procedimientos de mecanizado, 2da edicion - simon m. gomez--.dd-books.com.-

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Prólogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX

1. Visión General del Módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1. Objetivo de la programación de producción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2. Unidades y magnitudes empleadas en mecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2.1. Unidades eléctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.3. Aparatos de medida mecánicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.4. Normalización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.5. Dibujo técnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.6. Acotaciones “UNE 1.039” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281.7. Representación de vistas de piezas mecánicas “UNE 1.032” . . . . . . . . . 301.8. Normas de representación de elementos mecánicos . . . . . . . . . . . . . . . . 321.9. Escalas “UNE 1.026” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401.10. Modelo de plano DIN A-4 “UNE 1.085” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Prácticas. Unidad Temática 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2. Determinación de los equipos de trabajo . . . . . . . . . 51

2.1. Especificaciones técnicas de un plano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522.2. Propiedades mecánicas de los materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532.3. Materiales del taller de metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.4. Materiales férricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.5. Tratamientos térmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

2.5.1. Las temperaturas de los tratamientos térmicos . . . . . . . . . . . . . . . 672.6. Materiales no férricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692.7. Aleaciones de materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 722.8. Otros materiales empleados en las industrias mecánicas . . . . . . . . . . . . . 742.9. Ensayos de materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

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Titular capítulo

Índice

2.10. Formas comerciales de los materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 832.11. Cálculo y coste de materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

3. Determinación y análisis de los mecanizados . . . . 93

3.1. Orden de elección de las herramientas según el trabajo . . . . . . . . . . . . . 943.2. Herramientas de mano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943.3. Las herramientas de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

3.3.1. Limas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 983.3.2. Cortafríos y buriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1003.3.3. Sierras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1003.3.4. Las roscas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1013.3.5. Escariadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

3.4. Herramientas de máquina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1113.4.1. Brocas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1113.4.2. Conos Morse, conos ISO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153.4.3. Herramientas para torno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1173.4.4. Plaquitas de metal duro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1203.4.5. Herramientas para fresadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1273.4.6. Herramientas abrasivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

3.5. Afilado de herramientas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1343.6. Rendimiento de una herramienta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1353.7. La refrigeración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1413.8. Los rozamientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145Prácticas. Unidad Temática 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

4. Determinación y análisis de los conformados . . . . 155

4.1. Fabricación y obtención de piezas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1564.2. Clasificación de las máquinas del taller de metal por sus mecanizados . 158

4.2.1. Taladradoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1594.2.2. Torno paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1644.2.3. Fresadora universal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1804.2.4. Talladora de engranajes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1994.2.5. Rectificadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

4.3. Instalación de máquinas en el taller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2054.4. Las máquinas de control numérico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

4.4.1. El torno de control numérico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2104.4.2. La fresadora de control numérico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

4.5. Ajustes y tolerancias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2314.6. Verificación dimensional y geometría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2374.7. Máquinas de soldar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

4.7.1. Soldadura de hilo continuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2584.7.2. Soldadura oxiacetilénica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260

4.8. Neumática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284Prácticas de torno paralelo. Unidad Temática 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285Prácticas de fresadora. Unidad Temática 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295Prácticas de control numérico “torno”. Unidad Temática 4 . . . . . . . . . . . . . . 299Prácticas de fresadora de control numérico. Unidad Temática 4 . . . . . . . . . . 311Prácticas de soldadura. Unidad Temática 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325Prácticas de neumática. Unidad Temática 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

Índice

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5. Determinación y análisis de otras operaciones . . . 343

Los procedimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3445.1. Los procesos de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3445.2. Proceso de mecanizado de una pieza mecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3455.3. Hoja de proceso de mecanizado de una cremallera . . . . . . . . . . . . . . . . . 3465.4. Asignación de máquinas según los mecanizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3535.5. Cálculo de los tiempos de mecanizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

5.5.1. Cálculo de tiempo del taladrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3545.5.2. Cálculo de tiempos del torno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3545.5.3. Cálculo de tiempos de la fresadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3575.5.4. Cálculo de tiempos del rectificado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3585.5.5. Cálculo de los tiempos de trabajo por cronometraje . . . . . . . . . . . 359

5.6. Costes del mecanizado de una pieza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3605.7. Mantenimiento de las máquinas del taller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3625.8. Normas de seguridad en el taller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368Prácticas. Unidad Temática 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

6. Programación de la producción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377

6.1. La empresa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3786.2. Calidad del producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

Breve diccionario técnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

Tablas de cálculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

Índice

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El presente libro está orientado a los alumnos que cursen los Ciclos de Mecaniza-do de Grado Medio, teniendo como principal objetivo transmitir los conocimientostécnicos y prácticos a través de las Unidades de Trabajo, las cuales se han desarro-llado describiendo los elementos mecánicos y tecnológicos, herramientas y máqui-nas empleadas en los talleres de Fabricación Mecánica, acompañándolos de proble-mas y una serie de ejercicios prácticos que ayuden y refuercen los conocimientosteóricos.

Dicho Ciclo agrupa varios conceptos tecnológicos, por ese motivo se han elabo-rado de forma que cada capítulo sea suficientemente informativo para que el alum-no aprenda la técnica de la mecanización y fabricación de piezas, incluidas las herra-mientas y útiles empleados para ello.

Las explicaciones de los temas se dan en forma sencilla y se refuerzan con pro-blemas resueltos al final de cada explicación; también se facilitan tablas que le ayu-dan al alumno a identificar rápidamente la herramienta adecuada o el ángulo precisopara el trabajo a realizar. En el anexo se facilitan tablas de cálculo.

Los problemas al final de cada capítulo conllevan a la comprensión de los temas.Al final de cada capítulo se describen las prácticas que el alumno deberá de reali-

zar con el fin de aplicar los conocimientos teóricos y sus cálculos, descritos en elcapítulo correspondiente, adiestrándose en el manejo de herramientas y máquinas deltaller mecánico de una forma práctica.

Este libro pretende explicar los conocimientos y las técnicas generales que debede conocer un técnico de fabricación mecánica. Está desarrollado para despertar lainquietud y alcanzar los conocimientos básicos de aquellos que se inician o estáninteresados por la fabricación mecánica y el estudio de las máquinas herramientas.

AGRADECIMIENTO A:Se expresa el agradecimiento a las empresas por su colaboración a la realización

de esta obra.FERRETERÍA UNCETA, S.A. Por la cesión de los dibujos de herramientas.FRESADORAS MILKO. Por la cesión de dibujos de máquinas.TORNOS METOSA. Por la cesión de dibujos de máquinas.EQUINSE, S.A. Por la cesión de dibujos de máquinas.

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Titular capítulo

Prólogo

Visión general del módulo

Visión General del Módulo

Capítulo

• Unidades de medida en mecánica• Introducción a los planos de fabricación de piezas

mecánicas• Estudio de la normalización de planos• Realización de ejercicios de estudio de planos

IntroducciónEn este capítulo se pretende ver y estudiar los planos que se emplean en la meca-

nización de las piezas industriales, unidades de mecánica empleadas, con todas lasnormas adecuadas a las empresas del sector, teniendo en cuenta las partes más sig-nificativas desde el punto de vista tecnológico y ajustándose a las normas DIN.

Conocer los aparatos de medir en eltaller de mecánicaAdquirir una visión general de unplano del taller de mecánicaEstudiar la normalización de los pla-nos del tallerConocer la nomenclatura actual delos planos del taller de metal y suinterpretación

Contenido Objetivos

Objetivo de la programación de producciónSabemos que los talleres o empresas son muy complejos y que los forman muchas

personas, máquinas, elementos de elaboración, los cuales cada uno tiene una espe-cialidad y una función definida.

Cada uno realiza un trabajo distinto dentro de la empresa, y el conjunto de esostrabajos es lo que obtiene el producto final de la empresa.

Cuando llega un pedido a una empresa, es para realizar un trabajo determinado,trabajo que no lo hace solamente un operario, sino que en él intervienen una serie depersonas, máquinas, administrativos, etc.

Lo que nos lleva a tener que organizar y programar el trabajo de forma racional ycorrelativa; es decir, llevando un orden en la realización de las operaciones o fasesde mecanización de piezas, pintado, embalado, transporte, etc.

Imaginemos si en una empresa cada uno de los operarios realizase el trabajo deuna forma individual sin tener en cuenta una programación de los mismos. Lo queocurriría sería una descordinación del trabajo, y por supuesto esto provocaría tal des-orden que la empresa no podría funcionar.

En toda empresa tenemos que programar el producto a fabricar, teniendo en cuen-ta que hay que establecer siempre un método que sea operativo y de sentido común,por lo que hay que coordinar operarios, máquinas, materiales, y todo aquello que estéimplicado directamente con la empresa.

Diremos a grandes rasgos que en toda empresa debemos de programar: pedidos,producción, calidad y costes.

Análisis de la programación de producción: Si definimos lo que es producción,diremos que es el conjunto de actividades (en nuestro caso mecánicas) mediante lascuales se obtiene un producto, que se pone a disposición de los consumidores o de lasociedad, para satisfacer unas necesidades.

Si hablamos de mecanización nos estamos refiriendo a talleres de característicasmecánicas, los cuales tienen una actividad dedicada a proyectos, cálculos, confec-ción de planos, fabricación de piezas mecánicas, montajes mecánicos, etc. En todasestas actividades intervienen aparatos de medida, máquinas, elementos de control decalidad, y todo aquello necesario para la obtención de cualquier producto de tipomecánico.

Programar un producto es planificar y controlar, y eso es lo que se hace en cual-quier empresa antes de crear un determinado artículo o producto.

Cuando programamos la fabricación de un producto lo que estamos haciendo esplanificando y controlando la producción de ese producto, que tiene como objetivola coordinación de los medios, máquinas, materiales, especialistas, etc.

Al mismo tiempo que definimos las necesidades que tenemos para la fabricacióndel producto, como formación, equipamiento, seguridad, etc.

No cabe duda de que para conocer las empresas de mecanización, así como los pro-ductos que en ellas se obtienen y sus tipos de mecanizado, debemos de tener conoci-mientos de todos los elementos en ellos empleados, desde los aparatos de medida, pla-nos del taller, máquinas empleadas y su manejo, sistemas de seguridad, etc.

1.1


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Pedidos Producción

Calidad Costes

A lo largo del desarrollo del temario de este libro iremos viendo y desarrollandoestos conceptos.

Medición y verificación: Medir es una operación mediante la cual determinamosuna magnitud física, que comparada con un patrón obtenemos un resultado.

Cuando tomamos una medida lo hacemos con instrumentos que están calibradosy con ellos tomamos unos valores, los cuales nos indican la magnitud física quehemos determinado.

En las industrias y talleres de mecánica empleamos todo tipo de magnitudes físi-cas, las cuales debemos de conocer, pues tenemos que tener en cuenta que a la horade fabricar piezas tenemos que tener intercambiabilidad y repuesto en todos los luga-res, y esto se consigue unificando los criterios de medidas y las magnitudes físicasen las que se mueve la mecanización.

Muy importante también es normalizar los métodos de medida, con el fin de quese mida con uniformidad y se establezcan los criterios de intercambiabilidad.

En las plantas de fabricación medimos con instrumentos calibrados, que a su vezhan sido contrastados o puestos a punto con un patrón.

Verificar consiste en comprobar si una pieza, artículo, máquina, etc., cumple lascondiciones establecidas para las cuales ha sido fabricado, manteniendo las condi-ciones de garantía.

En fabricación mecánica tenemos tal diversidad de piezas y elementos mecánicosque se construyen y fabrican en todo tipo de máquinas, que la verificación es uno delos capítulos más importantes, el cual trataremos en un capítulo aparte.

Unidades y magnitudes empleadas en mecánica

Fabricación mecánica es la fabricación de piezas y elementos de carácter mecáni-co en las cuales empleamos todo tipo de materiales, herramientas, tipos de fijación,como aceros, aleaciones, plásticos, maderas, tornillos, etc. Estos materiales, llama-dos materias primas, tienen propiedades y características propias, y nosotros tenemosque pesarlos, medirlos y conocer dichas características, pues tenemos que comuni-carnos con otros talleres, empresas, almacenes y demás mundo técnico, y todos debe-mos comunicarnos en el mismo lenguaje.

En las industrias siderometalúrgicas se emplean una serie de magnitudes físicas,matemáticas y mecánicas que responden al Sistema Internacional de Unidades (S.I.),las cuales son adoptadas en la fabricación de piezas mecánicas en los diversos talle-res de fabricación e industrias del sector. Estas magnitudes están normalizadas y sedefinen a continuación, expresando sus unidades, múltiplos y submúltiplos.

