distancia.
(ver Figuras 11 y 12). La tasa y el área de cicatrización alrededor de un
implante depende del grado de osteogénesis de contacto que tiene lugar en
la superficie del implante.
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Figura 11 (derecha) .Osteogénesis a distancia - Un proceso gradual de cicatrización ósea que se produce hacia adentro desde el borde de la osteomía hacia el implante. El
hueso no crece directamente sobre la superficie del implante. Fuente: OSSEOTITE, 2001
Figura 12 (izquierda). Osteogénesis de contacto - La migración directa de las células
formadoras de hueso a través de la matriz del coagulo hacia la superficie del implante. El hueso se va formando rápidamente directamente sobre la superficie de contacto.
Fuente: OSSEOTITE, 2001
La regulación de la reabsorción del hueso y su formación es compleja.
Factores locales pertenecientes a la matriz y a la célula, como también
influencias sistémicas son conocidas por estimular la osteogénesis.
La fuente de la estimulación es en parte las células del implante, pero en su
mayoría emanan de la matriz en la forma de proteínas morfológicas del
hueso.
La mejoría del hueso requiere la invasión de brotes vasculares y en hueso
cortical esto ocurre usualmente a través de canales pre-existentes
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29
haversianos. Estos canales son rellenados con actividad osteoclastica que
esta acompañada con respuesta neovascular. También hay reabsorción
predominante a través de la periferia del implante. El resultado neto es un
incremento substancial de la porosidad y un decrecimiento en la masa. Es
importante mantener en la mente que esta perdida mineral es normal y no
anticiparse a cargar el implante, ya que no soportara cargas sin la adecuada
asistencia de fijación. Después de la reabsorción, luego de meses, la
formación de nuevo hueso es más substancial y gradualmente se obtiene la
masa y la resistencia normal. (Gozna, 1982)
El implante en hueso esponjoso se diferencia del cortical en la rapidez de la
reaparición. La naturaleza del hueso cortical permite una revascularizacion
más rápida y por lo tanto una mayor incorporación. (Gozna,1982)
7.1.1. Reparación de alo injertos.
Por definición, los alo-injertos son diferentes al recipiente en la mayor
histocompatibilidad de la raíz. El grado de disparidad es un importante factor
en determinar el destino biológico del alo-injerto en cualquier circunstancia.
Es razonable sugerir que entre mas grande sea la disparidad genética entre
donador y el receptor, mas substancial será el impacto de la incorporación
del inserto (Bos et al., 1983)
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30
Esto no significa que el proceso de reparación sea fallido como una
consecuencia directa, de la respuesta inmunológica, pero el proceso puede
ser menos completo o retardado.
Los alo-injertos pueden ser tratados en varias formas, buscando la
preservación a largo tiempo. Estas aproximaciones pueden afectar
propiedades biológicas (incluyendo inmunológicas) o biomecánicas, o
ambas. La mayoría de los alo-insertos son usados en estado fresco,
congelado o liofilizado, y en ocasiones son parcialmente desmiralizados.
(Burchardt, 1983)
En la mayoría de los modelos experimentales el uso de alo-injertos están
asociados a una repuesta inflamatoria alta. Sin embargo existe una gran
evidencia clínica de la eficacia de este tipo de implantes. (Burchardt, 1983)
Los alo-insertos congelados experimentados en modelos animales y
humanos esta asociado con un decrecimiento de la inmunogenicidad y no
demuestra un cambio en las propiedades mecánicas iniciales.
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31
Los alo-insertos liofilizados tiene una reducida inmunogenicidad. y ambas
presentan cambios en sus propiedades mecánicas indicadas en grietas. Esto
no tiene consecuencias graves si el implante no va a resistir cargas altas, o si
el hueso esta adecuadamente protegido con fijaciones internas. Su
incorporación es parecida a la de los auto-insertos, pero mas reducida. La
Figura 13 muestra una grafica comparativa de la curva esfuerzo-deformación
para hueso de fémur en estado fresco (wet) y liofilizado (dry). (Pelker et al,.
1979)
La desmineralización, especialmente la combinación de desmineralización
con liofilización ha llamado la atención por su aumento substancial en la
actividad osteoconductiva. (Glowacki et al., 1981)
Figura 13. Comparación de las curvas de esfuerzo vs deformación para fémur humano en estado liofilizado y fresco, para muestras del mismo tamaño e
individuo. Fuente: Gozna et al. ,1982
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32
Los alo-injertos sufren cambios biológicos que los hacen inferiores a los auto-
injertos. La perdida de potencial biológico esta justificada por la necesidad de
formas, tamaños o cantidades de hueso que sobrepasan la capacidad de
fuentes autógenas.
7.2. Biomecánica de los tornillos de fijación
El mas común de los implantes ortopédicos es el tornillo.
Los factores que se deben considerar en el proceso de selección de un
tornillo roscado son: diámetro de la raíz, diámetro de la rosca o exterior,
paso, avance, núcleo del área terrajada, punta,
Mecánicamente, un tornillo debe convertir la carga torsional en compresión
axial.
Figura 14. Cargas distribuidas a través del tornillo. Fuente: Gozna et al. , 1982
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33
A medida que el cirujano aplica la torsión para apretarla, el tornillo avanza en
el hueso hasta que la cabeza pulsa la corteza. Después de eso, el ajuste
adicional da lugar a la compresión creciente entre la cabeza y el hueso. El
torque actual que es convertido en la carga axial es denominado” torque
efectivo”. Las dos otras maneras en que la energía torsional puede ser
utilizada consisten en la sobrepaso de la fricción de la rosca y en cortar la
rosca. (Molina et al. ,1995)
El diseño ideal de tornillo y del orifico del tornillo debe maximizar la cantidad
de torque efectivo necesario y minimizar la energía torsional gastada en el
sobrepaso de la fricción de la rosca y en cortar la rosca.
7.3. Partes
El tornillo consiste de cuatro partes : cabeza, vastago, rosca y punta.
7.4. Cabeza
La cabeza del tornillo realiza dos funciones: actúa como acople entre el
destornillador y el tornillo, y provee la superficie en la que actuaran las
fuerzas de compresión.
