ALUMNOS:

DE LA CRUZ MACHAHUA GIANFRANCO 12170100

ORLANDO …

PROFESOR:

ING. ROSALES URBANO VICTOR

HORARIO: JUEVES 4 – 6 PM

MECANIZADO DE PIEZASLABORATORIO DE MANUFACTURA l

I. INTRODUCCIÓN

Los procesos de manufactura son la forma de transformar la materia prima que hallamos, para darle un uso práctico en nuestra sociedad y así disfrutar la vida con mayor comodidad.

Con el rápido desarrollo de nuevos materiales, los procesos de fabricación se están haciendo cada vez más complejos, de ahí nace la importancia de conocer los diversos procesos de manufactura mediante los cuales pueden procesarse los materiales. La industria requiere actualmente de tales conocimientos y es por eso que el presente trabajo pretende que los alumnos como nosotros apliquen los conocimientos adquiridos en la m a t e r i a d e M a n u f a c t u r a Industrial.

El torneado es una operación con arranque de viruta que permite la elaboración de piezas cilíndricas, cónicas y esféricas, mediante el movimiento uniforme de rotación alrededor del eje fijo de la pieza. En las siguientes páginas se encontrará la secuencia de operación para el maquinado de la pieza y el dibujo de la misma, la descripción de la maquinaria y materia prima utilizadas.

Es de gran importancia que el futuro profesional ingeniero industrial tenga conocimiento de los procesos de manufactura de mayor aplicación para la fabricación de piezas y materiales, así como de los procesos industriales básicos, ya que con la numerosa incorporación de empresas pequeñas y medianas basadas en procesos de manufactura y la incorporación de tecnología de punta para mantener o aumentar sus índices de competitividad se hace necesario que los conocimientos adquiridos en el salón de clases sean llevados a la práctica con la elaboración de trabajos como éste.

II. MARCO TEÓRICO

MECANIZADOEl mecanizado es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión. Se realiza a partir de productos semielaborados como lingotes, tochos u otras piezas previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los productos obtenidos pueden ser finales o semielaborados que requieran operaciones posteriores.

MECANIZADO POR ARRANQUE DE VIRUTAEl material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o varios filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho material con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado (eliminación de poco material con mucha precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el acabado superficial que se requiera a las distintas superficies de la pieza). Sin embargo, tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer viruta.

TORNOSe denomina torno a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) 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 charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la torreta portaherramientas.

MOVIMIENTOS DE TRABAJO EN LA OPERACIÓN DEL TORNEADO

Movimiento de cortePor lo general se imparte a la pieza que gira rotacionalmente sobre su eje principal. Este movimiento lo imprime un motor eléctrico que transmite su giro al husillo principal mediante un sistema de poleas o engranajes. El husillo principal tiene acoplado a su extremo distintos sistemas de sujeción (platos de garras, pinzas, mandrinos auxiliares u otros), los cuales sujetan la pieza a mecanizar. Los tornos tradicionales tienen una gama fija de velocidades de

giro, sin embargo los tornos modernos de Control Numérico la velocidad de giro del cabezal es variable y programable y se adapta a las condiciones óptimas que el mecanizado permite.

Movimiento de avanceEs el movimiento de la herramienta de corte en la dirección del eje de la pieza que se está trabajando. En combinación con el giro impartido al husillo, determina el espacio recorrido por la herramienta por cada vuelta que da la pieza. Este movimiento también puede no ser paralelo al eje, produciéndose así conos. En ese caso se gira el carro charriot, ajustando en una escala graduada el ángulo requerido, que será la mitad de la conicidad deseada. Los tornos convencionales tienen una gama fija de avances, mientras que los tornos de Control Numérico los avances son programables de acuerdo a las condiciones óptimas de mecanizado y los desplazamientos en vacío se realizan a gran velocidad.

Profundidad de pasadaM ovimiento de la herramienta de corte que determina la profundidad de material arrancado en cada pasada. La cantidad de material factible de ser arrancada depende del perfil del útil de corte usado, el tipo de material mecanizado, la velocidad de corte, potencia de la máquina, avance, etc.

Nonios de los carrosPara regular el trabajo de torneado los carros del torno llevan incorporado unos nonios en forma de tambor graduado, donde cada división indica el desplazamiento que tiene el carro, ya sea el longitudinal, el transversal o el charriot. La medida se va conformando de forma manual por el operador de la máquina por lo que se requiere que sea una persona muy experta quien lo manipule si se trata de conseguir dimensiones con tolerancias muy estrechas. Los tornos de control numérico ya no llevan nonios sino que las dimensiones de la pieza se introducen en el programa y estas se consiguen automáticamente.