El metro: Es la unidad de medida de longitud, y es empleado en medir distanciasconvencionales, y basado en el Sistema Métrico Decimal. En la Conferencia Inter-nacional de Pesas y Medidas de 1983, se definió como el trayecto recorrido por laluz en el vacío durante 1/299.792.458 segundos.

Múltiplos Miriámetro .................. 10.000 m Kilómetro .................... 1.000 mHectómetro.................. 100 mDecámetro................... 10 m

UNIDAD METRO ..................... 1 m

Submúltiplos Decímetro.................... 0,1 mCentímetro .................. 0,01 mMilímetro .................... 0,001 m

1.2


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Unidades de medida en fabricación mecánica: En la fabricación de piezasmecánicas el metro se nos queda muy grande para medir longitudes, y adoptamoscomo unidad de medida el MILÍMETRO (milésima parte del metro). En los planosdel taller sólo se indicará un número, que no irá precedido de indicativo alguno, yaque se entiende siempre que son milímetros.

Los aparatos de medida para dimensionar las piezas del taller de metal van todosgraduados en MILÍMETROS. En la tabla siguiente vemos los múltiplos y submúlti-plos más empleados en mecánica.

Otra unidad poco empleada en el taller de metal es la PULGADA. Unidad demedida inglesa y que vale 25,4 mm, pero que debemos de conocer con el fin demanejar alguna medida que se nos puede presentar en los planos del taller en pulga-das, y a efectos de repuestos (tornillería).

Si queremos pasar milímetros a pulgadas o viceversa tendremos que operar de lasiguiente manera:• Para pasar pulgadas a milímetros debemos de multiplicar por ........... 25,4• Para pasar de milímetros a pulgadas debemos de dividir por ............. 25,4Generalmente las medidas dadas en pulgadas vienen expresadas en forma de frac-

ción, con lo cual tenemos que operar con quebrados.Si queremos saber cuantos milímetros son 5/16” tendremos que multiplicar por 25,4.

5 25,4 × 5 127,5025,4 × ------------ = -------------------------- = ------------------------- = 7,97 mm.

16 16 16

A continuación se da una tabla de equivalencias de pulgadas a milímetros de lasmedidas más usuales en el taller, con el fin de hacer una transformación rápida sinnecesidad de realizar el quebrado.

1" = 25,4 mm

Múltiplos Metro........................... 1.000 mmDecímetro.................... 100 mmCentímetro .................. 10 mm

UNIDAD MILÍMETRO............ 1 mm

Submúltiplos Décima ........................ 0,1 mmCentésima.................... 0,01 mmMilésima ..................... 0,001 mm


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Figura 1.1.

EQUIVALENCIAS DE PULGADAS MILÍMETROS

PULGADAS 0” 1” 2” 3” 4” 5” 6” 7”

0 25,4 50,8 76,2 101,6 127 152,4 177,8

1/16 1,58 26,98 52,38 77,78 103,18 128,58 153,98 179,38

1/8 3,17 28,57 53,57 79,37 104,77 130,17 155,57 180,97

3/16 4,76 30,16 55,56 80,96 106,36 131,76 157,16 182,56

1/4 6,35 31,71 57,15 82,55 107,95 133,35 158,75 184,15

Ejemplo

¿Qué medidas en milímetros tiene la pieza del dibujo (figura 1.1) aco-tada en pulgadas?

3 2 ----------× 25,4 = 60,32 mm de largo; y 3/8 × 25,4 = 9,52 mm de ancho.

8 2 3/8” 3/8”

Peso: Es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos, se mide en kilopondios.

El kilopondio se define como la fuerza con que atrae la Tierra a un cuerpo de 1kilo de masa.

En el taller de mecánica solemos tomar como unidad de peso el kilo. El peso delas máquinas y de los materiales del taller se expresa en kilos. Ver en la tabla los múl-tiplos y submúltiplos.

Superficie: Se define como superficie al espacio que hay dentro de un cuadradode 1 metro de lado (1 m2). En mecánica esta unidad se nos queda muy grande y gene-ralmente tomamos el milímetro cuadrado (mm2).

Volumen: Se define como volumen el espacio ocupado por un cuerpo, sea sólidoo líquido.

En mecánica adoptamos como unidad el decímetro cúbico (dm³). Tenemos que eldm³ = litro.

Generalmente para expresar el volumen en los líquidos lo haremos en litros(Depósitos de máquinas).

Cuando tengamos que expresar el volumen de sólidos lo haremos en decímetroscúbicos (Materiales del taller).

dm3 = litro

Múltiplos Kilómetro2................... 1.000.000 m2

Hectómetro2 ................ 10.000 m2

Decámetro2 ................. 100 m2

UNIDAD Metro cuadrado........... 1 m2

Submúltiplos Decímetro2 .................. 0,01 m2

Centímetro2 ................. 0,0001 m2

Milímetro2................... 0,000001 m2

Múltiplos Tonelada...................... 1.000 kgQuintal ........................ 100 kgMiriagramo ................. 10 kg

UNIDAD KILO .......................... 1 kg

Submúltiplos Hectogramo................. 0,1 kgDecagramo.................. 0,01 kgGramo ......................... 0,001 kg


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EQUIVALENCIAS DE PULGADAS MILÍMETROS

PULGADAS 0” 1” 2” 3” 4” 5” 6” 7”

5/16 7,93 33,33 58,73 84,13 109,53 134,93 160,33 185,73

3/8 9,52 34,92 60,32 85,72 111,12 136,52 161,92 187,32

7/16 11,11 36,51 61,91 87,31 112,71 138,11 163,51 188,91

1/2 12,70 38,1 63,5 88,90 114,30 139,70 165,1 190,50

5/8 15,87 41,21 66,67 92,07 117,47 142,87 168,27 193,67

3/4 19,05 44,45 69,85 95,25 120,65 146,05 171,90 196,85

7/8 22,22 47,62 73,02 98,42 123,82 149,22 174,62 200,02

Densidad: Es la relación que existe entre la masa y el volumen de un cuerpo. Sidividimos la masa de un cuerpo por su volumen, nos dará una constante y a esa cons-tante le llamamos densidad (figura 1.2).

Se puede definir como lo que pesa 1 dm³ de un cuerpo.

Figura 1.2.

Si cogemos un decímetro cúbico de cobre (Cu) como el de la figura y lo pesamosveremos que pesa 8,9 kg, y decimos que esa es su densidad (figura 1.3).

1 dm³ de cobre pesa 8,9 kilos

A continuación se da una tabla con las densidades de los elementos más comu-nes empleados en el taller de metal, con el fin de realizar los cálculos de pesos demateriales.

DENSIDAD DE ALGUNOS MATERIALES

Elemento Densidad Elemento Densidad

Acero 7,85 Molibdeno 10,3

Aluminio 2,7 Níquel 8,9

Bronce 8,85 Plomo 11,25

Cinc 7,1 Vanadio 6,0

Cobalto 8,91 Wolframio 19,3

Cobre 8,9 Agua 1,0

Cromo 7,2 Aceite oliva 0,92

Estaño 7,3 Pirita 5,0

Fundición 7,25 Petróleo 0,78

Hierro 7,85 Gasolina 0,74

Latón 8,6 Aceite mineral 0,95

Magnesio 7,2 Diamante 3,6

Densidad del Cu = 8,9

Múltiplos Kilolitro....................... 1.000 lHectolitro .................... 100 lDecalitro...................... 10 l

UNIDAD Litro ............................ 1 l

Submúltiplos Decilitro ...................... 0,1 lCentilitro ..................... 0,01 lMililitro....................... 0,001 l

MD = -----------

V


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Figura 1.3.

Masa

Volumen

dm3

Cu

Ejemplo

¿Cuánto pesará una barra de aluminio (Al) de 1 metro de longitud sitiene 25 mm entre caras?

Calor: Es una forma de energía que se manifiesta pero que no vemos, aunque síconocemos sus efectos.

Si tenemos dos cuerpos de las mismas características en cuanto a su composiciónse refiere, pero de distintas masas, V y V’ a la misma temperatura (ver dibujo) dire-mos que el cuerpo de mayor volumen V tendrá más calor que el de menor volumenV’, aunque los dos están a la misma temperatura de 20 ºC (figura 1.4).

La cantidad de calor que tiene un cuerpo se expresa en calorías. La unidad de calor es la caloría. Y su múltiplo es la kilocaloría, que tiene 1.000 c.Caloría: Se define como caloría la cantidad de calor necesario para elevar 1 ºC

un gramo de agua, pasándola de 14,5 ºC a 15,5 ºC. Calor específico: Es la cantidad de calor que necesitamos para elevar 1 ºC de tem-

peratura un gramo de masa de dicho cuerpo.Si para elevar un gramo de cobre (Cu) 1 ºC de temperatura necesitamos 0,05 calo-

rías, diremos que el calor específico del cobre es 0,05.Las calorías que necesitamos para pasar un cuerpo de una temperatura de t a t’ gra-

dos nos la da la fórmula:Q = Cantidad de calorM = Masa del cuerpot = Temperatura inicialt’= Temperatura finalc = Calor específico

Cantidad de calor que necesitamos para elevar una masa líquida de t a t’:Cuando queremos elevar la temperatura de un líquido mezclándolo con otro de dis-tinta temperatura, para templar piezas por ejemplo, debemos de aplicar la fórmulasiguiente. Es muy importante adecuar la temperatura del líquido de enfriamiento altemplado de piezas.


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Q = M × c (t − t’)

Figura 1.4.

Mucho calor

20 ºCV

20 ºCV’

Poco calor

Calculamos su volumen.(25 × 25 × 1.000) / 1.000.000 = 0,625 dm³

Multiplicamos el volumen por su densidad y obtenemos el peso.0,625 × 2,7 = 1,687 kilos.

Ejemplo

¿Cuánto pesará el depósito de un automóvil lleno de gasolina si su capa-cidad es de 60 litros?

60 × 0,740 = 44,4 kilos

Metal Símbolo C. Específico

Latón Cn + Zn 0,094

Plata Ag 0,057

Agua H2O 1,00

Plomo Pb 0,031

Platino Pt 0,031

Manganeso Mn 0,243

Oro Au 0,032

Oxígeno O 0,219

Mercurio Hg 0,033

Metal Símbolo C. Específico

Aluminio Al 0,214

Cobre Cu 0,095

Cinc Zn 0,092

Estaño Sn 0,056

Níquel Ni 0,106

Acero Fe + C 0,118

Hierro Fe 0,115

Aire 78% N + 21% O 0,240

Calcio Ca 0,155

CALOR ESPECÍFICO DE ALGUNOS METALES

Siendo: Q = Cantidad de calorM y M’= Masas de los cuerpos en gramosC = Calor específico del cuerpot y t’= Temperatura inicial y finalx = Para nivelar los dos cuerpos a la misma temperatura

¿Qué cantidad de calor necesitamos para elevar la temperatura de unapieza de aluminio de la temperatura ambiente (20 ºC) hasta 300 ºC, si la pieza pesa 4 kilos?

4 kg × 1.000 = 4.000 gramosAplicando la fórmula tendremos que Q = M × c (t – t’) = 4.000 × 0,214 (300 – 20)= 239.680 c.239.680 / 1.000 = 239,68 kc

Equivalente mecánico: Llamamos equivalente mecánico al trabajo que puede pro-ducir una caloría. La transformación de trabajo mecánico en calor es una de las partesmás importantes de la física-mecánica y su estudio corresponde a la termodinámica.

Todas las máquinas generan calor durante su funcionamiento. Las equivalenciasse presentan en el cuadro siguiente.

Temperatura: Cuando hablamos de temperatura, nos referimos al grado de calorque tiene un cuerpo. No hay que confundir calor con temperatura, pues el calor semide en calorías, como hemos visto, y la temperatura se mide en grados con el apa-rato llamado termómetro.

La escala termométrica de uso común es la CENTÍGRADA, la cual nos marca el0 ºC en la congelación del agua y los 100 ºC en la ebullición del agua; luego se divi-de ese espacio en 100 partes, y cada una corresponde a 1 ºC. Ver figura 1.5.

En la industria se emplea la escala Kelvin, cuyo 0 ºK equivale a los –273 ºC. Estaescala tiene la ventaja sobre las demás que no trabajamos con grados negativos cuan-do tenemos frío, como en el caso de las otras escalas. Por ejemplo para expresar 10grados de frío en la escala Centígrada decimos que tiene una temperatura de –10 ºC,sin embargo en la escala Kelvin diremos que estamos a 263 ºK.

Tenemos otras escalas termométricas, todas ellas graduadas de la misma forma; enla congelación del agua se le marca un trazo y en la ebullición otro, la diferenciaentre estos trazos se divide en grados, y según la escala que sea tendremos la tempe-ratura dada en grados en cada una de las escalas.

