Proceso de Manufactura - Brida

Proceso de mecanizado

para una brida

Benavides Chiñas Jaime Moisés

Ceballos Pérez Miguel Iván

López Ortega Luis Humberto

Pacheco Zepeda Juan Rafael

Pineda Torres Julio Adolfo

Vargas Contreras Edgar Gilberto

Proceso de mecanizado para una brida

Tabla de contenido Introducción .................................................................................................................................. 1

Objetivo ......................................................................................................................................... 2

Objetivos Específicos ................................................................................................................. 2

Desarrollo de Operación ............................................................................................................... 3

Interpretación del dibujo técnico. ............................................................................................. 3

Velocidad de corte .................................................................................................................... 4

Avance del torno ....................................................................................................................... 4

Profundidad de corte ................................................................................................................ 5

Calculo de tiempo de maquinado ............................................................................................. 5

Torneado de desbaste: .............................................................................................................. 5

Torneado de Acabado: .............................................................................................................. 6

Taladrado .................................................................................................................................. 7

Careado ..................................................................................................................................... 8

Maquinado de un hombro achaflanado ................................................................................... 9

Torneado del interior de una pieza en un mandril ................................................................... 9

Metodología de fabricación .................................................................................................... 10

Conclusión ................................................................................................................................... 12

Comentarios y agradecimientos ................................................................................................. 13

Anexos y Bibliografías ................................................................................................................. 14

Autores ........................................................................................................................................ 15

1

Introducción

Los procesos de manufacturación pueden dividirse en dos tipos básicos:

Operaciones de proceso

Operaciones de ensamble.

Una operación de proceso transforma un material de trabajo de una etapa a otra más

avanzada, que lo sitúa cerca del estado final deseado para el producto. Esto le agrega valor al

cambiar la geometría, las propiedades o la apariencia del material inicial (scribd, 2011)

Uno de los procesos de manufactura es el mecanizado por arranque de viruta Los

procesos de mecanizado por arranque de viruta están muy extendidos en la Industria. En estos

procesos, el tamaño de la pieza original circunscribe la geometría final, y el material sobrante

es arrancado en forma de virutas para estos procesos se utilizan las máquinas y herramientas,

una máquina herramienta La máquina herramienta es un tipo de máquina que se utiliza para

dar forma a piezas sólidas, principalmente metales. Su característica principal es su falta de

movilidad, ya que suelen ser máquinas estacionarias. El moldeado de la pieza se realiza por la

eliminación de una parte del material, que se puede realizar por arranque de viruta, por

estampado, corte o electroerosión (WIKIPEDIA,2013),

Las maquinas herramientas que interesan en este reporte es el torno y fresadora lo que

nos interesa de estas máquinas es saber que operaciones nos pueden ofrecer cuales como:

Cilindrado: Operación que consiste en el mecanizado exterior de la pieza que tiene

mecanizados cilíndricos para lograr esta operación se utiliza el carro transversal.

Refrentado: la operación de refrentado consiste en un mecanizado frontal y

perpendicular al eje de las pieza.

Barrenado o mandrilado: Consiste en crear un orificio en la parte central de la pieza

mecanizada,

En la fresadora existen diferentes operaciones cuales como el planeado, escuadrado

,contorneado ,cajeado, ranurado, fresadora de formas, taladrado y trabajos afines, fresado de

superficies complejas. Las fresadoras o centros de mecanizado permiten realizar operaciones

con herramientas rotativas como los taladrados y trabajos afines (avellanado, escariado,

roscado con macho, mandrilado). (J.A. Canteli).

Estos y otros procesos de manufactura se utilizaran para realizar esta brida.

2

Objetivo

Realizar el procedimiento requerido para la manufacturación de una brida.

Objetivos Específicos

Identificar la correcta interpretación del dibujo técnico.

Conocer las operaciones básicas de torneado y taladrado.

Identificar los conceptos necesarios para la mecanización de una pieza.