OPERACIONES DE TORNEADO

CilindradoEsta operación consiste en el mecanizado exterior o interior al que se someten las piezas que tienen mecanizados cilíndricos. Para poder efectuar esta operación, con el carro transversal se regula la profundidad de pasada y, por tanto, el diámetro del cilindro, y con el carro paralelo se regula la longitud del cilindro. El carro paralelo avanza de forma automática de acuerdo al avance de trabajo deseado. En este procedimiento, el acabado superficial y la tolerancia que se obtenga puede ser un factor de gran relevancia. Para asegurar calidad al cilindrado el torno tiene que tener bien ajustada su alineación y concentricidad.

El cilindrado se puede hacer con la pieza al aire sujeta en el plato de garras, si es corta, o con la pieza sujeta entre puntos y un perro de arrastre, o apoyada en luneta fija o móvil si la pieza es de grandes dimensiones y peso. Para realizar el cilindrado de piezas o ejes sujetos entre puntos, es necesario previamente realizar los puntos de contraje en los ejes.

Cuando el cilindrado se realiza en el hueco de la pieza se llama mandrinado.

RefrentadoLa operación de refrentado consiste en un mecanizado frontal y perpendicular al eje de las piezas que se realiza para producir un buen acoplamiento en el montaje posterior de las piezas torneadas. La problemática que tiene el refrentado es que la velocidad de corte en el filo de la herramienta va disminuyendo a medida que avanza hacia el centro, lo que ralentiza la operación. Para mejorar este aspecto muchos tornos modernos incorporan variadores de velocidad en el cabezal de tal forma que se puede ir aumentando la velocidad de giro de la pieza.

RanuradoEl ranurado consiste en mecanizar unas ranuras cilíndricas de anchura y profundidad variable en las piezas que se tornean, las cuales tienen muchas utilidades diferentes. Por ejemplo, para alojar una junta tórica, para salida de rosca, para arandelas de presión, etc. En este caso la herramienta tiene ya

conformado el ancho de la ranura y actuando con el carro transversal se le da la profundidad deseada. Los canales de las poleas son un ejemplo claro de ranuras torneadas.

ChaflanadoEl chaflanado es una operación de torneado muy común que consiste en matar los cantos tanto exteriores como interiores para evitar cortes con los mismos y a su vez facilitar el trabajo y montaje posterior de las piezas. El chaflanado más común suele ser el de 1mm por 45º. Este chaflán se hace atacando directamente los cantos con una herramienta adecuada.

TaladradoMuchas piezas que son torneadas requieren ser taladradas con brocas en el centro de sus ejes de rotación. Para esta tarea se utilizan brocas normales, que se sujetan en el contrapunto en un portabrocas o directamente en el alojamiento del contrapunto si el diámetro es grande. Las condiciones tecnológicas del taladrado son las normales de acuerdo a las características del material y tipo de broca que se utilice. Mención aparte merecen los procesos de taladrado profundo donde el proceso ya es muy diferente sobre todo la constitución de la broca que se utiliza.

No todos los tornos pueden realizar todas estas operaciones que se indican, sino que eso depende del tipo de torno que se utilice y de los accesorios o equipamientos que tenga.

Segado o tronzadoSe llama segado a la operación de torneado que se realiza cuando se trabaja con barra y al finalizar el mecanizado de la pieza correspondiente es necesario cortar la barra para separar la pieza de la misma. Para esta operación se utilizan herramientas muy estrechas con un saliente de acuerdo al diámetro que tenga la barra y permita con el carro transversal llegar al centro de la barra. Es una operación muy común en tornos revólver y automáticos alimentados con barra y fabricaciones en serie.

MoleteadoEl moleteado es un proceso de conformado en frío del material mediante unas moletas que presionan la pieza mientras da vueltas. Dicha deformación produce un incremento del diámetro de partida de la pieza. El moleteado se realiza en piezas que se tengan que manipular a mano, que generalmente vayan

roscadas para evitar su resbalamiento que tendrían en caso de que tuviesen la superficie lisa.

El moleteado se realiza en los tornos con unas herramientas que se llaman moletas, de diferente paso y dibujo.

Un ejemplo de moleteado es el que tienen las monedas de 50 céntimos de euro, aunque en este caso el moleteado es para que los invidentes puedan identificar mejor la moneda.

III. PRACTICA

Materiales:

Acero dulce (fierro de construcción) Torno Llaves Vernier Calculadora

Procedimiento:

Ajustar el fierro de construcción al husillo, y con las llaves ajustarlo bien. Pintar con tiza el material de trabajo. Calcular la velocidad del husillo con la fórmula que se muestra en la

sección “Cálculos”, la Vc es indicado por el docente y el D será el diámetro del fierro sin mecanizar.

Encender el torno y acercar de a pocos la cuchilla hasta darle un pequeño toque.

Se comienza a cilindrar la pieza de poco en poco hasta llegar al diámetro máximo de la pieza que en este caso sería un diámetro de 9 mm.