GRADUACIÓN DE LAS ESCALAS TERMOMÉTRICAS

Congelación del agua Ebullición del agua

Centígrada 0 ºC 100 ºC

Fahrenheit 32 ºF 212 ºF

Reamur 0 ºR 80 ºR

Kelvin 273 ºK 373 ºK

EQUIVALENCIAS

1 caloría gramo = 0,427 kgm1 kgm = 2,34 calorías gramo1 caloría gramo = 4,19 julios1 julio = 0,24 calorías gramo1 caloría gramo = 4,19 × 107 ergio1 ergio = 0,24 × 107 calorías gramo

Problema


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Figura 1.5. Graduación de un termómetro.

100

0

M’ (t’ − t’’)x = ----------------------------

M (t − t’)

Para pasar grados de unas escalas a otras tenemos que operar con las siguientesigualdades:

Medimos la temperatura de un horno de temple con un termómetro gra-duado en la escala centígrada y éste nos marca 180 ºC. Queremos saber la temperatu-ra que nos marcaría si la tomamos con termómetros graduados en las otras escalas.

En la escala Reamur nos marcaría R = (180 × 80) / 100 = 144 ºR.En la escala Fahrenheit nos marcaría (F – 32) 100 = 180 × 180, despejando F, tene-

mos que F = 35.600 / 100 y resolviendo queda que F = 356 ºF.En la escala Kelvin aplicando la fórmula tendremos 100 × 180 = 100 K – 27.300

y despejando K tendremos que K = (18.000 + 27.300) / 100 = 453 ºK.

Dilatación de los cuerpos: Los cuerpos por efecto del calor cogen temperatura yaumentan de tamaño, es lo que se llama dilatación. Debemos de tener claro el con-cepto de dilatación, pues en mecánica trabajamos con temperaturas a veces muy ele-vadas y debemos de valorar este concepto. Todas las máquinas que trabajan porarranque de viruta generan calor en las piezas mecanizadas, y si medimos en esemomento una cota determinada nos puede mentir, pues la pieza está dilatada por elaumento de temperatura. También debemos de contemplar los laboratorios de Metro-logía, que trabajan a temperatura de 20 ºC (es la temperatura normalizada de labora-torio de metrología).

Se define la dilatación como la diferencia de tamaño que adquiere el cuerpo, cuan-do pasa de la temperatura inicial, a la temperatura final de calentamiento (figura 1.6).

Si cogemos la barra del dibujo, de la cual conocemos su medida, la calentamos auna temperatura determinada, y tomamos la medida de su longitud, veremos que éstaha aumentado. A esa diferencia de medida le llamamos dilatación.

Comprobación de la dilatación de un metal: Para comprobar las dilataciones delos metales se coge por ejemplo un trozo de barra de acero calibrado, se apoya en unsoporte por un extremo y por el otro se le pone un comparador de reloj, aplicamoscalor en su base y veremos cómo la aguja del comparador se mueve de forma que vaa más, es decir, aumenta de longitud y tamaño. Figura 1.7.

Coeficiente de dilatación: Es el aumento de tamaño que experimentan las distin-tas unidades, de longitud, de superficie y de volumen, al elevar 1 ºC su temperatura.

El coeficiente de dilatación lineal es lo que aumenta de longitud una pieza, y suunidad, es el aumento de la unidad de longitud de ese material al aumentar 1 ºC sutemperatura, y se calcula por:

Dilatación superficial es el aumento de tamaño que experimenta la unidad desuperficie, y se calcula por:

Dilatación cúbica es el aumento de volumen que experimenta un cuerpo al aumen-tar su temperatura.

Vt = Vi (1 + K’’ t)

St = Si (1 + K’ t)

Lt = Li (1 + K t)

Problema

C R F − 32 K − 273----------- = ---------- = ------------------ = ----------------------100 80 180 100


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Figura 1.6. Dilatación de un cuerpo.

Medida final

Medida inicial

Figura 1.7. Comprobación de la dilataciónde un metal.

En la dilatación de los líquidos, debemos de tener en cuenta la dilatación de lavasija que contiene al líquido, pues al mismo tiempo que se calienta el líquido tam-bién se calienta la vasija que lo contiene, y por lo tanto también sufre dilataciónhaciéndose más grande, factor que debemos de tener en cuenta.

Tenemos una regla de acero graduada en milímetros cuya longitud esde 2 metros. Y medimos con ella una longitud de 1.500 mm a 45 ºC. ¿Qué error demedida tenemos?

La temperatura de laboratorio es de 20 ºC, por lo que 45 ºC – 20 ºC = 25 ºC

Aplicando la fórmula tenemos que Lt = Lo (1 + K × t); Lt = 2.000 (1 + 0,000012× 25) = 2.000,6 mm.

La regla a 45 ºC tiene una longitud de 2.000,6 mm, luego la medida de 1.500 mmtomada a esa temperatura de 45 ºC tendrá un error de: error = (1.500 × 0,6) / 2.000= 0,45 mm de más.

Fuerza: Podemos definir la fuerza como la capacidad que aplicamos a los cuer-pos para producir el movimiento.

Si por ejemplo aplicamos una fuerza a una carretilla la trasladamos de sitio, o apli-cando la fuerza a un contenedor de piezas lo subimos por un plano inclinado despla-zando su peso, o simplemente aplicamos una fuerza para empujar el carro de la com-pra, etc.

Para aplicar una fuerza a un cuerpo, tenemos que tener en cuenta el peso del cuer-po y un punto de apoyo.

Una aplicación muy conocida de fuerzas es el caso de la palanca.

La palanca: Es una barra sólida inflexible, la cual se apoya en un punto el cualllamamos punto de APOYO, y mediante una fuerza que se aplica en un extremo sevence otra fuerza llamada resistencia. Figura 1.8.

Esta barra, aunque de una sencillez particular, tiene muchas aplicaciones en mecá-nica, como en el cierre y apertura de mordazas, levantamiento de pesos, prensashidráulicas, e infinidad de elementos mecánicos, por lo que no podemos dejar suestudio.

La palanca obedece a la ecuación cuyo enunciado dice:

Potencia por su brazo es igual a la resistencia por el suyo. Siendo P la potencia, Rla resistencia y O el punto de apoyo.

Tendremos que:

P × OB = R × AO

Problema

COEFICIENTES DE DILATACIÓN DE ALGUNOS CUERPOS

Siendo:

Lt = Dilatación lineal

K = Coeficiente de dilatación

St= Dilatación superficial

t = Temperatura

Vt= Dilatación cúbica

l = Longitud inicial

Elemento D. Lineal

Acero 0,000012

Hierro 0,000011

Fundición gris 0,000010

Cobre 0,000017

Latón 0,00019

Aluminio 0,000022

Plata 0,000022

Cinc 0,000029


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Figura 1.8. Palanca

R

P

BO

A

Dilatación del líquido

Dilatación de la vasija

Las palancas pueden ser según tengamos situado el punto de apoyo:

De 1º género cuando tenemos el punto de apoyo entre la resistencia y la potencia.

De 2º género cuando el punto de apoyo lo tenemos situado al lado de la resistencia.

De 3º género cuando el punto de apoyo lo tengamos situado al lado de la potencia.

Figura 1.9. Tipos de palanca.

Tenemos palancas de primer género en el taller cuando apretamos un tornillo conuna llave, cuando apretamos o aflojamos un tornillo de banco o una mordaza en unamáquina para sujetar una pieza, los volantes de las máquinas, etc.

¿Qué fuerza tendremos que hacer para mover una máquina con unapalanca, si la máquina pesa 650 kg y la palanca que empleamos tiene una longitudde 2,5 m situando el punto de apoyo a 30 cm de la máquina? Ver figura 1.10.

Aplicamos la fórmula P × OB = R × AO

Aplicando datos tenemos que P × 220 = 650 × 30

Despejando P = (650 × 30) / 220 = 88,6 kg

Tenemos que transportar piezas del taller en una carretilla, las cualespesan 75 kg. La distancia de la rueda a las asas es de 1,5 m y la caja donde se llevael peso está a 0,50 m de la rueda. Figura 1.11.

En este caso tenemos que tener en cuenta que el brazo de potencia es toda la lon-gitud de la carretilla y el brazo de resistencia es la distancia desde la carga a la rueda.

Aplicamos la fórmula P × OB = R × AOAplicando datos tenemos que P × 150 = 75 × 50

Despejando tenemos que P = (75 × 50) / 150 = 25 kg

Trabajo: Se dice que se efectúa un trabajo cuando vencemos una resistencia median-te la acción de una fuerza a lo largo de un espacio. Su unidad es el kilográmetro.

Kilográmetro: Es el resultado de multiplicar la fuerza ejercida para realizar un tra-bajo por el espacio recorrido. Se representa por “kgm”.

T = Trabajo

e = Espacio

F = Fuerza

Si empujamos el cuerpo de la figura con una fuerza F de 10 kg, desplazándolo alo largo del espacio e de 20 metros hasta A, decimos que hemos realizado un traba-jo (ver figura 1.12). Si queremos saber el trabajo realizado aplicamos la fórmula ytendremos que el trabajo realizado es de T = 10 kg × 20 m = 200 kgm.

Problema

Problema

1º Género 2º Género 3º Género

R

P

A O

B

R

B O

P

AO A

R

B

P


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Figura 1.10. Problema.

650 kg

P

2.50030

Figura 1.11. Carretilla.

100

75 kg

50P

Figura 1.12. Trabajo.

10F

A10’’

20

T = F × e

Potencia: Cuando realizamos un trabajo en un tiempo determinado el cual pode-mos medir, hablamos de potencia. Y se puede definir como el trabajo realizado en launidad de tiempo.

La potencia de las máquinas se mide en caballos de vapor, y las fórmulas que apli-camos para calcularlo son:

P = Potencia en C.V.T = Trabajo en kgm t = Tiempo en seg.

Presión: Es la unidad de fuerza ejercida sobre la unidad de superficie. Figura 1.14.Su unidad es la atmósfera, que se define como la fuerza ejercida de 1 kilo sobre

1 cm² de superficie y obedece a la fórmula.Siendo:A = AtmósferaF = KilosS = cm²

Si ejercemos una fuerza F = 1 kg sobre la superficie S = 1 cm², decimos que lapresión ejercida es de 1 atmósfera.

En el sistema inglés tenemos que 1 pascal = (1 newton / 1 metro²).

UNIDAD DE PRESIÓN

Sistema Técnico Sistema Internacional

Atmósfera = kg / cm² Pascal = newton / metro²

Equivalencias:1 bar = 100.000 pascales 1 bar = 1.000.000 dinas/cm² 1 milibar = 100 pascales 1 atmósfera = 0,980 bar 1 atmósfera = 1 kg/cm² 1 bar = 1,03 atmósferas

newtonPascal = ----------------------

metro2

1 kilo1 atm = ------------------

1 cm2

UNIDADES

C.G.S. Giorgi Terrestre

Fuerza Dina Newton Kilogramo

Espacio Centímetro Metro Metro

Trabajo Ergio Julio Kilográmetro


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Figura 1.13. Potencia.

10

10

20

20

7’’

10’’F

FC

A

Figura 1.14. Presión.

F

S

P = T / t P = (F × e) / t

Fuerza (kg)Presión = -----------------------------------------

Superficie (cm2)

Ejemplo

Tenemos un dibujo (figura 1.13) con dos trabajos a realizar, el A y el C.El A nos realiza un trabajo en el que se tarda 10’’ y el C realiza el mismotrabajo pero el tiempo en realizarlo es de 7’’. Si queremos saber quién esmás potente, no tendremos nada más que aplicar las fórmulas y nos dará lapotencia de cada uno de ellos.

En el ejemplo A tendríamos que P = (F × e) / t; P = (10 × 20) / 10 = 20 C.V.En el ejemplo C tendríamos que P = (F × e) / t; P = (10 × 20) / 7 = 28,57 C.V.Como vemos, decimos que será más potente el que realiza el mismo tra-

bajo en menor tiempo.

¿Qué fuerza necesitamos ejercer sobre una chapa cuadrada de acerosuave de 100 mm de lado, si sabemos que a 5 atm de presión se dobla?

P = F / S; despejando y aplicando datos, tenemos que F = 5 × 10 cm² = 500 kilos

Resumen de unidades empleadas en mecánica.

1.2.1 Unidades eléctricas En este punto no pretendemos explicar las unidades eléctricas como si fuésemos

de la especialidad eléctrica, pero ni que decir tiene que en mecánica las máquinas semueven a través de motores eléctricos. Si además contemplamos las máquinas deelectroerosión, control numérico, máquinas neumáticas que llevan válvulas eléctri-cas (electroneumática), así como otras máquinas que siendo meramente eléctricasson empleadas en mecánica, como son los equipos de soldadura eléctrica, etc., nonos queda más remedio que conocer básicamente las unidades eléctricas para poderleer las características de un motor o de una electroválvula neumática. Por lo quepasamos a definir unos conceptos básicos de electricidad.