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34
La cabeza hexagonal es la mas utilizada, ya que ofrece un acople muy rígido
entre las partes y le da al cirujano mas control en la alineación del tornillo
Dependiendo del diseño de la cabeza, las fuerzas de flexión y cortante en la
unión de la cabeza y el vástago pueden ser lo suficientemente grandes para
romper el tornillo. La fractura puede ocurrir si el tornillo no se centra
correctamente sobre el agujero de la placa o si no es insertado a ángulos
rectos de la misma. La cabeza esférica esta diseñada para reducir las
fuerzas cortantes que son producidas cuando el tornillo no es insertado a
ángulos rectos. (Molina et al. ,1995)
7.5. Vástago
Figura 15. Tipos de cabezas. Fuente: Gozna et al. , 1982
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35
El vástago es la porción liza del tornillo entre la cabeza y la rosca. La rosca
es la parte activa del tornillo, convirtiendo la carga torsional aplicada en carga
de tensión en el vástago. La cabeza, al contrario convierte esta tensión en
fuerzas de compresión a la medida que avanza hasta alcanzar la corteza del
hueso.
Los tornillos pueden clasificarse en dos grupos básicos de acuerdo a la
medida del vástago:
- Tornillos tipo maquinado (machine screws), con vástago corto
- Tornillos de compresión (lag screw), con vástago largo.
Esta clasificación se basa en el concepto de “ fijación ínter fragmentaria“ (lag
fixation) en la cual se busca la fijación de dos fragmentos comprimiendo el
distal sobre el proximal; para esto es necesario que el tornillo deslice
libremente en el fragmento proximal y la rosca se fije en el distal para así al
apretar lograr la compresión al nivel del foco de la fractura. El diseño más
Figura 16. Tornillo de compresión y Tornillo tipo maquina. Fuente: Gozna et al. , 1982
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36
eficiente para este efecto es el tornillo de compresión en el cual la rosca se
asienta completamente en el fragmento distal. Por otro lado si se cuenta con
un tornillo de espigo corto, se debe realizar un canal liso en el fragmento
proximal y tarrajear el fragmento distal. (Molina et al. ,1995)
7.6. Rosca
En ortopedia existen dos diseños básicos de tipo de rosca: la rosca de
apoyo, no autotarrajebale, o asimétrica y la rosca tipo V , autotarrajeable o
simétrica . Teóricamente ambos tipos de rosca deben tener la misma
resistencia a la tracción si tiene el mismo diámetro interno (Koyanyi et al. ,
1970). La diferencia radica en el comportamiento biológico de la rosca, pues
la rosca asimétrica presenta un mejor comportamiento por su mayor contacto
con el hueso.
La profundidad de la rosca define el diámetro de la raíz, que es la zona mas
débil de un tornillo, ya que entre más pequeño sea el diámetro más grande
será la tendencia a romperse en el momento de inserción y remoción. La
resistencia de un tornillo varia al cubo del diámetro de su raíz, por lo tanto un
pequeño cambio en el diámetro de la raíz afectara drásticamente su
resistencia. (Molina et al. ,1995)
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37
7.7. Punta
La punta aflautada identifica a los tornillos de tipo auto- roscables, estos
tornillos generan calor y fricción en el momento de ser insertados, por lo cual
no son recomendables en zonas netamente corticales.
La punta Redonda es característica de los tornillos no auto- roscables, en los
cuales se necesita tarrajear antes de introducir el tornillo en el hueso.
Figura 17. Tipos de punta. Fuente: Gozna et al. , 1982
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38
8. TECNOLOGÍA DE GRUPOS
8.1. Formatos básicos de distribución en planta
El patrón general de flujo del trabajo es el que determina los formatos para la
distribución de departamento en un instalación, que corresponden a tres
tipos básicos: distribución por producto, distribución por proceso y
distribución de posición fija, así como un tipo híbrido: distribución de
tecnología de grupos o celular.
La distribución por producto (también llamada distribución de taller de flujo)
es aquella donde se disponen el equipo o los procesos de trabajo de acuerdo
con los pasos progresivos necesarios para la fabricación del producto. Si el
equipo se dedica a la producción continua de una pequeña línea de
productos, por lo general se le llama línea de producción o línea de montaje.
En una distribución por procesos ( o distribución de taller de trabajo o por
función) se agrupan el equipo o las funciones similares como seria un área
para todos los tornos y otra para las maquinas de fresado. De acuerdo con la
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39
secuencia de operaciones establecida, una parte pasa de un área a otra,
donde se ubican la maquinas adecuadas para cada operación. (Valenzuela
et al. , 2000)
La distribución de tecnología de grupos, también llamada celular, agrupa
maquinas diferentes en centros de trabajo (o celdas) para trabajar sobre
productos que tiene formas y necesidades de procesamiento similares. Esta
distribución se parece a la distribución por proceso, ya que se diseñan las
celdas para realizar un conjunto de procesos específicos, y también es
semejante a la distribución por producto, pues las celdas se dedican a una
gama limitada de productos.
La distribución de posición fija, el producto, por cuestiones de tamaño o
peso, permanece en un lugar, mientras que se mueve el equipo de
manufactura a donde esta el producto, y no al revés.
8.2. Distribución en planta por tecnología de grupos (celular)
Se entiende por tecnología de grupo una filosofía manufacturera en la cual
productos similares son identificados y colocados juntos, para tomar ventaja
de sus similitudes en las áreas de manufactura y diseño. Por ejemplo, una
planta que produce 10000 productos distintos puede agruparlos en solo 50 o
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40
60 familias distintas, teniendo en cuenta que cada familia posea diseños y
características de manufactura semejantes. Por tanto si los procesos de
algunos productos se parecen, estos pueden agruparse obteniendo como
resultado eficiencias a la hora de la planificación, alcanzadas a través de
reordenamientos de los equipos de producción, o celdas, que faciliten el flujo
de las piezas. (Morales, 1989)
El objetivo general es obtener los beneficios de una distribución por producto
en la producción de tipo taller de trabajo. Estos beneficios incluyen:
1. Mejores relaciones humanas. Las celdas consisten en unos cuantos
trabajadores que forman un pequeño equipo de trabajo. Un equipo
produce unidades de trabajo completas
2. Mejora en la experiencia de los operadores (polivalentes).
3. Menos manejo de materiales e inventario en proceso. Una celda
combina varias etapas de producción, por lo que viajan menos piezas
por taller
4. Preparación más rápida. Como hay menos taras se reducen los
cambios de herramientas, y por consiguiente es más rápido el tiempo
de preparación.