Calcular la velocidad de desbaste y acabado de la máquina herramienta.

Realizar la metodología necesaria para la manufactura de la pieza.

3

Desarrollo de Operación

Se seleccionó para la fabricación el Acero 1018, este acero de bajo - medio carbono

tiene buena soldabilidad y ligeramente mejor maquinabilidad que los aceros con grados

menores de carbono. Se presenta en condición de calibrado (acabado en frío). Debido a su alta

tenacidad y baja resistencia mecánica es adecuado para componentes de maquinaria.

Interpretación del dibujo técnico.

Figura 1 - Dibujo técnico de la brida.

1. Se identificó que la pieza a maquinar es una brida.

2. Se detectaron los diferentes diámetros de mecanizado de la brida.

3. En el dibujo se puede identificar que los filetes y redondeos que contiene la pieza.

4. En el dibujo se muestran los ajustes y tolerancias que se deben de tomar en cuenta

durante el mecanizado de la pieza.

5. Se detecta en el dibujo la tolerancia de excentricidad que debe de haber en el

mandrilado de la pieza.

6. Se identifica en el dibujo que la brida contiene 8 barrenos con 45° de separación.

7. Se muestra en el dibujo las tolerancias que se permite en los barrenos.

4

Velocidad de corte

La velocidad de corte (CS) de la pieza de trabajo en un torno puede definirse como la

velocidad a la cual un punto en la circunferencia de la pieza pasa frente a la herramienta de

corte.

Para calcular la velocidad del husillo del torno en revoluciones por minuto (r/min), debe

conocerse el CS del metal y el diámetro de la pieza.

Observando la tabla 47-1 (“Velocidades de corte en torno en pie y metro por minuto,

utilizando una herramienta de acero de alta velocidad”) del Libro “Tecnología de las Máquinas-

Herramienta”, se selecciona el acero para maquinaria el cual tiene una velocidad de 27 m/min

para corte de desbaste y una velocidad de 30 m/min para corte de acabado.

Y la fórmula que se utiliza es la siguiente ⁄

Donde CS = Velocidad de corte, D = Diámetro de la pieza que se va a tornear

Avance del torno

El avance de un torno puede definirse como la distancia que la herramienta de corte

avanza a lo largo de la pieza por cada revolución del husillo. Siempre que sea posible, sólo

deben hacerse dos cortes para lograr que el diámetro llegue al tamaño correcto: un corte de

desbaste y un corte de acabado. Dado que el propósito del corte de desbaste es eliminar el

material de exceso rápidamente y el acabado superficial no importa demasiado, debe utilizarse

un avance burdo. El corte de acabado se utiliza para lograr el diámetro a tamaño y producir un

buen acabado superficial, por lo que debe utilizarse un avance ligero.

Se observan los siguientes datos en la tabla 47-2. Acero para maquinaria el cual

especifica un avance de 0.25-0.5 mm para cortes de desbaste y 0.07-0.25 mm para cortes de

acabados.

5

Profundidad de corte

La profundidad de corte puede definirse como la profundidad de la viruta que la

herramienta de corte saca y es la mitad de la cantidad total eliminada de la pieza de trabajo en

un corte.

La profundidad de un corte de desbaste en un torno dependerá de los siguientes

factores:

• El estado de la máquina.

• El tipo y forma de la herramienta de corte utilizada.

• La rigidez de pieza de trabajo, máquina y herramienta de corte.

• La velocidad de avance.

La profundidad de un corte de acabado en un torno dependerá del tipo de la pieza de

trabajo y del acabado requerido. En cualquier caso, no debe ser menor que 0.13mm.

Calculo de tiempo de maquinado

Deben tomarse en consideración factores como la velocidad del husillo, el avance y la

profundidad de corte. Puede aplicarse la siguiente fórmula para calcular el tiempo necesario

para maquinar una pieza de trabajo:

Tiempo=distancia/velocidad

Distancia = longitud del corte

Velocidad = avance x r/min

Torneado de desbaste:

El torneado de desbaste elimina tanto el metal como sea posible en el periodo de

tiempo más corto.