Circuito eléctrico: La corriente eléctrica en un conductor se establece cuando seproduce un desplazamiento de cargas eléctricas por ese conductor. Para que esto seaposible este conductor tiene que formar parte de un circuito eléctrico.

Un circuito eléctrico está formado por una serie de elementos conectados entre sí,de manera que se permita la circulación eléctrica entre ellos. Los componentes queforman un circuito eléctrico son: el generador, los receptores, los elementos de con-trol, los elementos de protección, y los conductos que los unen entre sí. Ver circuitofigura 1.15.

Magnitudes eléctricas: Las magnitudes eléctricas que caracterizan un circuitoeléctrico son:

Intensidad de corriente: Es la cantidad de carga eléctrica que pasa por un conduc-tor eléctrico en la unidad de tiempo. Figura 1.16.

Su unidad es el AMPERIO y se define como la cantidad de electricidad que reco-rre un circuito en la unidad de tiempo.

Cantidad de corriente Q Intensidad = ---------------------------------------------------- ; I = —

Tiempo en segundos t

Problema



Figura 1.15. Circuito eléctrico.

Figura 1.16. Intensidad de corriente.

UNIDADES MÁS EMPLEADAS EN EL TALLER DE METAL (S.I.)

MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO OBSERVACIONES

Ángulo Radián rd 1 vuelta = 6,28 radianes

Calor Caloría c 1 c = 4,186 J

Densidad Kilogramo/decímetro kg/dm³ 1 kg/dm³ = 10³ g/dm³

Fuerza Newton N 1 N = 105 dinas

Longitud Metro m En el taller se toma el milímetro

Potencia Vatio w 1 kW=1.000 w; 1 C.V.=736 w; 1 w=julio/seg

Presión Pascal Pa Pa = Newton/metro²; 1 Pa = 10-5 bares

Superficie Metro cuadrado m² 1 m² = 104 cm²

Temperatura Grado Kelvin K 1 ºK = 1 ºC

Tiempo Segundo s 1 h = 60’ = 3.600’’

Trabajo Julio J 1 kgm = 9,8 J

Velocidad Metro / segundo m/s 1 m/s = 3,6 km/h; 1 km/h = 0,227 m/s

Viscosidad Grado Engler Eº

Volumen Metro cúbico m³ En el taller se toma el dm³

AI I

Siendo: I = AmperiosQ = Culombiost = Segundos

¿Qué cantidad de electricidad se transportará durante una jornada detrabajo (8 horas) pasando una corriente de 3 A?

Despejando tendremos que: Q = I × tAplicando datos nos queda Q = 3 × (8 × 3.600) = 86.400 culombios

Diferencia de potencial: Cuando dos cuerpos cargados eléctricamente se unenmediante un conductor, se produce un desplazamiento de electrones (electricidad)del que tiene mayor carga al que tiene menor. Esta diferencia de carga se denominadiferencia de potencial.

Se define como la diferencia de potencial entre dos puntos del circuito, al trabajonecesario para transportar la unidad de carga eléctrica de uno a otro. Su unidad es elvoltio y es igual 1 julio / 1 culombio. Figura 1.17.

Julio Voltios = -----------------------------Culombio

Resistencia eléctrica: Está demostrado que hay materiales que conducen mejor queotros la corriente eléctrica. Se conoce con el nombre de buenos conductores aquellosmateriales que oponen poca resistencia al paso de la corriente, y malos conductores aque-llos materiales que oponen mucha resistencia al paso de la corriente. Por lo que podemosdecir que resistencia eléctrica es la magnitud que indica la mayor o menor dificultad deun determinado tipo de material para dejarse atravesar por la corriente eléctrica.

La unidad de resistencia eléctrica es el OHMIO y su símbolo (Ω).

L R = ResistenciaR = Ω ------- L = Longitud en metros

S S = Sección en mm²

La resistencia de un conductor depende del tipo de material, su longitud y su sec-ción. Para calcular la resistencia que opone un material conductor al paso de lacorriente, se deberá de tener en cuenta la resistividad de ese material.

Múltiplos y Submúltiplos

Megaohmio............. 1.000.000Kilohmio................. 1.000Ohmio .................... 1Miliohmio............... 0,001Microhmio .............. 0,000001

Múltiplos y submúltiplos

Megavoltio.............. 1.000.000 Kilovoltio................ 1.000Voltio ...................... 1Milivoltio................ 0,001Microvoltio............. 0,000001

Problema

Submúltiplos

Amperio ................. 1Miliamperio ............ 0,001Microamperio ......... 0,000001


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Figura 1.17. Diferencia de potencial.

V

Resistividad de un material es la oposición que presenta cada uno de los materialesal ser atravesados por la corriente eléctrica cuya longitud sea de 1 m y su sección 1 mm².

En un taller tenemos una línea monofásica de 300 metros de longitud,siendo el diámetro del hilo de 3 mm y de Cu. Hallar la resistencia del conductor.

Aplicando la fórmula tenemos que R = (Ω × L) / S y aplicando datos nos queda R= (0,017 × 300) / 3,14 × 1,5² = 0,721 ohmios.

Queremos saber qué longitud de hilo de hierro tenemos que tener paraque su resistencia no pase de 300 Ω si su diámetro es de 2 mm.

Despejando tenemos que L = (R × S) / Ω; L = (300 × 3,14) / 0,120 = 7.850 m.

Ley de Ohm: La ley de Ohm nos relaciona las tres unidades eléctricas, VOLTA-JE, INTENSIDAD y RESISTENCIA.

Si establecemos una diferencia de potencial entre los extremos de un conductor seproducirá una corriente eléctrica cuya intensidad dependerá de la resistencia del con-ductor. Luego tendremos que:

Voltaje = Diferencia de potencialResistencia = OhmiosIntensidad = Amperios

Tenemos una bombilla conectada a 220 V y medimos la intensidaddándonos 2,2 A.

¿Qué resistencia tiene?Aplicando la ley de Ohm, tenemos que R = V / I; R = 220 V / 2,2 A = 100 ohmios

Una máquina de taladrar eléctrica trabaja con una diferencia de poten-cial de 220 V y su resistencia es de 150 ohmios. ¿Qué corriente consume?

Aplicando datos tenemos que I = 220 / 150 = 1,46 amperios

Energía. “Trabajo eléctrico”: la energía eléctrica suministrada a un circuitocualquiera, es igual al producto de la carga multiplicado por la diferencia de poten-cial al que está conectado.

E = q × V

Problema

Problema

VoltajeIntensidad = -------------------------------

Resistencia

Problema

Problema

RESISTIVIDAD DE ALGUNOS METALES

Metal Símbolo Resistividad Metal Símbolo Resistividad

Plata Ag 0,016 Estaño Sn 0,12

Cobre Cu 0,017 Mercurio Hg 0,957

Oro Au 0,023 Niquelina Cu+Ni+Zn 0,41

Aluminio Al 0,030 Constantán Cu+Ni 0,50

Hierro Fe 0,120 Nicrón Ni+Cr 1,00

Platino Pt 0,095

Plomo Pb 0,210

Cinc Zn 0,060



Si expresamos la carga en culombios y la diferencia de potencial en voltios obte-nemos la energía eléctrica en julios.

1 julio es la energía gastada en 1 seg, en un conductor de resistencia de 1 ohmiopor una corriente de 1 amperio.

En la práctica se toma el KILOVATIO-HORA, que vale 360 vatios por segundo(3.600.000 julios).

Ley de Joule: Al ser atravesados los conductores por la corriente eléctrica, ésta setransforma en calor y a este fenómeno se le conoce como efecto Joule.

Por lo tanto al ser atravesado cualquier conductor por la energía eléctrica se pro-duce una transformación de energía eléctrica en energía calorífica y el valor de estaenergía es:

E = q × V; E = I × V × t; E = R × I² × t Para calcular la cantidad de calor (calorías) que se genera en el conductor tendre-

mos que:

¿Qué trabajo realizará un horno eléctrico, cuya potencia es de 1.200 w,si para calentar una herramienta de torno lo hemos tenido que tener encendido 2 horas?

T = w × t; T = 1.200 × 2 = 2.400 wh / 1.000 = 2,4 kW/h

¿Qué tiempo estará conectado un calentador de 40 litros de agua, paracalentarla de 20 ºC a 80 ºC, si su potencia es de 1.200 W y se conecta a 220 V.

Cantidad de calorías que necesitamos Q = 40 × 1.000 × 1 (80 – 20) = 2.400.000cal = 2.400 kc.

La resistencia óhmica será R = V2 / W; R = 2202 / 1.200 = 40,33 ohmiosEl tiempo lo calculamos t” = (Q × R) / (0,24 × V2); t = (2.400.000 × 40,33) / (0,24

× 2202) = 8.332” O lo que es lo mismo, 2,3 horas.

Potencia eléctrica: El consumo de energía eléctrica de un conductor depende deltiempo que esté conectado a la diferencia de potencial, es decir el tiempo que circu-la la corriente por el receptor.

Se define la potencia eléctrica de un receptor como la energía consumida por elmismo en la unidad del tiempo. Figura 1.18.

Si expresamos la energía en julios y el tiempo en segundos, la unidad de potenciaserá el vatio.

También se puede definir como la corriente eléctrica que lleva una intensidad de1 A, y su d.d.p. es de 1 V.

Múltiplos y submúltiplos

Megavatio............... 1.000.000Kilovatio................. 1.000Vatio ....................... 1Milivatio ................. 0,001Microvatio .............. 0,000.001

Potencia = Voltaje × Intensidad

P = E / t

Problema

Problema

Q = 0,24 × R × I2 × t


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Figura 1.18. Forma de medir la potencia.

VA

MOTOR

Para medir la potencia de un motor eléctrico, medimos la diferencia de potencialy la intensidad, multiplicamos estos dos valores y nos da la potencia.

Recordemos que su equivalente mecánico es 1 C.V. = 736 W.

Calcular qué potencia tendrá un destornillador eléctrico de 300 ohmiossi trabaja a 220 V.

P = V² / R; aplicando datos tenemos que P = 220² / 300 = 162 vatios.

Elementos eléctricos instalados en las máquinas del taller de metal: Con el finde conocer y saber los elementos que forman parte de los motores eléctricos quehacen funcionar las máquinas del taller, se explican de forma básica los elementoseléctricos que incorporan, unos como elementos de seguridad hacia los motores yotros como elementos de seguridad hacia el operario que maneja la máquina.

Rectificadores: Son aparatos eléctricos que convierten una corriente eléctricaalterna en una corriente eléctrica continua.

Algunos motores eléctricos en las máquinas del taller funcionan con corrientecontinua.

Estos aparatos eléctricos son muy empleados en las fuentes de alimentación quehacen funcionar las válvulas neumáticas (electroválvulas).

Interruptores: Son elementos eléctricos de accionamiento y se emplean para hacerpasar la corriente o cortarla en un momento cuando nos interese. Figura 1.19.

Se emplean para la puesta en marcha del alumbrado, motores y elementos eléctricos.Conmutadores: Estos elementos son capaces de hacer cambiar el paso de la

corriente y desviarla al punto que nos interesa. Figura 1.20.Se emplean para accionar puntos de luz y máquinas desde varios sitios.Fusibles: Son elementos eléctricos que se instalan en el conductor de la corriente en

serie y de menor sección que éste; tienen como misión cortar el fluido eléctrico cuan-do tenemos un exceso de corriente, protegiendo así la instalación eléctrica. Figura 1.21.

Se instalan en la entrada de las acometidas eléctricas.Final de carrera eléctrico: Es un pulsador que en estado de reposo establece con-

tacto permanentemente dejando pasar la corriente eléctrica (figura 1.22), y cuando espisado por un carro u órgano de máquina el contacto es interrumpido cortando elpaso de la corriente.

Problema



Figura 1.19. Esquema de un interruptor.

Figura 1.20. Esquema de un conmutador.

Figura 1.21. Figura 1.22. Final de carrera eléctrico.

UNIDADES ELÉCTRICAS MÁS EMPLEADAS EN EL TALLER

MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO OBSERVACIONES

Diferencia de potencial Voltio V V = I x R; 1 kV = 1.000 V

Intensidad Amperio A I = V / R

Resistencia Ohmio Ω R = V / I

Potencia eléctrica Vatio w w = I x V; 1 CV = 736 w; 1 kW = 1,36 CV

Energía eléctrica kW/h J E = R x I² x t

Esquema Fusible

Ejemplo

Un arco eléctrico por el que circula una corriente de 75 A bajo una ten-sión de 25 voltios tendrá una potencia de:

P = V × I P = 75 × 25 = 1.875 vatios = 1.87 kW

Magnetotérmicos: Son dispositivos que cuando la línea recibe una sobrecarga y secalientan los conductores eléctricos, éste se dispara cortando el paso de la corrienteeléctrica protegiendo así la instalación eléctrica de las máquinas.