8.2.1. Familias de productos
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41
Consiste en una colección de piezas similares ya sea por figura geométrica,
tamaño o porque los procesos necesarios para la manufactura de un
producto son semejantes. Las partes dentro de una familia pueden ser
diferentes, pero sus similitudes tan cercanas que permiten ser identificadas
como miembro de una familia.
8.2.2. Desarrollo de una distribución en planta por tecnología de grupos.
• Agrupar las piezas en familias que siguen una secuencia de paso
comunes. En esta etapa hay que desarrollar y mantener un sistema
computarizado de codificación y clasificación de piezas.
• Identificar, como base para la ubicación o reubicación de procesos los
patrones de flujo dominantes de familias de piezas.
• Agrupar físicamente la maquinas y procesos en las celdas.
El mayor obstáculo para utilizar la tecnología de grupos es el agrupamiento
de las partes en familias. Hay tres métodos generales para solucionar este
problema:
- el método de la inspección visual consiste en la clasificación de las
partes en familias según sus cualidades físicas
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42
- El método de clasificación por código consistente en la clasificación de
las partes en familias examinando los códigos de los productos que
son reflejo de los atributos de diseño y manufactura de cada pieza.
- El método del análisis de flujo de producción, consistente en la
clasificación de las piezas con rutas iguales en sus procesos de
manufactura.
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43
9. MANUFACTURA CNC
9.1. Control Numérico
Vergnas, 1985 describe al “ CN como el conjunto de automatismos en los
que las ordenes de movimiento y de velocidad de los desplazamientos se
dan a través de informaciones numéricas, Esta automatización permite situar
la herramienta sobre una posición predeterminada con la ayuda de las
informaciones numéricas e interpretadas por el CN.
9.1.1. Control Numérico de contorneado o continuo.
Este sistema controla el desplazamiento de la herramienta sobre cualquier
trayectoria. El avance sobre la trayectoria se realiza a través de 2, 3 o 4 ejes.
9.2. Programa de trabajo
El programa de trabajo preestablecido debe contener los parámetros de
fabricación siguientes.
- Las trayectorias de los útiles
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44
- Las condiciones de corte
- Los cambios de útiles y su preselección
- La elección correcta de los orígenes
9.3. Torno EMCO COMPACT 5
El torno EMCO COMPACT 5 es un torno didáctico para ser usado en el
laboratorio de Ingeniería Mecánica de la Universidad de los Andes.
El torno cuenta también además de las herramientas básicas, cuenta con
una fresadora como se aprecia en la figura 18.
9.3.1. Funciones Básicas del Torno EMCO COMPACT 5
Figura 18. Fotografías del Torno EMCO COMPACT 5. Fuente: Rojas, 2000
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El código G a ser generado por los programas depende de las funciones
de cada torno. El formato básico del código es:
. N . G . X . Z . F
Donde
N: Numero de acción
G: Función a utilizar
X: Desplazamiento en eje X (en centésimas de milímetro) Ver Figura
Z: Desplazamiento en eje Z (en centésimas de milímetro) Ver Figura
F: Avance por revolución (en centésimas de milímetro por revolución)
A continuación se describen de manera general las funciones básicas
util
Figura 20. Desplazamiento en ejes del torno EMCO COPACT 5. Fuente: Manual TORNO EMCO COMPACT 5, 1985
Figura 19. Formato código G. Fuente: Manual TORNO EMCO COMPACT 5, 1985
izadas en el desarrollo de este trabajo
45
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G00 Posiciorápida G01 Interpo
G20 ParadaG22 Final deG78 Ciclo de
G84 Tornealongitud
Tabla 3. Funciones básicas del torno EMCO COPACT 5. Fuente: Manual TORNO
Desplazamiento rápido sobre los ejes programados. El carro se
EMCO COMPACT 5, 1985
46
nar en marcha desplaza en sentido X o Z
lación lineal Permite tornear en sentido Z, X y cónico.
Intermedia El desarrollo del programa se interrumpe al programar G20. los demás bloques se gestionan tan solo pulsando el botón START.
programa Al final de cada programa tiene que estar programado G22.
roscar Este ciclo se conforma por 4 pasos: Paso 1: Anotar en la columna X la cota de acercamiento Paso2: -Anotar la longitud de la rosca en la columna Z. -Anotar el paso en centésimas de mm en la columna F Paso 3 y 4: El retorno de reposición del buril al punto de origen del programa.
r un ciclo inal – desbaste
Si se programa G84, se desplazaran los carros a la velocidad de avance programada y la velocidad de marchar rápida en los sentidos X y Z programados en el ciclo.
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47
SECCION II. - PROYECTO EXPERIMENTAL
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48
10. TORNILLOS SELECCIONADOS
En el mercado existen diferentes tipos de tornillos para implantes. La gran
mayoría están basados en las geometrías establecidas por la Asociación de
la Osteogénesis.
Todos los tornillos a mecanizar están bajo la norma Brasilera NBR ISO 5835
de Noviembre 1996. En la cual, al especificar el diámetro externo del tornillo,
se obtiene las demás dimensiones, excluyendo la longitud total y la longitud
roscada; estas dimensiones se especificaron por medio de los catálogos de
Compact hand - SYNTHES, 2001 Compact MF- SYNTHES, 2001; Smart
Screw - BIONX, 2001.
Los tornillos de hueso no soportan cargas altas, sobre todo en tensión. Por lo
cual este trabajo desarrollara programas de mecanizado para los tornillos
utilizados como implantes en la cabeza y las manos, área metacarpiana y
maxilofacial; ya que las cargas desarrolladas en estos lugares son bajas.