Una vez cilindrado a 9 mm se procederá a realizar otro cilindrado por un extremo con un diámetro de 8 mm y una longitud de 10 mm.

Por el otro extremo ya cilindrado a 9 mm se procederá a realizar otro cilindrado por un extremo con un diámetro de 8 mm y una longitud de 30 mm.

Luego se calcula el ángulo de conicidad con la formula en la sección de conicidad de “Datos”, ese ángulo se calibrara en el torno y pasada a pasada se lograra la conicidad que se requiera.

α=tan−1(ϕM−ϕm2 L

)=tan−1( 8−42∗40 )=2.86 °

IV. DATOS

Pieza a mecanizar (Dimensiones)

Modelado de la pieza en 3D

CONICIDAD: El ángulo α entre una generatriz de un cono y su eje de simetría se obtiene mediante la siguiente relación trigonométrica:

α=tan−1(ϕM−ϕm2 L

)

V. CONCLUSIONES

Este trabajo fue una aplicación práctica de gran parte de los temas que hemos aprendido en la clase de Prácticas en la teoría como en el laboratorio ya que se utilizaron los conocimientos de mecanizado en torno.

Podemos decir que con la aplicación práctica de estos temas es suficiente para entender lo que se aprendió en el curso ya que todos están relacionados y, aunque cada uno tiene sus características, aprendimos a hacer cálculos respecto a las máquinas y tiempo empleado, aprendimos que existen diferencias para velocidades de corte y avance dependiendo de los materiales, todo para hacer una pieza de ciertas especificaciones, dándonos cuenta de que nosotros como Ingenieros Industriales, debemos estar siempre informados respecto de las especificaciones y tiempos requeridos para fabricar las piezas, controlando así al capital humando, materia prima, calidad y, por ende, los costos.

Después de conocer un proceso de maquinado de una pieza podemos decir que lo primero que necesitamos establecer cuando trabajemos en la industria o tengamos nuestro propio negocio es un objetivo, ¿qué es lo que quiero lograr? En cuanto a cantidad, calidad, etc. Posteriormente debemos definir, en base a las características deseadas, el proceso de fabricación adecuado, lo que implica la selección de la maquinaria y herramental así como la cantidad de mano de obra empleada. La selección del material es otro punto importante y debe estar de acuerdo con la calidad que se quiere lograr y con el tipo de maquinaria en la cual se invirtió. Es necesario también hacer dibujos de la pieza para evitar confusiones y lograr que ésta sea un producto terminado tal y como fue planeada.

Finalmente, después de entender cuál fue el fin de la aplicación práctica de la materia realizada en este trabajo, podemos decir que nuestro objetivo se cumplió, ahora tenemos una idea más clara de lo que significa el maquinado de una pieza, conocimiento que seguramente será aplicado en el futuro.

VI. RECOMENDACIONES

Para nuestro laboratorio una de las recomendaciones más importantes es que debemos tener en cuenta cómo y cuándo debemos verter el refrigerante a la pieza para que así no se caliente el material y por un proceso de incremento de temperatura se endurezca el material de modo que pueda ocasionar una ruptura de material o cuchilla.

Asistir al laboratorio con los implementos de protección necesarios (guantes, mandil, lentes de seguridad), para un maquinado sin consecuencias adversas a nuestra salud.

Colocar los instrumentos de ajuste a un lado del torno ya que con el movimiento de vibración de la máquina podría caerse y causaría posibles accidentes.

Dar un buen ajuste del tocho por que podría salir disparado la pieza al maquinar.

VII. BIBLIOGRAFIA

MONTES DE OCA, Ricardo, PÉREZ, Isaac de Jesús, Manual de prácticas de Manufactura Industrial II, IPN-UPIICSA

MIRÓN, Begeman, B.H., Amstead, Procesos de Fabricación, C.E.C.S.A, México.

BOON, G.K., MERCADO, A., “Automatización flexible en la Industria”, Limusa-Noriega, México, 1991.

OFICINA INTERNACIONAL DEL TRABAJO, “Introducción al Estudio del Trabajo”, Cuarta Edición, Limusa, México, 2001.

Diccionario Enciclopédico Quillet, decimotercera edición, cuarta reimpresión, Cumbre Grolier, México, 1989, Tomo II y XI.

MARTINO, R.L., “Sistemas Integrados de Fabricación”, Limusa- Noriega, México, 1990, p.115.

ROSSI Mario, “Máquinas-herramientas Modernas”, Octava Edición, Dossat, S.A., España, Madrid, 1980, Vol. I, p. 238.

VIII. ANEXOS

HERRAMIENTAS PARA EL MECANIZADO

MEDICIONES

VIRUTA EN EL MECANIZADO

SUJECIÓN DE LA PIEZA

TORNEADO Y PIEZA TORNEADA