Son automáticos y se fundamentan en la dilatación de los metales.

Aparatos de medida mecánicosSon las herramientas e instrumentos que empleamos en el taller de mecánica para

el control de las medidas y la comprobación de las piezas; estas herramientas estángraduadas en milímetros. Recordemos que la unidad de medida adoptada en mecá-nica es el MILÍMETRO, y además pueden apreciar medidas como décimas, centési-ma, o milésimas según la precisión del aparato.

En el taller de mecánica tenemos que medir las piezas que fabricamos con medi-das muy precisas, teniendo que comprobar las mismas durante el proceso de fabrica-ción varias veces, haciendo las correcciones oportunas según nos interese hasta ter-minar la pieza, por eso en el taller disponemos de aparatos de medida que debemosconocer y saber manejar A veces cuando las piezas están terminadas generalmente secomprueban las medidas en laboratorio; la técnica que estudia y realiza las medicio-nes del taller recibe el nombre de METROLOGÍA.

Regla: Es el aparato de medida más sencillo empleado en el taller de mecánica,es una barra de acero generalmente de acero inoxidable robusta y no flexible, gra-duada en milímetros, o ½ milímetros. Figura 1.23.

Es muy empleada para tomar medidas y para el trazado de dibujos en piezas o super-ficies metálicas que posteriormente han de ser mecanizadas; otra aplicación inmediata escomprobar la medida de las piezas cortadas de sierra para luego ser metidas en máquina.

El calibre o pie de rey: Es el aparato de medida más empleado en el taller, encar-gado de tomar medidas en milímetros y según la precisión de dicho calibre puedeapreciar décimas o medias décimas. Figura 1.24.

Está basado en una regla fija graduada en milímetros y una regla deslizante sobrela regla fija dividida en partes, llamado NONIO y según el número de divisiones quetenga el nonio, el calibre obtendrá su precisión.

Las patas del calibre se emplean para medir exteriores, cilindros, piezas de geo-metría cuadrangular, piezas de geometría prismática, etc.

Las orejas se emplean para medir interiores, diámetros de agujeros, ancho de cha-vetas, etc.

La sonda del calibre mide profundidades, como la profundidad de una chaveta, laprofundidad de un agujero ciego, etc.

1.3


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Figura 1.23. Regla.

Figura 1.24. Pie de rey.

OREJAS

NONIOREGLA

PATAS

SONDA

Exteriores Interiores Profundidades

xx

x

Formas de medir con el calibre

Nonio del calibre: Cuando graduamos una regla en mm los trazos están muy jun-tos pero son visibles, si ahora la graduamos en medios milímetros los trazos estánmás juntos, perdiéndose casi la visibilidad de los mismos, pero si la graduamos endécimas de mm los trazos no son ya visibles (imposible de graduar). Entonces parapoder apreciar medidas tan pequeñas como las décimas o centésimas de mm nosvalemos del llamado NONIO.

El nonio es una regla graduada de manera que tiene 1 mm repartido entre sus divi-siones. De forma que un nonio será más preciso cuanto mayor número de divisionestenga su regla.

El funcionamiento es muy sencillo, desplazamos el nonio sobre la regla fija delaparato de medida (un pie de rey); si el 0 del nonio coincide con una división de laregla fija, tendremos medida exacta; si no coincide el 0 del nonio con una divisiónde la regla, habrá una división del nonio a partir del 0 que coincida con una divisiónde la regla, se cuentan las divisiones del nonio desde el 0 hasta la división que coin-cida y ésa será la medida en décimas, ½ décimas, etc., según el número de divisio-nes del nonio. Figura 1.25.

Figura 1.25. Nonio del pie de rey.

Medida exacta, pues coincide el 0 del nonio con el 0 de la regla (0 milímetros)Figura 1.25.

En la lectura del dibujo (figura 1.26) tenemos 73,4 mm, pues la raya que coin-cide es la 4 a partir del 0.

Sonda: La sonda, también llamada calibre de profundidades, es un aparato de pre-cisión, especialmente diseñado para la toma de medidas de profundidad; es un elemen-to de control de calidad muy empleado en el taller (figura 1.27). Como todo aparato deprecisión tiene una regla fija graduada en milímetros, y un nonio que es el que le da laprecisión; este aparato está indicado en la toma de medidas de agujeros, profundidadde chavetas, profundidad de los alojamientos de la cabeza de los tornillos, etc.

En la figura tenemos una sonda midiendo la profundidad de un taladro ciego.

Menor división de la reglaPrecisión del calibre = ----------------------------------------------------------------

Nº de divisiones del nonio



Figura 1.26. Medida del nonio.

Figura 1.27. Sonda.

Regla fija

Regla móvil (nonio)

0 5 10

0 5 10

20

Nº de divisiones del nonio

Menor división de la regla

Ejemplo

¿Qué precisión tendrá un calibre que su regla está graduada en mm y laregla del nonio que lleva tiene 10 divisiones?

1Pre. = —— = 0,1 mm, es decir 1 décima de mm.

10Si el nonio del calibre tuviese 20 divisiones, la precisión será:

1 Pre = —— = 0,05. Este calibre apreciaría 0,05 mm.

20

7 8

0 10

Gramil: El gramil o también llamado MEDIDOR DE ALTURAS es un aparatoempleado en el trazado y comprobación de piezas. Ver figura 1.28.

Consta de una base en la que lleva acoplada una regla graduada en milímetros con unnonio, el cual nos da la precisión de medida. Se le puede poner una punta de trazar quegeneralmente suele ser de metal duro y emplearlo como trazador con el fin de marcar elperfil de las piezas, excesos de material para su mecanizado, centros de taladros, etc.

También se le puede incorporar un comparador de reloj y tomar medidas en pie-zas terminadas comprobando así las cotas de los mecanizados con los planos, verifi-cando así sus medidas.

Este aparato está considerado como un elemento de verificación y trabaja siempresobre un mármol.

El tornillo micrométrico. “Fundamento”: Es un tornillo cuya rosca está cons-truida con un paso muy fino de 0,5 mm, lo que quiere decir que por cada vuelta quedamos al tornillo éste nos avanza 0,5 mm (desplazamiento longitudinal). Figura 1.29.

Si hacemos girar el tornillo una vuelta completa, es decir 360º, avanzaremos 0,5 mm.

Para saber la longitud que avanzará el tornillo cuando lo hacemos girar un ángu-lo determinado, se le monta un tambor graduado con un número de divisiones. Si a360º o al avance de 0,5 mm le corresponde una vuelta completa de tambor, y si que-remos saber cuanto nos avanza el tornillo cuando lo hacemos girar una parte de vuel-ta no tenemos nada más que ver las divisiones que hemos hecho girar dicho tornillo.

Pálmer: El pálmer es un aparato de medida cuyo funcionamiento está basado enel tornillo micrométrico, y es un instrumento diseñado para tomar medidas con unaprecisión de 0,01 mm. La máxima longitud de medida que puede tomar es de 25 mm,por lo que para poder tener un abanico de medidas de 0 mm a 100 mm necesitare-mos un juego de 4 aparatos, cuya lectura de cada aparato abarcará de 0 a 25, de 25 a50, de 50 a 75 y de 75 a 100 mm.

Tiene forma de herradura con el fin de poder meter las piezas a comprobar entresus patas. Figura 1.29.A.

Figura 1.29.A. Pálmer.

Su regla fija es un cilindro graduado en ½ mm y el nonio es un tambor cilíndricoque gira alrededor de la regla (cilindro fijo) y está graduado en 50 partes. Dispone deuna barra calibrada para ponerlo a 0.

En la figura 1.30 se representa un pálmer con el detalle de su nonio tomando unamedida cuya regla da 7,5 + el tambor que lee 41 centésimas = 7,91 mm.

Al estar la regla graduada en ½ mm y tener el tambor (nonio) 50 divisiones su pre-cisión será:

0,5Precisión = ------------ = 0,01 (1 centésima de mm)

50

Para poder poner el pálmer a 0 y tenerlo calibrado dispone de una barra de cali-bración con la medida. Figura 1.31.

Según la pieza a comprobar y medir, las patas de estos aparatos de medida puedenestar talladas de forma que puedan entrar en los alojamientos y ranuras de las piezasmecanizadas con el fin de poder tomar las medidas. Los tenemos de interiores, quemiden profundidades, con patas especiales para medir roscas, con platillos quemiden el espesor del diente de un engranaje, etc.


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Figura 1.30. Medida 7,91 mm.

Figura 1.31. Barra de calibración.

Regla Nonio Embrague

54540

Figura 1.29. Tornillo micrométrico.

0,5

25,00

0 5 5

Figura 1.28. Gramil.

Punta de trazar

Imicro: Aparato diseñado para la toma de medidas de interior. Como todos losaparatos que toman medidas de precisión están basados en el tornillo micrométrico,(llamado también micrómetro de interiores) dispone de un tambor graduado para latoma de medidas y capaz de leer milésimas de milímetro.

Este aparato tiene tres patas que se meten en el diámetro a verificar (figura 1.32).Accionando el embrague del imicro las patas se abren hasta hacer contacto con lasparedes del agujero a medir, tomando en ese momento la lectura a través del nonioEl embrague hace que la presión que ejercen la patas sobre la pieza a medir sea siem-pre la misma.

Dada la precisión de estos aparatos generalmente son empleados en laboratoriosde metrología, cuya temperatura es de 20 ºC.

Para su puesta a 0 tiene un anillo patrón sobre el que se verifica la medida (verfigura 1.33). Como todos los aparatos de precisión el campo de lectura es muy limi-tado, pues los recorridos de las patas son pequeños, por lo que para tener un campode lectura grande necesitamos varios aparatos, los cuales se suministran en juegos.

Escuadra: Son elementos de medida para la comprobación de ángulos. Tenemos varios tipos de escuadras, que según las características y la precisión del

trabajo a realizar escogeremos la más adecuada.

Escuadras fijas: Estos aparatos solamente son capaces de medir y comprobarángulos de una graduación constante, son muy empleadas en la verificación de ángu-los. Ver figuras 1.34.1 a la 1.34.5. La escuadra de solapa es empleada en el trazadode piezas, pues la solapa que incorpora se apoya en el canto de las piezas para garan-tizar el ángulo y el trazado de líneas perpendiculares. Figura 1.34.4.A.

Falsa escuadra. La falsa escuadra está formada por dos reglas, las cuales se des-plazan una dentro de otra de forma que pueden tomar cualquier ángulo, y una veztomado el ángulo necesitado o propuesto podemos fijar las reglas en esa posiciónmanteniendo dicho ángulo.

Son muy prácticas, pues con una sola herramienta podemos tomar el valor de cual-quier ángulo, la toma del valor correspondiente se hace con un goniómetro. Figura 1.35.

Tipos de escuadras

• Escuadras fijas • Falsas escuadras• Goniómetro



Figura 1.35. Falsa escuadra.

Escuadra de 90º

Figura 1.34.1.

Escuadra de 120º

Figura 1.34.2.

Escuadra de solapa

Figura 1.34.4.

Comprobando un ángulo

Figura 1.34.5.

Escuadra de 60º

Figura 1.34.3.

Figura 1.33. Anillo de puesta a punto.

Figura 1.32. Imicro.

Figura 1.34.4.A. Trazando con una escuadra de solapa.

45º

135º

Solapa

Goniómetro: Es un aparato de medida empleado para medir ángulos, comproba-ción de conos, puesta a punto y mecanización de ángulos en las máquinas del taller.Consta de un círculo graduado en 360 grados sexagesimales llamado limbo, el cualtiene un dial giratorio sobre su eje de simetría, para poder tomar cualquier valorangular. Como cualquier aparato de medida tiene un nonio con un número determi-nado de divisiones, el cual nos da su precisión. Su lectura es muy sencilla e igual ala del pie de rey; el trazo del nonio más próximo al trazo del limbo nos indicará elnúmero de grados, y el trazo del nonio que coincida con el trazo del limbo nos indi-cará los minutos. Figura 1.36.

El nonio del goniómetro (figura 1.37) obedece a la regla general. Siendo su preci-sión = Menor división de la regla / número de divisiones del nonio. Recordemosque en las operaciones con grados trabajamos en base 6 y que: 1º = 60’, y 1’ = 60’’.