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49
Las zonas seleccionadas están formadas por hueso cortical, por lo cual se
cuenta con mayor facilidad de fijación. Las dimensiones de los tornillos
utilizados para estas áreas varían de acuerdo a la aplicación, sin embargo,
de manera general, los rangos de diámetros utilizados en este trabajo oscilan
entre 1.5mm a 3.5 mm, los pasos de rosca se encuentran entre 0.5mm-
1.25mm y las longitudes totales 6mm-28mm.
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50
11. SELECCION DE GRUPOS DE MECANIZADO
La selección de los grupos de mecanizado se realizo por medio del método
de inspección visual, clasificando según las cualidades físicas tomando como
variables el diámetro externo y la longitud roscada del tornillo.
Por lo anteriormente mencionado los grupos a mecanizar quedan
conformados de la siguiente manera:
OD Longitud roscada No.
G1 1.5 Total 3 G2 2 Total 5 G3 2.7 Total 5 G4 3.5 Total 5 G5 3.5 Parcial 10
Como se puede observar, se trabaja con cinco grupos básicos, para los
cuales se crea en este trabajo, inicialmente un programa de producción guía,
para luego desarrollar el código G que mecanice el numero de tornillos
elegidos para cada grupo.
Tabla 4. Grupos formados para mecanizado
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51
En total se presentaran 28 programas de mecanizado para ser desarrollados
en el torno EMCO COMPACT 5 CNC
A continuación se presentan tablas que resumen las dimensiones básicas de
los tornillos de acuerdo a los grupos formados.
Todas las dimensiones están en milímetros.
G1-HA1.5xLT G1 diámetro longitud descripción 1 1.5 10 1.5x10 2 1.5 15 1.5x15 3 1.5 20 1.5x20
G2-HA2.0xLT G2 diámetro longitud descripción 1 2 6 2x6 2 2 8 2x8 3 2 10 2x10 4 2 12 2x12 5 2 14 2x14
G3-HA2.7xLT G3 diámetro longitud descripción 1 2.7 6 2.7x6 2 2.7 8 2.7x8 3 2.7 10 2.7x10 4 2.7 12 2.7x12 5 2.7 14 2.7x14
Tabla 5. Grupo 1. Diámetro externo 1.5mm; Longitud roscada total
Tabla 6 Grupo 2. Diámetro externo 2.0mm; Longitud roscada total
Tabla 7 Grupo 3. Diámetro externo 2.7mm; Longitud roscada total
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52
G4-HA3.5xLT
G4 diámetro longitud descripción 1 3.5 10 3.5x10 2 3.5 14 3.5x14 3 3.5 16 3.5x16 4 3.5 18 3.5x18 5 3.5 20 3.5x20
G5-3.5xLT/LP G5 diámetro longitud roscada descripción 1 3.5 10 5 3.5x10/5 2 3.5 12 5 3.5x12/5 3 3.5 14 5 3.5x14/5 4 3.5 16 6 3.5x16/6 5 3.5 18 7 3.5x18/7 6 3.5 20 8 3.5x20/8 7 3.5 22 9 3.5x22/9 8 3.5 24 10 3.5x24/10 9 3.5 26 12 3.5x26/12
10 3.5 28 14 3.5x28/14
12. MECANIZADO DE TORNILLOS DE HUESO
La Forma del corte y el lugar en el que se genera el corte del hueso generan
diferentes propiedades de resistencia mecánica y mecanizado.
En general, muchos parámetros influyen sobre la calidad final del tornillo de
hueso, entre ellos:
Tabla 8 Grupo 4. Diámetro externo 3.5mm; Longitud roscada total
Tabla 9 Grupo 5. Diámetro externo 3.5mm; Longitud roscada parcial
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53
• Parámetros de corte:
- Velocidad de corte
- Avance
- Profundidad
• Geometría de corte (ángulos de corte)
• Material de la herramienta
• Temperatura (influye en la alteración morfológica del hueso)
La calidad del hueso se identifica principalmente por la Rugosidad superficial,
característica muy importante de los injertos, ya que de esta depende la
aceptación del injerto por parte del cuerpo del paciente y así mismo la
posible regeneramiento del tejido óseo (Rojas, 2000). Por lo tanto los
parámetros de mayor interés en la producción de tornillos de hueso humano
liofilizado son aquellos que generan la textura superficial adecuada, los
demás parámetros son simplemente operaciones de desbaste que buscan
acercar la pieza a la geometría deseada.
Experimentos realizados por Rojas, 2000 concluyeron que la velocidad de
corte es el parámetro más significativo en el proceso de manufactura. El
aumento de la velocidad producirá una superficie más rugosa, mientras que
el aumento del ángulo de incidencia producirá un mejor acabado.
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54
La tabla presenta dos formas de mecanizado con diferentes parámetros de
corte que generan la superficie adecuada.
A B Angulo de salida principal (°) 0 5Angulo de incidencia principal (°) 5 10Avance (mm/rev) 0.03 0.03Velocidad de corte (m/min) 3 3Profundidad de corte (mm) 0.1 0.1Material de la herramienta Acero rápido Acero rápidoAngulo de cuña principal (°) 175 165Angulo de dirección principal (°) 65 65Angulo de dirección secundario (°) 10 10Angulo de inclinación (°) 105 105Angulo de incidencia secundario (°) 5 10Tipo de fluido de corte Aire atmosférico Aire atmosféricoForma de aplicación del fluido de corte Estático Estático
La rugosidad superficial en el caso del torneado cilíndrico sobre hueso
cortical liofilizado, puede ser predicha o por lo menos aproximada cuando
sea necesario por modelos empíricos.
12.1. Pasos de fabricación de los implantes
Las operaciones de mecanizado son propias de cada implante. Sin embargo,
a continuación se presenta un diseño del proceso productivo, como algoritmo
general de la fabricación de cualquier tornillo
Tabla 10. Parámetros de corte generadores de superficie adecuada del tornillo. Fuente: Rojas, 2000
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55
Los pasos de fabricación de los implantes se pueden dividir en dos procesos
diferentes: las operaciones a realizar antes del mecanizado y las operaciones
durante el mecanizado.