1. Se ajusta el torno a la velocidad correcta para el tipo y tamaño del material que se va a

cortar.

2. Se ajusta la caja de engranes para un avance de .010 a .030 pulg (0.25 a 0.76 mm),

dependiendo de la profundidad de corte y el estado de la máquina.

6

3. Se mueve el portaherramientas hacia el lado izquierdo del carro auxiliar, y ajuste al

centro la altura de la herramienta.

4. Se aprieta fijamente para evitar que el portaherramientas se mueva durante la

operación de maquinado.

5. Se hace un corte ligero de prueba en el extremo derecho de la pieza con una longitud

de ¼ de pulg (6 mm).

6. Se mide la pieza de trabajo y ajuste la herramienta para la profundidad de corte

correcta.

7. Se corta a lo largo por ¼ de pulg (6mm), detenga el torno y verifique el tamaño del

diámetro. El diámetro debe estar aproximadamente 1/32 de pulg. (0.8 mm) por

encima del tamaño de acabado.

8. Reajustar la profundidad de corte, si es necesario,

Torneado de Acabado:

El torneado de acabado, que sigue al torneado de desbaste, produce una superficie lisa y

corta en la pieza de trabajo al tamaño preciso.

1. Se asegura que el borde de corte de la herramienta está libre de golpes, rebabas, etc.

Se recomienda afilar el borde cortante antes de hacer el acabado.

2. Se ajusta la herramienta al centro y se verifica contra el punto del torno.

3. Se ajusta el torno a la velocidad y avance recomendados. El avance que se utiliza

depende del acabado superficial requerido.

4. Se hace un corte de prueba ligero de ¼ de pulg (6mm) de longitud al extremo derecho

de la pieza de trabajo para:

Producir un diámetro correcto

Ajustar la herramienta de corte del diámetro.

Ajustar el anillo graduado al diámetro.

5. Se detiene el torno y se mide el diámetro.

6. Se ajusta la profundidad de corte a la mitad del material que se va a eliminar.

7. Se corta una longitud de ¼ de pulg (6mm), se detiene el torneado y verifica el

diámetro.

8. Se reajusta la profundidad de corte, si es necesario, y haga el torneado de acaba del

diámetro.

7

Taladrado

El taladrado es un término que cubre todos los métodos para producir agujeros cilíndricos en

una pieza con herramientas de arranque de viruta. Además del taladrado de agujeros cortos y

largos, también cubre el trepanado y los mecanizados posteriores tales como escariado,

mandrilado, roscado y brochado. La diferencia entre taladrado corto y taladrado profundo es

que el taladrado profundo es una técnica específica diferente que se utiliza para mecanizar

agujeros donde su longitud es varias veces más larga (8-9) que su diámetro. (cecm2107F9) Los

factores principales para que caractericen un agujero desde el punto de vista de su

mecanizado son:

Diámetro Calidad superficial y tolerancia Material de la pieza Material de la broca Longitud del agujero Condiciones tecnológicas del mecanizado Cantidad de agujeros a producir Sistema de fijación de la pieza en el taladro.

La velocidad a la cual gira la pieza de trabajo en el torno es un factor importante y puede influir en el volumen de producción y en la duración de la herramienta de corte. Una velocidad muy baja en el torno ocasionará pérdidas de tiempo; una velocidad muy alta hará que la herramienta se desafile muy pronto y se perderá tiempo para volver a afilarla (oscarlorenzov, 2012) Para tener un barrenado sin desgaste de la herramienta se tiene que utilizar la siguiente formula

Las r/min del torno cuando se trabaja en milímetros se calculan como sigue: r/min= VC (m)x 1000 / π x diametro de la pieza de trabajo(mm) r/min = VC x 1000 / 3.1416x D

8

Careado

El careado en el torno es una de las operaciones de maquinado mas importantes en un

taller de maquinado, es muy importante que se configuren correctamente la herramienta de

corte y la pieza de trabajo o resultara en daño a la máquina, la pieza de trabajo y a los centros

del torno. El careado es la operación de maquinar los extremos de una pieza de trabajo en

ángulo recto con respecto a su propio eje, para producir una superficie plana y a escuadra,

cuando el material se está careando entre centros, las puntas del torno deben estar alineadas.