Suma de ángulos: Cuando tenemos que sumar ángulos lo haremos de la siguientemanera. Tenemos que sumar el valor de los ángulos A = 37º 55’ 48’’ y el valor delángulo B = 28º 40’ 52’’. Los sumamos normalmente, cuyo resultado es:

A + B = C; 37º 55’ 48’’ + 28º 40’ 52’’ = 65º 95’100’’El resultado de la suma es 65º 95’100’’, pero como la suma está en base 6 tene-

mos que pasar segundos a minutos y minutos a grados. 100’’ – 60’’ = 40’’; (95’ + 1’)– 60’ = 36’; 65º + 1º = 66º

Luego el resultado de la suma será C = 66º 36’ 40’’Resta de ángulos: En la resta de ángulos procedemos de la misma forma que en

la suma, por ejemplo restar los ángulos:A = 37º 55’ 48’’ del B = 26º 34’ 30’’

Se realiza la resta como una resta normal, pero teniendo en cuenta que trabajamosen base 6.

El ángulo resultante de la resta será C = 37º 55’ 48’’ – 26º 34’ 30’’ = 11º 21’ 10’’Comprobación con goniómetro. A qué ángulo (α) debemos de poner un gonióme-

tro para verificar el ángulo de la pieza de la figura 1.38, y poder comprobar su meca-nizado.

Tenemos el triángulo rectángulo ABC que:

El lado BA = 30El lado BC = 40 – 20,52 = 19,48

Por lo tanto la tang del ángulo A es = BC / BAEl ángulo A = 19,48 / 30 = 0,6493Si vemos el valor del ángulo tendremos 0,6493 = 32º 59’Como sabemos que α = 180º – (90º + 32º 59’) = 57º 41’Plantillas: Son herramientas fabricadas en chapa de acero las cuales tienen una

geometría determinada, y en el taller las empleamos como herramienta patrón parala comprobación de piezas o elementos mecánicos.

Estas plantillas se emplean durante el mecanizado de una pieza como puede ser elafilado de una herramienta para roscar en el torno (figura A), en el mecanizado de unarco o bola (figura B), plantilla para la comprobación de arcos exterior e interioridentificación de roscas (figura C), las hay para todo tipo de roscas, métrica, Whit-worth... en el afilado de brocas (figura D), etc.

Son muy útiles y las hay para muchas aplicaciones.

Mármol: El mármol empleado en los talleres de mecánica son mesas de fundicióngris estabilizada y tratada, cuya superficie está planeada y rasqueteada con el fin degarantizar una planitud total.

1º = 60’1’ = 60’’


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Figura 1.36. Goniómetro.

Figura 1.38.

Figura 1.37. Nonio de goniómetro.

Regla fija

0 10 2030

5

5

0

40

5060

7080

90

Nonio

20,52

A

CB

A

B

C

D

α

40

30Lupa Bloqueo

Esfera graduada

Está construido de forma muy robusta y con unos nervios que lo soportan y almismo tiempo evitan las deformaciones de su superficie por posibles dilataciones.Está considerado como un elemento mecánico de precisión, y es muy empleado enlos talleres de mecanizado para el trazado de piezas que van a ser mecanizadas y laverificación de piezas que han sido terminadas. También es muy empleado en loslaboratorios de metrología y metrotecnia.

Normalmente los mármoles empleados en los talleres donde hay máquinas produ-ciendo piezas suelen ser de fundición y de dimensiones pequeñas, pues éstos se uti-lizan para la comprobación de los mecanizados generalmente durante su proceso demecanización, con aparatos de medida como calibres, comparadores de reloj, palpa-dores, escuadras fijas, etc.

Los mármoles empleados en laboratorios son de granito y de dimensiones gran-des; estos mármoles de granito son más delicados que los de fundición, pero tienenla ventaja de que el material es natural y no tienen deformaciones por dilataciones.En el laboratorio los empleamos para la verificación y control de todo tipo de piezasque han sido terminadas de mecanizar en máquina, verificando y comprobandoexcentricidades, distancias entre centros, perpendiculares, cotas y medidas, etc. En lafigura 1.39 tenemos un mármol.

Estas mesas de verificación deben de estar perfectamente niveladas.

Calas o bloques patrón: Las calas o también llamados bloques patrón, son unosbloques de geometría paralelepípeda cuyas caras están perfectamente pulidas a espe-jo y calibrados a una medida exacta con tolerancia milesimal. Estos bloques seemplean en el taller para la toma de medidas por comparación, siendo muy prácticosu empleo en el mármol de verificación, muy empleados también en el laboratoriode metrología.

Un juego de calas es un estuche en donde tenemos una serie de bloques con variasmedidas de forma que podamos obtener cotas bien de forma independiente o juntandovarios bloques cuya suma de medidas nos daría la medida o cota necesaria a valorar.

En la figura 1.40 dibujo A se representa una cala, en el dibujo B tenemos variascalas juntas con el fin de obtener una medida a valorar que en este caso sería la sumade las calas A+B+C, en el dibujo C se está comprobando una escuadra con una calaen un mármol.

Figura 1.40.

Comparador de reloj: El comparador de reloj es un aparato de verificación quepor sus propios medios no da lecturas directas como por ejemplo el calibre, u otroaparato de medida, pero que como su palabra dice establece medidas muy precisaspor comparación (centésimas y milésimas de milímetro, según tenga la escala gra-duada). Figura 1.41.1.



Figura 1.39. Mármol de mesa.

Figura 1.41.1. Reloj comparador.

Dibujo A Dibujo B

Dibujo C

Se fundamenta en la transmisión del movimiento rectilíneo en circular. Una barrapalpadora toca la pieza o superficie a verificar, y los desplazamientos rectilíneos dedicha barra son transmitidos a una aguja que se desplaza circularmente alrededor deuna esfera graduada en centésimas de milímetro, indicándonos así la medida. Medi-da que valoramos y con la cual operamos para verificar el elemento mecánico encuestión.

Para trabajar con el comparador de reloj necesitamos una base que lo sujete (figura 1.41.2) y estas bases suelen ser magnéticas con el fin de fijarlas a la parte dela máquina que nos interese; las bases tienen un brazo que se puede regular en lon-gitud, y en uno de los extremos se fija el reloj.

Es muy empleado en la verificación y control de piezas, así como imprescindiblepara la alineación de carros de máquina, mordazas, verificar perpendiculares, para-lelismos, etc. En las máquinas cuando se colocan piezas para su mecanizado en oca-siones se hace imprescindible, pues con él fijamos la pieza a trabajar en perfectascondiciones de alineación y centrado.

En la figura 1.42 se está comprobando la excentricidad de un eje con un compa-rador de reloj.

Otra aplicación en la cual se utiliza es la verificación y control de ángulos.Forma de comprobar un ángulo con comparador de reloj. En la figura 1.43 tene-

mos una pieza que se ha mecanizado con un ángulo y queremos ver su valor, paraello lo comprobamos con un comparador de reloj. Tocamos en los dos puntos segúnla figura estableciendo una diferencia de medida que nos da la esfera del reloj (h),también sabemos el desplazamiento que hemos dado al comparador medido general-mente por el carro de la máquina y su nonio (l).

Tendremos que el ángulo tendrá un valor de tang α = (h / l)

Queremos inclinar el carro de una rectificadora para rectificar un cilin-dro de 300 mm de largo con un ángulo de 1º 30’. Lo hacemos con un comparador dereloj y queremos saber qué diferencia de medida nos tiene que marcar el compara-dor en cada uno de los puntos.

Siendo α = 1º 30’ y L = 300 mm tenemos que:Tang α = sen α / cos α que despejando tendremos sen α = tang α × cos α; apli-

cando datos y resolviendo tenemos h = tang 1º 30’ × 300 = 7,85 mm. Diferencia demedida en el comparador.

Errores de medida:

Como hemos visto anteriormente, en el taller de mecánica manejamos aparatos deprecisión para tomar las medidas de las piezas que en él se mecanizan. Cuando medi-mos una pieza del taller generalmente con un pie de rey o un pálmer, estamos toman-do unas longitudes por comparación, pues esos aparatos de medida han sido gradua-dos y puestos a 0 con otros aparatos de medida tomados como patrón.

Estos elementos de medida se desgastan, se desajustan, y pierden precisión, asícomo los mismos operarios que los manejan no siempre miden de la misma forma ycon la misma precisión.

Otro factor que también debemos de tener en cuenta en la toma de medidas es latemperatura; la temperatura de laboratorio de metrología es de 20 ºC, y esa tempera-tura no se da casi nunca en el taller.

Debido a todos estos factores existen los llamados errores de medida, los cualeslos clasificamos en:

• Errores sistemáticos• Errores absolutos• Errores relativos

Problema


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Figura 1.41.2. Base magnética.

Figura 1.42. Comprobando un eje.

Figura 1.43. Calculando una inclinación.

αh

l

Errores sistemáticos: Son aquellos imputables al desgaste de los aparatos demedida por el uso y empleo, o también a su baja calidad y precisión. Pues un calibreque esté desgastado o incluso tenga una baja precisión siempre tomará las medidascon el mismo error.

Por ejemplo un calibre que tenga un desgaste en sus patas de 0,05 mm indepen-dientemente de la longitud que mida, siempre tomará todas las medidas con el mismoerror de 0,05 mm.

Para evitar estos tipos de errores hay que verificar los aparatos de medida con ciertaperiodicidad y elegir un aparato con la precisión adecuada al tipo de medición a realizar.

Errores absolutos: Son imputables al aparato de medida (generalmente por impre-cisión) y le llamamos error absoluto porque conocemos la inexactitud de medida delaparato, generalmente siempre cometen el mismo error. Si queremos calcular el errorabsoluto de un aparato de medida tomamos varias medidas con el calibre a valorar yrestamos la medida tomada de la verdadera cuyo valor conocemos.

Eab = Error absolutoMl = Medida leída con el calibreMc = Medida conocida

Calcular el error absoluto de un calibre “pie de rey” de 150 mm. 1° - Cogemos calas de 25, 40 y 70 mm. 2° - Medimos las calas con el calibre a valorar anotando las medidas leídas.3° - Aplicamos la fórmula restando las medidas leídas de las conocidas y el resul-

tado será el error absoluto del calibre.

Errores relativos: Este error es el que tiene un aparato de medida en una longituddeterminada, que puede variar según la cota medida, y se calcula por:

Erl = Error relativoMl = Longitud medida Er = Error del aparato

Erl = (Ml × Er) / 100

Problema

Eab = Ml - Mc



Ejemplo

Calcular el error absoluto de un calibre que mide una longitud de 100,4 mmsi sabemos que la longitud real de la pieza medida es de 100 mm.

Eab = 100,4 – 100 = 0,4 mm.

Ejemplo

Si sabemos que un calibre cada 100 mm medidos tenemos 0,4 mm deerror, el error relativo en una medida de 80 mm será:

Error (80 × 0,4) / 100 = 0,32 mmEl error relativo lo podemos dar en %, o por unidad de longitud si se con-

sidera de interés.

Ejemplo

Calcular el error relativo por unidad de longitud del ejemplo anterior.X = 0,4 / 100 = 0,004 mm. Es decir 0,004 mm cada milímetro leído.

También podemos calcular el error relativo dividiendo el absoluto por la magni-tud leída conocida.

Calcular el error relativo de un calibre “pie de rey”.

1° - Cogemos calas de 25, 50 y 70 mm. 2° - Medimos las calas varias veces con el calibre a valorar anotando las medidas

leídas en el cuadro siguiente:

3° - Calculamos el error absoluto.4° - Calculamos el error relativo de cada una de las medidas.

NormalizaciónUn plano de taller es la representación gráfica de las piezas que tenemos que fabri-

car en donde se representan su tamaño, geometría, medidas y todos los datos nece-sarios para su mecanización y montaje.

Pensemos que en una fábrica o taller intervienen en la fabricación y montaje deelementos mecánicos muchas máquinas y técnicos, cada una con sus particularida-des, y los técnicos son especialistas en una materia determinada, como soldador, tor-nero, montador, electricista, etc.

Si tenemos en cuenta también que lo que fabrica una empresa lo puede montar otra,o dicho de otra manera, la pieza que mecaniza un operario la verifica otro de otra empre-sa, y el que la monta no tiene por que ser el mismo, nos encontramos que si no tenemosun plano que nos dé la información y nos indique de qué pieza se trata, dónde va mon-tada y qué características tiene, difícilmente podrán realizar su trabajo estos operarios.

Dada la diversidad de intercambio de información que tenemos que tener, y lostécnicos que tienen que leer esa información para poder ejecutar su trabajo en lascondiciones óptimas, no nos queda más remedio que saber interpretar un plano paraleerlo correctamente, no solamente en ámbito nacional, sino a nivel internacional.

Normalización: Normalización es el conjunto de normas que se establecen paragarantizar el repuesto, la calidad de los elementos fabricados y su seguridad de fun-cionamiento.