Los algoritmos de mecanizado por familia son muy parecidos entre si, las
diferencias radican en la herramienta utilizada para roscar y en el diámetro
inicial del cilindro de hueso cortical a ser mecanizado.
12.2. Operaciones previas al mecanizado
12.2.1. Obtención de secciones del hueso liofilizado
El hueso para el injerto a mecanizar se obtendrá de tibia o fémur de humano
cortado en secciones (ver figura) de aproximadamente 10 milímetros de largo
y 6 milímetros de ancho como mínimo; esto depende del diámetro de la
cabeza del tornillo. Estas medidas serán especificadas con mas precisión en
cada programa de mecanizado generado en secciones previas de este
trabajo.
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56
Este hueso debe ser tratado previamente mediante la liofilización
12.2.2. Recubrimiento con resina
Después de obtener las secciones de hueso se procede a introducir el
cuadrante en resina epoxyca para obtener una pieza cilíndrica, procesable
en el torno, denominada tarugo.
La resina tarda 2 horas en secar, pero es preferible dejar un día entre el
recubrimiento de la resina y el comienzo del mecanizado, ya que la masilla
será mas consistente.
Es muy importante lograr centrar con precisión la sección de hueso para
evitar perder la pieza, pues si no se obtiene concentricidad, en el momento
del cilindrado no se obtendra hueso suficiente para el tornillo.
12.2.3. Desbaste de resina
La resina debe mecanizarse en torno hasta obtener un diámetro de 14mm,
para lograr el ajuste necesario con el casquete de fijación que se utilizara en
el maquinado del tornillo.
Figura 21. Corte esquematizado de fémur o tibia humana, simulando forma perfectamente cilíndrica
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57
12.2.4. Montaje de las piezas
Después de que se obtiene el diámetro deseado de la resina se procede a
realizar el montaje para mecanizar en el torno EMCO COMPACT 5. Primero
se posicionan las partes de acuerdo a la Figura 22:
Figura 22. Fotografía del ensamble de piezas de fijación
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58
Se introduce el casquete de fijación en la base roscada, para después ubicar
el tarugo en el casquete de fijación. Ver Figura 23
Una vez ensambladas las partes anteriormente nombradas se procede a
posicionar la tapa roscada en la base, buscando que no exista holgura entre
las partes, para evitar vibraciones y lograr una buena fijación del tarugo en el
casquete.
Finalmente se debe obtener el montaje mostrado en la Figura 24 .
Base roscada Casquete de fijación
Tapa roscada
Figura 23. Fotografía montaje de piezas de fijación y tarugo
Figura 24. Fotografía del montaje completo de los elementos de fijación
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59
Luego, se introduce la pieza ensamblada en las mordazas del torno y se
aprieta.
12.2.5. Obtención del cilindro de hueso
Una vez posicionadas las piezas se debe desbastar hasta obtener el
diámetro inicial necesario definido por cada programa. Esta operación se
puede realizar de manera manual con avances de 0.75mm/rev, velocidad de
corte de hasta 15 m/min y profundidades de hasta 1mm (Rojas, 2000). Sin
embargo, cuando se este acercando a la región de interfase entre resina y
hueso se deben cambiar los parámetros de corte para evitar fracturas como
la que se muestra en la Figura 25:
Después de varios intentos de mecanizar tornillos de hueso con las
condiciones de corte citadas anteriormente, se concluyo que el torno EMCO
COMPACT 5 CNC, no es lo suficientemente robusto para permitir estos
Resina
Hueso
Figura 25. Fotografía de cilindro de hueso fracturado en la zona de transición entre resina y hueso.
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60
parámetros. Por lo cual se desarrollo un experimento para obtener
parámetros de corte que fuesen viables, en cuanto el tiempo real de
mecanizado.
12.3. Experimentación Los parámetros de corte para el TORNO EMCO COMPACT 5 CNC se
hallaron por medio de la experimentación. Dichos parámetros deben generar
una rugosidad superficial requerida, para promover el crecimiento del hueso
alrededor del tornillo
Inicialmente se contaba con dos parámetros de corte en desbaste, hallados
por Rojas y Castillo en sus respectivos trabajos.
• Rojas, 2000:
Avance = 0.075mm/rev
Profundidad = 1mm
Velocidad = 15 m/min
• Castillo, 1995:
Avance = 0.060mm/rev
Profundidad = 0.01mm
Velocidad = 40m/min
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Las condiciones de corte de Rojas necesitan un torno robusto que soporte
las grandes fuerzas de corte producidas en el desbaste, situación que no es
posible en el torno didáctico EMCO COMPACT 5 CNC, ya que la vibración
promueve el rompimiento de la pieza de hueso. Mientras que las condiciones
de corte de Castillo no optimizan el tiempo en maquinado, ya que la
profundidad de corte es muy baja.
La velocidad de corte es el parámetros que influye con mayor proporción en
la fuerza generada en el área de corte, por lo cual se disminuyo la velocidad
para aumentar la profundidad de corte.
Finalmente manteniendo fija la velocidad, entre 3-4 m/min y un avance de
0.03 mm/rev se experimento con 5 muestras por profundidad de prueba
comenzando desde 0.01mm y subiendo progresivamente 0.1mm, hasta
obtener la profundidad máxima de corte permitida (0.5mm).
Finalmente se debe obtener una pieza como la que muestra la figura 26:
Figura 26. Fotografía de tarugo previamente mecanizado, en el que se observa el cilindro de hueso cortical.
61
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12.4. Operaciones de mecanizado El siguiente esquema resume las operaciones de mecanizado. Aquellas
operaciones que ameriten una explican mayor se profundizaran mas
adelante.