Las piezas firmemente se sostienen en un mandril, luego se carean a la longitud y se

taladran en el centro en una sola puesta a punto.

Los propósitos del careado son:

1. Proporcionar una superficie recta y plana, a escuadra con respecto al eje de la pieza

2. Proporcionar una superficie precisa a partir de la cual se toman medidas

3. Cortar la pieza de trabajo a la longitud requerida

Para carear piezas entre centros

1. Se mueve el poste portaherramientas hacia el costado izquierdo del carro auxiliar, se

ajusta la herramienta de carear de lado derecho a la altura del punto central del torno

2. Se limpia el torno y los centros de trabajo y se monta la pieza de trabajo entre centros

3. Se ajusta la herramienta de careado apuntando hacia la izquierda, y se ajusta el torno

a la velocidad correcta para el diámetro y el tipo de material que se va a cortar

4. Se arranca el torno y se acerca la herramienta al centro de la pieza tan cerca como sea

posible, luego se mueve el carro longitudinal hacia la izquierda utilizando la manivela

del tablero hasta que se comienza un pequeño corte

5. Se avanza la herramienta de corte girando la manivela del carro transversal y corte

desde el centro hacia afuera, si se utiliza el avance automática del carro transversal

para la herramienta de corte, debe asegurarse el carro longitudinal correcta con

marcas de punzón y después se carea hasta que las marcas hayan sido cortadas a la

mitad

Como carear la pieza de trabajo a la longitud precisa

Cuando se deben maquinar piezas a una longitud precisa, se pueden usar los anillos

micrométricos graduados en el carro auxiliar, y cuando se está careando se puede ajustar el

carro auxiliar a 30º con respecto al avance transversal. El movimiento lateral de la herramienta

de corte siempre será de la mitad de la cantidad del avance del carro auxiliar.

9

Maquinado de un hombro achaflanado

1. Los chaflanes se utilizan en el hombro para compensar o superar lo abrupto de una

esquina y aumentar la resistencia de la pieza en este punto. Si se necesita una esquina

achaflanada, se utiliza una cuchilla del mismo radio para acabar el hombro. Para este

método se utiliza el siguiente procedimiento:

2. Trazar la longitud del hombro con una marca de punzón o corte una ranura ligera.

3. Se tornea de desbaste y acaba el diámetro más pequeño a la longitud correcta menos

el radio que se va a cortar.

4. Montar la herramienta del radio adecuado y se ajusta con el centro.

5. Deberá ajustar el torno a la mitad de la velocidad torneado.

6. Cubrir el diámetro pequeño cerca del hombro con tiza o tinta de trazar.

7. Arrancar el torno y avanzar la herramienta de corte hasta que marque ligeramente un

diámetro pequeño cerca del hombro.

8. Avanzar lateral y lentamente la herramienta de corte con la manivela del carro

longitudinal hasta que el hombro esté cortado a la longitud correcta.

Torneado del interior de una pieza en un mandril 1. Montar la pieza en un mandril; carear y taladrar la perforación aproximadamente 1/16

pulg menor del diámetro.

2. Seleccionar una barra de torneado tan grande como sea posible que se extienda más

allá de la sujeción, solamente lo suficiente pata librar la profundidad de la perforación

a tornear.

3. Montar la barra de interiores en el poste portaherramientas del lado izquierdo del

carro auxiliar.

4. Ajustar la herramienta de torneado al centro.

5. Ajustar el torno a la velocidad apropiada y seleccione un avance medio-

6. Encender el torno y lleve la herramienta de barrenado hasta que entre en contacto

con el diámetro interno de la perforación.