Supongamos que los fabricantes de tornillería fabricasen tornillos cada uno deellos con unos diámetros y un paso de rosca distintos, con los cuales se montan unasdeterminadas máquinas en distintos países o ciudades; cuando tuviésemos que repa-rar esa máquina y sustituir un tornillo por otro, no encontraríamos repuesto, puescada uno fabrica un tornillo de medidas distintas. Para que podamos tener garantiza-do el repuesto es por lo que existen unas normas de fabricación a las cuales nos ten-dremos que ajustar y debemos de conocer.

En el año 1917 la industria alemana empezó a normalizar los trabajos de los talleresmecánicos con las siglas DIN (Deustcher Industrie Normen), Normas de la IndustriaAlemana, en las cuales se recogen las características, medidas y calidad del material,etc., que una pieza debe de tener, las cuales se fueron extendiendo a otros países.

En España tenemos las normas UNE, que significa “Una Norma Española”, y sonlas normas en donde se recogen las características de los productos de ámbito nacio-nal, en nuestro caso siderometalúrgicos, las cuales son coincidentes con las normasinternacionales.

1.4

TOMA DE MEDIDAS Cala de 25 Cala de 50 Cala de 70

1ª Medida tomada pie de rey



Problema

Erl = (Mc − Ml) / McErl = Eab / Mc


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Las normas UNE se identifican por la palabra UNE y un número a continuación,el cual nos indica:• La primera cifra nos indica el comité que ha elaborado la norma y del cual

depende.• La segunda cifra indica el número de norma.• La tercera cifra indica el año en que se ha editado la norma.• Si la norma lleva una R quiere decir que ha sido revisada.

Normas de empresa: Son las normas que establece la empresa para su buen funcio-namiento y son normas de régimen interior. Las redacta la empresa en función de susnecesidades y se suelen complementar o concordar con las normas de tipo nacional.

Dibujo técnicoDibujo técnico: Es la forma que tenemos de representar las piezas y elementos

mecánicos siempre bajo normas UNE, con el fin de poder interpretar los planos deltaller. A continuación se explican las normas fundamentales de representación de ele-mentos mecánicos, para familiarizarse con dicho dibujo técnico y poder realizar lasprácticas propuestas en este libro.

Se indica la norma en cada apartado para poder ampliarla si se considera deinterés.

Formato de los planos “UNE 1.026”: Se denomina formato de un plano al tama-ño del papel donde están representadas, en dibujo técnico, las piezas que tenemosque fabricar (mecanizar) o los conjuntos que debemos de montar. Los planos estánnormalizados y se ajustan a estos tamaños y normas.

Márgenes de escritura de un plano: Como hemos visto los planos están norma-lizados, con lo cual también quedan normalizados los márgenes de escritura, márge-nes de archivo y espacio para la escritura del plano.

FORMATOS DE PLANOS MÁS COMUNES

Denominación Medidas del papel (mm) Margen de escritura

A0 841 x 1.189 10

A1 594 x 841 10

A2 420 x 594 10

A3 297 x 420 10

A4 210 x 297 5

A5 148 x 210 5

A6 105 x 148 5

Nota

1.5



Ejemplo

En un plano vemos la indicación UNE 1. 037. 83; nos está indicando quelos signos representados de mecanizado de las superficies de la pieza a tra-bajar están sujetos a dicha norma. La cual nos indica:• “UNE”. Una Norma Española.• “1”. Se refiere al comité del cual depende la norma.• “037”. Si buscamos esta norma nos explicará e indicará cómo tenemos

que dibujar y representar los signos de mecanizado en el plano de lapieza a mecanizar, así como el grado de acabado de cada una de lassuperficies de la pieza.

• “83”. Se refiere al año en que se editó la norma, en este caso en el año1983.

Acotaciones “UNE 1.039”Las cotas sirven para determinar las medidas del dibujo representado en el plano.

La cota está formada por una línea (línea de cota) fina con dos flechas en los extre-mos que nos definen de qué punto a qué punto va la medida que se pone encima dela línea. Figura 1.45.1.

La flecha de cota debe de ser estirada y lo más limpia posible con el fin de que sevea con claridad el punto desde el que se establece la medida.

Las cotas deben de situarse en el plano de forma que sean fáciles de leer, fuera de loselementos del dibujo y no estar solapadas unas con otras ni cruzarse las líneas entre sí.

Las líneas de cota se deben de sacar fuera del dibujo siempre que se pueda, y noponer medidas dentro del plano de la pieza.

Generalmente no hace falta escribir todas las medidas que tenga una pieza, seescriben las medidas fundamentales y las de mayor relevancia; las medidas de tole-rancia grande se deducen sumando y restando del resto de las medidas del plano; estofacilita la lectura del plano y evita errores.

Clases de cotas:En dibujo técnico a la hora de poner las medidas de una pieza; es decir acotarla,

debemos distinguir varios tipos de cotas:

Cota funcional: Se denominan cotas funcionales a las principales cotas que debede tener un plano, siendo las medidas principales y las de máxima exigencia quetiene que tener la pieza representada en el plano. Son cotas directas que no dependende ninguna otra medida. También se les llama cotas principales. En el dibujo repre-sentado son las cotas F.

Cota no funcional: Se denominan cotas no funcionales a las medidas que represen-tamos en el plano de la pieza las cuales tienen una tolerancia muy amplia o representanlas medidas de máxima tolerancia, y generalmente no tienen más exigencias que darnoslas dimensiones del contorno de la pieza. En el dibujo representado son las cotas NF.

1.6

En el dibujo se ven los márgenes a aplicar, que según el tamaño del plano (forma-to) deberá de tener un espacio u otro. Ver cuadro de medidas del papel y margen deescritura. Figura 1.44.

Líneas en el dibujo técnico: En dibujo técnico no podemos representar las cosaso trabajos del taller como queramos, sino que los conceptos nos lo definen las líneas del dibujo, las cuales están normalizadas y debemos ajustarnos a las mismas.

A continuación damos un cuadro con las líneas que debemos emplear para larepresentación de planos y su significado.


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LÍNEAS DEL DIBUJO TÉCNICO

TIPO LÍNEA APLICACIÓN

Línea gruesa Es la línea de mayor espesor del dibujo y se emplea para larepresentación de contornos de las piezas y sus partes.

Línea fina continuaEs la línea continua de menor espesor del dibujo y se empleafundamentalmente para la representación de las cotas y medi-das del plano.

Línea de trazo gruesaTiene un espesor intermedio entre la gruesa y fina y se empleapara la representación de cosas ocultas, es decir taladros, cha-vetas, etc.

Línea de trazo y puntoEs una línea interrumpida por un punto; se emplea para repre-sentar los ejes de simetría, centros de taladros, arcos de cir-cunferencia, etc.

Línea fina a mano alzadaEs una línea fina hecha a mano sin regla ni compás y la emplea-mos para representar los cortes y secciones que por su medidano caben en los planos.

Figura 1.45.1. Líneas de cota.

Línea de cota

Línea auxiliar de cota40

Cifra de cota

Flecha de cota

Figura 1.44. Medidas de escritura.

Margen de escritura

Medidas de escrituraMedidas del plano

Margen de archivo

Cota auxiliar: Se denominan cotas auxiliares a las medidas que tiene el plano de lapieza de tipo meramente informativo, pero que no tienen más importancia para el meca-nizado de la misma. En el dibujo representado son las cotas A. Ver figura 1.45.2.

Figura 1.45.2. Tipos de cotas.

Acotaciones de arcos y radios.Cuando tengamos que acotar una circunferencia lo haremos si podemos al diáme-

tro y fuera de la circunferencia; también podemos acotar el radio.

Los arcos los acotaremos al radio siempre que podamos de forma que tengamosuna lectura clara y limpia del arco que tengamos que dimensionar (ver figura 1.46).

Cuando tengamos que acotar dos circunferencias o arcos los acotaremos al exte-rior o al radio según tengamos el plano.

Acotación de ángulos.Los ángulos que tengamos que acotar lo haremos en grados (valor del ángulo),

representando un arco y poniendo encima de la línea del arco el valor del ángulo.(figuras 1.47.1 a la 1.47.4).

Tipos de acotaciones: Dadas las circunstancias de las necesidades del taller queno siempre son las mismas, y la diversidad de piezas a mecanizar, nos vemos obli-gados a acotar las piezas según sus formas y complejidad del mecanizado, sin olvi-darnos de qué tipo de máquina es la que va a intervenir en su mecanizado.

Acotación en serie: Este tipo de acotación es muy sencillo de realizar; tiene elinconveniente de acumular los errores de fabricación. Es un sistema de los másempleados en la fabricación de piezas convencionales, y piezas que no tengan lanecesidad de mecanizados especiales, como la mecanización en control numérico.Ver figura 1.48.1.

Acotación en paralelo: En este sistema de acotación todas las cotas (medidas)están en la misma dirección. Se emplea cuando necesitamos tomar una buena refe-rencia; este procedimiento de acotación no acumula los errores de fabricación, puestodas las medidas parten de un mismo punto.

Es uno de los sistemas más empleados para la acotación de medidas de las piezasque van a ser mecanizadas por control numérico (ver figura 1.48.2).

Acotación combinada: Es la combinación de la acotación en serie y en paralelo;los planos que sus medidas están representadas así, tienden a simplificar líneas decotas, sin faltarles medidas, pero tienen el inconveniente de que tenemos que sumaro restar medidas. Ver figura 1.49.1.

Figura 1.47.1. Figura 1.47.2. Figura 1.47.3. Figura 1.47.4.

α

α αα

β

Acotación en ángulos



A F

F F

F NF F

A

NFNF

Figura 1.46. Acotación de arcos y radios.

ØØ

ØR

Figura 1.48.2. Acotación en paralelo.

12

1520 25

2436

Figura 1.48.1. Acotación en serie.

155

5

12 12 12

Acotación progresiva: Es cuando se acotan las piezas a mecanizar desde un puntollamado punto 0 (punto 0 de programación). Este sistema es bueno para acotar laspiezas que serán mecanizadas por control numérico. En el dibujo podemos ver unejemplo de acotación progresiva (ver figura 1.49.2).

Acotación por coordenadas: Este sistema está basado en tomar los ejes de sime-tría de los distintos elementos a representar, y desde un punto llamado punto de par-tida W, poner las medidas correspondientes a las coordenadas de dichos ejes siempredesde el mismo punto (figura 1.50). Estas coordenadas son las medidas de cada unode los elementos representados y reflejadas en un cuadro. Es un sistema muy empleadopara la acotación de piezas que van a ser mecanizadas en C.N.C.

Representación de vistas de piezas mecánicas “UNE 1.032”

Es la representación gráfica de una pieza del taller o el conjunto de piezas quemontadas debidamente y acopladas forman las máquinas.

A esta representación gráfica le llamamos plano de la pieza, en donde deben defigurar todos los datos para su fabricación o mecanizado, como medidas, tolerancias,modelo de engranaje, etc.

Perspectiva: Decimos que un plano de una pieza está en perspectiva cuando lo dibujamos o representamos tal como lo vemos físicamente, pero esos planos a nosotros no nos valen de mucho, pues generalmente no podemos ver los detalles de todaslas caras de la pieza, por lo que no podremos apreciar los elementos mecánicos que llevala pieza en las caras ocultas del plano, como agujeros roscados, chavetas, ranuras, etc.

Estas vistas o planos generalmente no nos valen para mecanizar la pieza, pues haycosas que no las podemos apreciar por no verlas, sólo se puede dimensionar y aco-tar la parte que se ve.

En el dibujo técnico los planos que debemos de realizar son aquellos en los cua-les tenemos que representar todo tipo de detalles, y en cada una de las caras de lapieza que tenemos que mecanizar, por lo que tendremos que dibujarla de varias posi-ciones, para poder apreciar todos los detalles al mismo tiempo que podamos dimen-sionarles. En la figura 1.51 vemos la perspectiva de un calzo.

Representación de vistas: Con el fin de poder representar todos los detalles demecanizado de una pieza es necesario dibujarla de varias formas, siguiendo unas nor-mas de dibujo y un orden lógico, las cuales nos dicen cómo tenemos que represen-tarlas y el orden del dibujo.

1.7

Elementos 1 2 3

X 12 22 40

Y 30 12 20

Diámetros 6 12 7

Figura 1.49.1. Acotación combinada. Figura 1.49.2. Acotación progresiva.

1224

36 362412

155

5

30Ø

40Ø

50Ø


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Figura 1.50. Acotación por coordenadas.

y

W

x

32

1

Figura 1.51. Prisma.

Partiendo de una perspectiva de un prisma rectangular, figura 1.52, vamos a iden-tificar todas las vistas y representarlas.

El orden a seguir para la representación de vistas de una pieza, es el que mostra-mos en el cuadro figura 1.53.