Para
defin
Siem
debe
desd
Ajuste de pieza (G00)
Desbaste del cuerpo hasta diámetro externo (G84)
Desbaste hasta diámetro de cabeza (G84)
Sepa Mecanizado de biseles Roscado
ración del material12.4.1. Ajuste Pieza
comenzar a correr el programa se debe contar con unas condi
idas, para asegurar la reproducibilidad del mecanizado.
pre que se desee utilizar el código generado en este trabajo e
ubicarse en un sitio estratégico, como se observa en la Figura
e el cual comenzara el programa.
base (G01) (G01) (G78)
Buril
Pieza
Figura 27. Esquema de mecanizado con funciones en EMCO COMPACT5
Figura 28. Posición inicial del buril para comenzar a correr el progra
62
ciones
l buril
28,
CNC
ma
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63
Luego, el programa fijara este punto como la coordenada cero, mediante el
comando G00.
12.4.2. Desbastes y mecanizado de biseles
Los desbastes se realizan mediante le comando G84, en el que se
especifican la profundidad de corte, la longitud a cilindrar y el avance, como
ya se explico en secciones anteriores.
El mecanizado de biseles se realiza mediante la función de interpolación
lineal G01, logrando movimientos conjuntos en los dos ejes.
Se harán dos biseles, uno entre el cambio de sección de la cabeza y el
vástago y el otro en la punta del tornillo. Ambos serán a 45°.
Tanto en operaciones de desbaste como en el mecanizado de los biseles, los
parámetros de corte son los siguientes:
Avance: 0.03 mm/rev
Velocidad de corte: 3 m/min – 5m/min
Profundidad: 0.5mm
En la siguiente Figura 29 se puede observar las operaciones desarrolladas
hasta el momento, formado el contorno del tornillo.
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64
12.4.3. Roscado
Esta operación se realiza con la función G78, y se debe cambiar de
herramienta antes de comenzar. El perfil de roscado es propio de cada
familia, ya que genera el paso requerido. Ver Figuras 30 y 31
En esta función se especifica el paso, la longitud roscada y la profundidad de
la pasada.
12.5. Daños en producción por perdidas
Durante la fabricaron de los implantes, se pueden presentar perdidas; según
Rojas, 2000, las causas principales pueden ser:
Figura 29. Perfil de tornillo sin roscado, en el material base
Figura 30 (izquierda). Esquema del buril perfil de corte. Fuente: Manual torno EMCO COMPACT 5, 1985 Figura 31 (derecha). Fotografía del buril perfil de corte
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1. Inadecuada Fijación de las piezas en el torno durante el maquinado.
Esto permite que las fuerzas de corte flexionen excesivamente al
tornillo en el momento del roscado. Este problema se soluciona con la
utilización del centropunto.
2. Insuficiencia del material de la pieza (resina): Este problema se debe
a una operación previa en la que el hueso cortado es introducido en
un molde con una resina. Esto sucede cuando hay un inadecuado
alineamiento entre el hueso y el molde que lo contiene.
13. PROGRAMAS GENERADORES DE CODIGO G
Los programas fueron generados en excel, y en los anexos se presentan los
códigos de los 28 tornillos.
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66
14. CONCLUSIONES
El desarrollo de este trabajo es un primer acercamiento a la automatización
de la producción de los tornillos, usando un torno didáctico (EMCO
COMPACT 5 CNC) que no permite condiciones de corte más agresivas y que
además restringe las posibilidades de mecanizar geometrías diferentes, con
dimensiones que el torno no es capaz de producir. Por ejemplo el tipo de
función de roscado del torno EMCO COMPACT 5, no permite las condiciones
de corte adecuadas para la rugosidad superficial requerida, ya que el paso
de la rosca define el avance, anulando los parámetros hallados mediante la
experimentación. Sin embargo se desarrollaron los 28 códigos generadores
de tornillos para el torno EMCO COMPACT 5 CNC, buscando un futuro
desarrollo en otra maquina de corte que posea mas robustez, en la cual los
códigos aquí generados sirvan de base para la implementación de la
producción real.
Es importante resaltar que las puntas y la ranura de acople en la cabeza de
los tornillos serán mecanizadas posterior al torneado y no hacen parte de los
programas desarrollados en este trabajo.
Por otro lado, se creo un desarrollo web que permite al usuario introducir las
variables necesarias, tales como diámetro exterior, longitud roscada, entre
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67
otros para obtener los códigos a ser introducidos en el torno EMCO
COMPACT 5 CNC.
(http://farojas.uniandes.edu.co/latemm/Tornillos_hueso/marcos_ordenar_torni
llos.htm)
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68
15. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS BOS, G. D.; GOLDBERG, V. M. ; POWEL, A. E. ; HEIPLE, K. G.; y ZIKA,
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de Agosto del 2002. http://perso.wanadoo.es/icsalud/introd.htm
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71
16. ANEXOS
16.1. DIMENSIONES TORNILLO
16.2. GRAFICAS TORNILLOS
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16.3. CODIGO G
TORNILLO G1-HA1.5x10 N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1050 30 390 Desbaste 02 84 -100 -910 30 390 Desbaste 03 84 -125 -890 30 390 Desbaste 04 84 -175 -75 30 390 Desbaste 05 01 -200 30 390 Desbaste 06 01 -50 30 390 Desbaste 07 01 75 -75 30 390 Formado de bisel de punta 08 01 -765 30 390 09 03 150 30 390 Formado de radio de la cabeza 10 00 50 11 00 1015
12 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
13 01 -100 50 300 14 78 -45 -870 50 300 Roscado 15 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30) 16 00 100 30 390 17 00 -1050 18 01 -200 30 390 Separacion del material base 19 22 Fin del programa
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TORNILLO G1-HA1.5x15
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1550 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1410 30 390 Desbaste 03 84 -125 -1390 30 390 Desbaste 04 84 -175 -75 30 390 Desbaste 05 01 -200 30 390 Desbaste 06 01 -50 30 390 Desbaste 07 01 75 -75 30 390 Formado de bisel de punta 08 01 -1265 30 390 09 03 150 30 390 Formado de radio de la cabeza 10 00 50 11 00 1515
12 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
13 01 -100 50 300 14 78 -45 -1370 50 300 Roscado 15 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30) 16 00 100 30 390 17 00 -1550 18 01 -200 30 390 Separacion del material base 19 22 Fin del programa
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TORNILLO G1-HA1.5x20
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -2050 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1910 30 390 Desbaste 03 84 -125 -1890 30 390 Desbaste 04 84 -175 -75 30 390 Desbaste 05 01 -200 30 390 Desbaste 06 01 -50 30 390 Desbaste 07 01 75 -75 30 390 Formado de bisel de punta 08 01 -1765 30 390 09 03 150 30 390 Formado de radio de la cabeza 10 00 50 11 00 2015
12 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
13 01 -100 50 300 14 78 -45 -1870 50 300 Roscado 15 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30) 16 00 100 30 390 17 00 -2050 18 01 -200 30 390 Separacion del material base 19 22 Fin del programa
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TORNILLO G2-HA2.0x10
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1050 30 390 Desbaste 02 84 -100 -890 30 390 Desbaste 03 84 -150 -860 30 390 Desbaste 04 84 -200 -100 30 390 Desbaste 05 01 -250 30 390 Desbaste 06 01 -50 30 390 Desbaste 07 01 100 -100 30 390 Formado de bisel de punta 08 01 -710 30 390 09 03 200 30 390 Formado de radio de la cabeza 10 00 50 11 00 1010