7. Efectuar un corte de prueba ligero de ¼ pulg de largo en el extremo derecho de la

pieza.

8. Detener el torno y medir el diámetro de la cavidad con un calibrador telescópico o con

un micrómetro de interiores.

9. Determinar la cantidad de material a eliminarse de la cavidad.

10. Ajustar la profundidad de corte a la mitad de la cantidad de material a desprender.

11. Encender el torno y efectuar el corte de desbaste.

12. Detener el torno y sacar la herramienta del torneado de interiores de la cavidad sin

mover la manivela del carro transversal.

13. Ajustar la profundidad del corte de acabado y tornear el diámetro interior a su

tamaño. Para un buen acabado superficial se recomienda un avance fino.

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Metodología de fabricación

Un vez ya obtenido el material a manufacturar y con el diseño a la mano se procede a

realizar los siguientes pasos para obtener la pieza deseada.

Nota: En las secciones anteriores de este documento, se hace mención a los procesos de

desbaste, acabado, mandrilado y barrenado.

Teniendo la materia prima a la mano se procede a colocarla debidamente en el chuck

del torno donde se va a maquinar.

Se realiza un careado en ambos lados de la materia prima.

Se realiza un cilindrado rápido para que la pieza tenga una figura uniforme.

Se hace un punto en uno de los extremos del material con una broca pequeña para

que este sirva como punto de apoyo.

Se ajusta el torno a la velocidad previamente calculada ⁄

La velocidad del torno será la más cercana de las que tiene programadas.

Se realiza un desbaste rápido a toda la pieza con un avance aproximado de 0.3mm

hasta llegar a tener una tolerancia de 0.25mm mayor al primer diámetro que se

observa en el dibujo el cual es de 130mm.



A continuación se procede a realizar un desbaste para obtener el segundo diámetro

que se muestra en la figura el cual tiene una medida de 60mm, el desbaste se realiza a

12-12.05mm del inicio de la pieza por la parte izquierda.



A continuación se procede a realizar un desbaste para obtener el tercer diámetro que

se muestra en la figura el cual tiene una medida de 31mm, el desbaste se realiza a 16-

16.5mm del inicio de la pieza por la parte izquierda.

Una vez terminados los desbastes se procede a realizar la parte del acabado.

Se realiza el acabado encima de los tres desbastados anteriores utilizando el método

de acabado mencionado anteriormente en el trabajo, calculando la velocidad de

operaciones con la siguiente ecuación ⁄

.

Una vez terminados los acabados de la pieza, se procede a realizar los chaflanes para

matar los filos que tiene la brida, los chaflanes se realizan poniendo el buril

semicircular en posición diagonal y haciendo un avance lento de aprox 0.2mm.

Para realizar los hombros achaflanados se realiza el método de maquinado de un

hombro achaflanado mencionado anteriormente en este documento, reduciendo los

milímetros extras dejados como tolerancias para realizar este maquinado especial.

Se realiza un mandrilado a toda la pieza introduciendo una serie de brocas de menor a

mayor tamaño hasta llegar al tamaño menor aproximado que se pueda.

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Se utiliza una barra estabilizadora que nos funciona para maquinar la pieza de manera

interna para llegar a darle un acabado superficial. (Anexo1)

Se procede a voltear la pieza y remover la parte que estaba siento sujetada por el

chuck, existen diferentes formas de rebajar esta parte ya sea careando, con una

cortadora de metal o desbastando hasta eliminarla, en nuestro caso utilizaremos el

método de corte de una pieza en un mandril especificado anteriormente en este

documento.

Una vez rebajada la parte sobrante es momento de hacer el segundo diámetro interno

de la pieza, desbastando de manera interior con el mismo método para desbaste

interno sugerido unos pasos atrás.

Cuando se haya terminado de tornear, es momento de realizar los barrenos mostrados

alrededor en el dibujo técnico, esto se logra de la misma manera en que realizamos las

perforaciones mayores en la pieza.