12 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
13 01 -100 50 300 14 78 -85 840 50 300 Roscado 15 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30) 16 00 100 30 390 17 00 -1050 18 01 -250 30 390 Separacion del material base 19 22 Fin del programa
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TORNILLO G2-HA2.0x12
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1250 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1090 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1060 30 390 Desbaste 04 84 -200 -100 30 390 Desbaste 05 01 -250 30 390 Desbaste 06 01 -50 30 390 Desbaste 07 01 100 -100 30 390 Formado de bisel de punta 08 01 -910 30 390 09 03 200 30 390 Formado de radio de la cabeza 10 00 50 11 00 1210
12 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
13 01 -100 50 300 14 78 -85 1040 50 300 Roscado 15 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30) 16 00 100 30 390 17 00 -1250 18 01 -250 30 390 Separacion del material base 19 22 Fin del programa
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TORNILLO G2-HA2.0x14
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1450 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1290 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1260 30 390 Desbaste 04 84 -200 -100 30 390 Desbaste 05 01 -250 30 390 Desbaste 06 01 -50 30 390 Desbaste 07 01 100 -100 30 390 Formado de bisel de punta 08 01 -1110 30 390 09 03 200 30 390 Formado de radio de la cabeza 10 00 50 11 00 1410
12 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
13 01 -100 50 300 14 78 -85 1240 50 300 Roscado 15 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30) 16 00 100 30 390 17 00 -1450 18 01 -250 30 390 Separacion del material base 19 22 Fin del programa
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78
TORNILLO G2-HA2.0x6
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -650 30 390 Desbaste 02 84 -100 -490 30 390 Desbaste 03 84 -150 -460 30 390 Desbaste 04 84 -200 -100 30 390 Desbaste 05 01 -250 30 390 Desbaste 06 01 -50 30 390 Desbaste 07 01 100 -100 30 390 Formado de bisel de punta 08 01 -310 30 390 09 03 200 30 390 Formado de radio de la cabeza 10 00 50 11 00 610
12 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
13 01 -100 50 300 14 78 -85 440 50 300 Roscado 15 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30) 16 00 100 30 390 17 00 -650 18 01 -250 30 390 Separacion del material base 19 22 Fin del programa
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79
TORNILLO G3-HA2.7x10
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1050 30 390 Desbaste 02 84 -100 -870 30 390 Desbaste 03 84 -150 -830 30 390 Desbaste 04 84 -165 -770 05 84 -215 -120 30 390 Desbaste 06 84 -265 -70 07 01 -300 30 390 Desbaste 08 01 -50 30 390 Desbaste 09 01 135 -135 30 390 Formado de bisel de punta 10 01 -635 30 390 11 03 150 30 390 Formado de radio de la cabeza 12 00 50 13 00 960
14 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
15 01 -100 50 300 16 78 -105 -800 100 300 Roscado 17 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30) 18 00 100 30 390 19 00 -1050 20 01 -250 30 390 Separacion del material base 21 22 Fin del programa
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TORNILLO G3-HA2.7x12
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1250 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1070 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1030 30 390 Desbaste 04 84 -165 -970 05 84 -215 -120 30 390 Desbaste 06 84 -265 -70 07 01 -300 30 390 Desbaste 08 01 -50 30 390 Desbaste 09 01 135 -135 30 390 Formado de bisel de punta 10 01 -835 30 390 11 03 150 30 390 Formado de radio de la cabeza 12 00 50 13 00 1160
14 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
15 01 -100 50 300 16 78 -105 -1000 100 300 Roscado
17 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
18 00 100 30 390 19 00 -1250 20 01 -250 30 390 Separacion del material base 21 22 Fin del programa
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TORNILLO G3-HA2.7x14
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1450 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1270 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1230 30 390 Desbaste 04 84 -165 -1170 05 84 -215 -120 30 390 Desbaste 06 84 -265 -70 07 01 -300 30 390 Desbaste 08 01 -50 30 390 Desbaste 09 01 135 -135 30 390 Formado de bisel de punta 10 01 -1035 30 390 11 03 150 30 390 Formado de radio de la cabeza 12 00 50 13 00 1360
14 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
15 01 -100 50 300 16 78 -105 -1200 100 300 Roscado
17 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
18 00 100 30 390 19 00 -1450 20 01 -250 30 390 Separacion del material base 21 22 Fin del programa
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82
TORNILLO G3-HA2.7x8
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -850 30 390 Desbaste 02 84 -100 -670 30 390 Desbaste 03 84 -150 -630 30 390 Desbaste 04 84 -165 -570 05 84 -215 -120 30 390 Desbaste 06 84 -265 -70 07 01 -300 30 390 Desbaste 08 01 -50 30 390 Desbaste 09 01 135 -135 30 390 Formado de bisel de punta 10 01 -435 30 390 11 03 150 30 390 Formado de radio de la cabeza 12 00 50 13 00 760
14 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
15 01 -100 50 300 16 78 -105 -600 100 300 Roscado
17 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
18 00 100 30 390 19 00 -850 20 01 -250 30 390 Separacion del material base 21 22 Fin del programa
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83
TORNILLO G3-HA2.7x6
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -650 30 390 Desbaste 02 84 -100 -470 30 390 Desbaste 03 84 -150 -430 30 390 Desbaste 04 84 -165 -370 05 84 -215 -120 30 390 Desbaste 06 84 -265 -70 07 01 -300 30 390 Desbaste 08 01 -50 30 390 Desbaste 09 01 135 -135 30 390 Formado de bisel de punta 10 01 -235 30 390 11 03 150 30 390 Formado de radio de la cabeza 12 00 50 13 00 560
14 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
15 01 -100 50 300 16 78 -105 -400 100 300 Roscado
17 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
18 00 100 30 390 19 00 -650 20 01 -250 30 390 Separacion del material base 21 22 Fin del programa
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84
TORNILLO G4-HA3.5x10
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1050 30 390 Desbaste 02 84 -100 -850 30 390 Desbaste 03 84 -150 -810 30 390 Desbaste 04 84 -175 -790 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -565 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 960
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -770 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -1050 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
85
TORNILLO G4-HA3.5x14
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1450 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1250 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1210 30 390 Desbaste 04 84 -175 -1190 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -965 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 1360
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -1170 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -1450 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
86
TORNILLO G4-HA3.5x16
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1650 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1450 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1410 30 390 Desbaste 04 84 -175 -1390 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -1165 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 1560
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -1370 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -1650 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
87
TORNILLO G4-HA3.5x18
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1650 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1450 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1410 30 390 Desbaste 04 84 -175 -1390 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -1165 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 1560
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -1370 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -1650 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
88
TORNILLO G4-HA3.5x20
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1650 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1450 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1410 30 390 Desbaste 04 84 -175 -1390 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -1165 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 1560
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -1370 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -1650 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
89
TORNILLO G5-HA3.5-10/5
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1050 30 390 Desbaste 02 84 -100 -850 30 390 Desbaste 03 84 -150 -810 30 390 Desbaste 04 84 -175 -790 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -565 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 960
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -530 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -1050 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
90
TORNILLO G5-HA3.5-12/5
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1250 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1050 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1010 30 390 Desbaste 04 84 -175 -990 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -765 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 1160
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -530 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -1250 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
91
TORNILLO G5-HA3.5-14/5
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1450 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1250 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1210 30 390 Desbaste 04 84 -175 -1190 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -965 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 1360
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -530 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -1450 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
92
TORNILLO G5-HA3.5-16/6
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1650 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1450 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1410 30 390 Desbaste 04 84 -175 -1390 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -1165 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 1560
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -630 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -1650 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
93
TORNILLO G5-HA3.5-18/7
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -1850 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1650 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1610 30 390 Desbaste 04 84 -175 -1590 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -1365 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 1760
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -730 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -1850 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
94
TORNILLO G5-HA3.5-20/8
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -2050 30 390 Desbaste 02 84 -100 -1850 30 390 Desbaste 03 84 -150 -1810 30 390 Desbaste 04 84 -175 -1790 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -1565 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 1960
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -830 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -2050 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
95
TORNILLO G5-HA3.5-22/9
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -2250 30 390 Desbaste 02 84 -100 -2050 30 390 Desbaste 03 84 -150 -2010 30 390 Desbaste 04 84 -175 -1990 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -1765 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 2160
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -930 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -2250 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
96
TORNILLO G5-HA3.5-24/10
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -2450 30 390 Desbaste 02 84 -100 -2250 30 390 Desbaste 03 84 -150 -2210 30 390 Desbaste 04 84 -175 -2190 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -1965 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 2360
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -1030 125 200 Roscado 18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30) 19 00 150 30 390 20 00 -2450 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
97
TORNILLO G5-HA3.5-26/12
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -2650 30 390 Desbaste 02 84 -100 -2450 30 390 Desbaste 03 84 -150 -2410 30 390 Desbaste 04 84 -175 -2390 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -2165 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 2560
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -1230 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -2650 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
98
TORNILLO G5-HA3.5-28/14
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -2850 30 390 Desbaste 02 84 -100 -2650 30 390 Desbaste 03 84 -150 -2610 30 390 Desbaste 04 84 -175 -2590 30 390 Desbaste 05 84 -225 -170 30 390 Desbaste 06 84 -275 -120 30 390 Desbaste 07 84 -325 -70 30 390 Desbaste 08 01 -350 30 390 Desbaste 09 01 -50 30 390 Desbaste 10 01 175 -175 30 390 Formado de bisel de punta 11 01 -2365 30 390 12 03 300 30 390 Formado de radio de la cabeza 13 00 50 14 00 2760
15 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
16 01 -150 50 300 17 78 -80 -1430 125 200 Roscado
18 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30)
19 00 150 30 390 20 00 -2850 21 01 -350 30 390 Separacion del material base 22 22 Fin del programa
IM-2002-II-25
99
TORNILLO G2-HA2.0x8
N G X Z F RPM OBSERVACIONES 00 00 -50 Posicion inicial 01 84 -50 -850 30 390 Desbaste 02 84 -100 -690 30 390 Desbaste 03 84 -150 -660 30 390 Desbaste 04 84 -200 -100 30 390 Desbaste 05 01 -250 30 390 Desbaste 06 01 -50 30 390 Desbaste 07 01 100 -100 30 390 Formado de bisel de punta 08 01 -510 30 390 09 03 200 30 390 Formado de radio de la cabeza 10 00 50 11 00 810
12 20 Posicione buril con perfil de la rosca. Cambie condiciones (RPM=300, F=50)
13 01 -100 50 300 14 78 -85 640 50 300 Roscado 15 20 Posicione buril de cuña. Cambie condiciones (RPM=390, F=30) 16 00 100 30 390 17 00 -850 18 01 -250 30 390 Separacion del material base 19 22 Fin del programa