Se marca un punto base en la pieza y se abre un compás que tenga el mismo tamaño

del diámetro al que se van a perforar los barrenos, en nuestro caso, la brida tendrá 8

orificios los cuales están separados a la misma distancia radial, por lo tanto estarán

separados a 45 grados con un diámetro de 84.75mm partiendo del centro de la figura.

Para realizar los orificios se introducen diferentes tamaños de brocas de menor a

mayor tamaño hasta aproximarse a la medida deseada del barreno, en nuestro caso

utilizaremos únicamente 2 brocas, primero utilizaremos una broca de ¼ de pulgada

para después utilizar una broa de “Pendiente”.

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Conclusión

Gracias a este trabajo conocimos las operaciones básicas de torneado, conociendo el

método y el orden de los pasos necesarios para maquinar una pieza en especial, en este caso

tomamos una brida para tal fin. En este caso los pasos según el dueño del taller del torno al

que fuimos, según su vasto conocimiento empírico a través de más de 40 años de estar

ejerciendo este trabajo, fueron el careado (el aplanar las caras de la pieza), luego hacer los

puntos en estas para poder sujetar la pieza al torno y tener un buen agarre, procediendo a

desbastar (arrancado de viruta mediante revoluciones hasta llegar a un diámetro deseado) las

partes más gruesas primeramente y procediendo a desbastar las partes que debían terminar

con menos material (ya que pueden surgir muchos problemas al hacer este procedimiento al

revés), se hacia el acabado y finalmente el barrenado o mandrilado (hacer un agujero en el

material), por lo que comprendimos los pasos necesarios para poder realizar esta pieza en

específico, gracias a las explicaciones del señor Rigoberto que lleva maquinando piezas

prácticamente toda su vida, por lo que tal vez su conocimiento no sea basado en libros y clases

especializadas, sino por la experiencia ganada en tanto tiempo de estar dedicándose a eso, por

lo que conoce los pasos para maquinar casi cualquier tipo de piezas solo con mirar el diseño,

incluso comentando con sus clientes y llegando a cambiar el diseño para que la pieza

desempeñe mejor su finalidad

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Comentarios y agradecimientos

Queremos agradecer al señor Rigoberto del taller “De la Vega” quien nos asesoró un poco en

la metodología para realizar la manufacturación y aclaró ciertas dudas sobre las tolerancias y la

interpretación del dibujo.

Figura 2- Visita a taller “De la Vega”.

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Anexos y Bibliografías

Anexo 1 – Barra estabilizadora – Desbaste interno

Tecnología de las Máquinas herramienta, Krar/Check, Alfaomega, 5ª edicon, 2002, reimpresión

2007.

cecm2107F9. (s.f.). sites.google.com. Recuperado el 19 de septiembre de 2013, de

sites.google.com: https://sites.google.com/site/ccm2107f9/proceso-de-barrenado-taladrado

Oscarlorenzov. (febrero de 2012). http://www.buenastareas.com. Recuperado el 19 de

septiembre de 2013, de http://www.buenastareas.com:

http://www.buenastareas.com/ensayos/Calculo-Para-Saber-La-Velocidad-y/3483953.html

(2012, 02). Calculo para saber la velocidad y avances para corte que debe ir el torno.

BuenasTareas.com. Recuperado 02, 2012, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Calculo-

Para-Saber-La-Velocidad-y/3483953.html

15

Autores

En la siguiente tabla se presenta el nombre de los autores que realizaron este documento

JAIME MOISES BENAVIDES CHIN AS

EDGAR GILBERTO VARGAS CONTRERAS

MIGUEL IVAN CEBALLOS PEREZ

Ingeniería Mecatrónica

No de Control 10460467





LUIS HUMBERTO

LO PEZ ORTEGA

JULIO ADOLFO

PINEDA TORRES

JUAN RAFAEL

PACHECO ZEPEDA







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