En primer lugar se representará la planta, luego se levanta la pieza 90º y se repre-senta el alzado, a continuación se gira la pieza a la derecha 90º y se representa la vistalateral.

Vista de planta: Si ponemos un objeto o pieza encima de un folio, en nuestro casoel prisma, y lo vemos justamente desde su vertical, y representamos lo que vemos enel folio, decimos que es la vista de planta.

Cuando representamos la vista de planta se procurará elegir la que mayor superfi-cie tenga o que sea la más grande de la pieza, o la que más información técnica nospueda mostrar. En el caso del calzo escogeríamos la representada en la figura 1.54.

Vista de alzado: Una vez dibujada la vista de planta, si ahora levantamos la pieza90º y la miramos de frente veremos otro perfil de la pieza que veíamos en planta, silo representamos en el folio, tendremos otra vista de la pieza en cuestión dondepodremos representar los detalles que no apreciábamos en dicho dibujo de planta.

Este dibujo de alzado (figura 1.55) se situará en el plano encima del de plantahaciendo coincidir los ejes de simetría de la pieza. En esta vista veremos la geome-tría de la pieza y podemos acotar las dimensiones que en la vista de planta no vemos.

Vista lateral: Una vez representadas las vistas de planta y alzado, se procederá arepresentar la vista lateral, para ello se gira la pieza 90º hacia la derecha representan-do los detalles que en esa posición se vean en esa cara de la pieza. En el caso delcalzo veríamos el largo de la pieza. Figura 1.56.

Las vistas laterales pueden ser a la derecha o a la izquierda según nos interese larepresentación de la pieza, llamándose vista lateral izquierda o vista lateral derechasegún proceda. En este caso hemos girado la pieza a la derecha, luego sería vista late-ral derecha.

Representación en el plano: En el plano del taller las vistas del calzo que se hapropuesto como ejemplo, una vez representadas o dibujadas, quedarían en la posi-ción que se muestran en el dibujo. Figura 1.57.

Figura 1.57. Vistas del prisma.



Figura 1.52. Perspectiva de un prisma.

Figura 1.53. Representación de vistas.

Figura 1.54. Vista de planta. Figura 1.55. Vista de alzado. Figura 1.56. Vista lateral.

Perspectiva del prisma

Alzado

Alzado

Planta

Vista lateral

Planta

V. lateral

Una vez dibujadas las vistas se procederá a poner las cotas con sus medidas, sím-bolos de mecanizado y todos los detalles necesarios para la fabricación de la piezarepresentada, en este caso el calzo.

Normas de representación de elementos mecánicos

Con el fin de poder representar todos los detalles de una pieza, hemos visto quetenemos que realizar varios planos, y aun así en muchas ocasiones no podemos dibu-jar todas las vistas que requiere, con lo cual se nos pueden pasar ciertos detalles osimplemente es difícil de representarlos; es por lo que entonces tenemos que recurrira cortar la pieza (secciones), las cuales nos darán esa visión de los detalles que enprincipio no podemos observar pero que son necesarios para el mecanizado de lapieza y que además tenemos que acotarlos y dimensionarlos. Lógicamente tenemosque conocer las normas de representación de los elementos mecánicos. Se exponena continuación.

Representación de cortes y secciones: Cuando tenemos que representar unapieza en dibujo técnico, se da el caso de que aunque dibujemos la vista correspon-diente para representar el trabajo (tipo de mecanizado) a realizar en la misma, novemos lo que en el interior de ella hay, como agujeros, roscas, chavetas, etc.

Entonces nos valemos de las secciones y cortes, los cuales nos permiten cortar lapieza de forma que podamos ver los detalles o tipo de mecanizado que en el centrode la pieza tenemos y además nos permite su acotación y dimensionado. En el dibu-jo representado en la vista de planta tenemos un agujero, pero no vemos su profun-didad; mediante un corte en la vista de alzado podemos verlo y acotarlo, dimensio-nando la profundidad del mismo, así como el fondo que tiene. Este es el caso de lafigura 1.58, que como se ve en el corte el fondo está cónico, lo cual indica que se hataladrado con una broca, y en el caso de la figura 1.59 el fondo del taladro es plano,lo que nos indica que se ha realizado con una fresa.

Representación de agujeros ciegos.Figura 1.58 Figura 1.59.

En la figura 1.60 tenemos en la representación de la planta un agujero avellanadocuyo avellanado no podemos saber de qué tipo es, pues como se ve en los dibujos deplanta se representan iguales, sin embargo si nos fijamos en el alzado y vemos elcorte del agujero avellanado identificamos qué tipo de avellanado lleva, inclusopodemos acotarlo en profundidad y diámetro.

La sección de una pieza se representa por líneas finas continuas a 45º.Representación de varias piezas ajustadas entre sí: Si las piezas a cortar van ajus-

tadas unas en otras, se representará el corte con línea fina a 45º y el rayado de cadauna de las piezas irá opuesto uno al otro (ver figuras 1.61 y 1.62), de esta forma iden-tificamos cada una de las piezas.

Representación de detalles: Cuando necesitamos representar solamente un detalleen una vista de la pieza, no es necesario cortar toda la pieza, podemos cortar sola-mente la parte que nos interesa ver, y entonces lo hacemos mediante una línea fina amano alzada que delimite el corte que realizamos y dentro del corte tengamos eldetalle a ver. En la figura 1.63 se representa una chaveta, la cual podemos acotarlaen longitud y profundidad. En la figura 1.64 se representa un agujero en un cilindro,el cual podemos acotar en profundidad y diámetro, también se representa un aguje-ro pasante en un cilindro. Figura 1.65.

1.8


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Figura 1.60. Representación de agujerosavellanados.

Figura 1.62. Representación de tres piezas.

Figura 1.61. Representación de dos piezas seccionadas.

Representación de la sección de corte: Cuando tenemos que representar detallesde piezas cuya geometría es irregular y son difíciles de cortar por la mitad, podemosrecurrir a cortarlas por los ejes de simetría de los detalles a representar, pero indican-do por dónde se realiza el corte mediante una línea de trazo grueso e indicando lasección por donde hemos cortado la pieza en la vista correspondiente. Figura 1.66.

Representación de cortes en cilindros y tubos: Cuando tenemos que representarbarras cilíndricas macizas que por alguna razón son muy largas, se representan cor-tándolas con las líneas de sección tal como se indica en el dibujo, aunque en dibujossimples esto no es necesario, pues la cota del diámetro (∅) ya nos indica que es unapieza redonda. Ver figura 1.65.1.

Los tubos que tienen dos diámetros se suelen representar de dos formas (ver figu-ra 1.65.2 y figura 1.65.3), la más usual es representar los círculos en el centro deltubo, los cuales cuando se acotan nos indican la pared del mismo.

Representación de piezas simétricas: Cuando tenemos que representar piezas queson simétricas, no hace falta que dibujemos toda la pieza, basta con dibujar solamente lamitad de ella, es el caso de la brida de la figura 1.67; esto simplifica el dibujo y ademásnos da limpieza en las acotaciones y símbolos de mecanizado. En el caso de piezas detorno que son cuerpos de revolución, figura 1.68, pasa lo mismo, tampoco es necesariocortar toda la pieza, generalmente se le hace un corte a 90º, pues la pieza es simétrica.

Representación de elementos ocultos: Las líneas gruesas de trazo se empleanpara la representación de elementos mecánicos cuando no podemos o no nos intere-sa realizar secciones o cortes, y entonces no podemos ver ciertos detalles, como agu-jeros, aristas, roscas, etc. Para la representación de estos detalles sin necesidad decortar la pieza es cuando empleamos líneas gruesas de trazo, con las cuales no sola-mente podemos representar detalles de mecanizado, sino que podemos acotar, comolo hacemos en los dibujos como por ejemplo el dibujo A (figura 1.69), el cual nosrepresenta un agujero ciego, y el B (figura 1.70), que nos representa un agujeropasante.

Representación de roscas “UNE 1.108”:Los elementos de unión de piezas en el taller son las roscas y los tornillos y estos

elementos requieren un tratamiento en profundidad, que se estudia en el capítulo 4º enel mecanizado de las roscas. En este capítulo, en el que estudiamos el dibujo técnico,vemos su simbolización, cómo se denominan, y representan en los planos del taller,con el fin de que cuando leamos un plano sepamos identificar el tipo de rosca que esy sus medidas. Cuando dibujamos un tornillo o una rosca que lleva una pieza en sumecanizado, es improcedente que se dibuje el perfil real (los dientes) del mecanizadode la rosca, y se simboliza representando el diámetro exterior del tornillo con unalínea continua gruesa, y la rosca con línea continua fina, que representa el diámetrodel fondo de la rosca; la diferencia de estos diámetros es la profundidad de rosca.

Figura 1.67. Brida. Figura 1.68. Pieza cilíndrica sección 90º.



Figura 1.66. Sección AB.

Figura 1.63. Chaveta. Figura 1.64. Agujero ciego. Figura 1.65. Agujero pasante.

Figura 1.69. Dibujo A.

Figura 1.70. Dibujo B.

B A

Figura 1.65.1.

L

∅

Figura 1.65.2.

Figura 1.65.3.

L

L

Con el fin de que exista intercambiabilidad de piezas los tornillos y tuercas estánnormalizados por su cabeza, tipo de rosca, diámetro de la rosca y por su longitud.

De no estar normalizados los tornillos no tendríamos un repuesto fiable y seríaimposible realizar montajes o uniones de piezas. Las características que normalizane identifican un tornillo son:• El tipo de cabeza.• El tipo de rosca.• Por sus aplicaciones.Representación de un tornillo y tuerca: Los tornillos se representan en el plano,

como hemos visto, por su cabeza y por su longitud, teniendo en cuenta que la longi-tud roscada no tiene que ser toda la longitud del tornillo. La longitud roscada del tor-nillo será lr = c − b

En la figura 1.71 se representa un tornillo de cabeza hexagonal con sus cotas prin-cipales, siendo:

a = Longitud de la cabeza.b = Longitud de la cabeza más la parte no roscada.c = Longitud total del tornillo.d = Diámetro exterior del tornillo.


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Figura 1.71. Tornillo y tuerca.

ab

c

d

ELEMENTOS QUE CARACTERIZAN UN TORNILLO “UNE 17.051”

Por el tipo de cabeza Por la herramienta de apriete Por su aplicación

HexagonalSe mide la distancia entre carasdel hexágono y se aprieta conllave fija.

Son los tornillos más empleados, yse montan en la unión de todo tipode piezas en el taller, la cabezageneralmente se queda en lasuperficie de la pieza a sujetar.

AllenSe mide la distancia entre carasdel hexágono interior para lallave de apriete.

Son tornillos empleados endonde generalmente tengamosque embutir la cabeza con el finde que quede la superficie de lapieza lisa.

Redondaplana

Se mide el diámetro de lacabeza y se aprieta con destor-nillador.

Realizan menos fuerza de aprieteque los hexagonales y los decabeza allen; se montan en pie-zas generalmente pequeñas.

CónicaLa cabeza es cónica y se mideel diámetro y la conicidad; seaprieta con destornillador.

Se montan en los alojamientos depiezas que requieran que éstasestén centradas. El alojamientodel tornillo hay que avellanarlo.

Hexagonal y cónica

La cabeza es hexagonal paraapretar con llave.

Tiene un cono el cual centra lapieza a fijar.

Se suelen montar en aquellossitios en donde tenemos que cen-trar las piezas a fijar o atornillar.Son muy instalados en las ruedasde los automóviles.

Redonda esférica

Tiene forma de casquete esféri-co, se mide por su diámetro yse aprieta con destornillador.

Son tornillos que se utilizan en ele-mentos que generalmente se ve lacabeza del tornillo y se empleancomo embellecedores.

Cuadrada

Tienen la cabeza tallada enforma de cuadrado y se aprie-tan con llaves especiales de lamedida del tornillo.

Son empleados en máquinas. Semontan en sitios un poco especí-ficos como “portaherramientas” ysólo se pueden atornillar con sullave especial.

Hexagonalcon salidade rosca

Tienen la cabeza hexagonal yse les mecaniza salida de rosca.

Son empleados en sitios dondenecesitemos estanqueidad, puesse montan con junta. La propiacabeza del tornillo hace el aprieteen toda la superficie; no necesi-tan arandela.

PrisioneroNo tiene cabeza, inserta un alo-jamiento en su interior parallave allen o destornillador.

Estos modelos de tornillos seemplean para fijar el desplaza-miento y el giro de piezas. Gene-ralmente van completamenteembutidos en la tuerca.

Acotación de una rosca: Las roscas las acotaremos siempre por su diámetro exte-rior y en la indicación de la cota deberá figurar el tipo de rosca, si es métrica, Wiht-worth, cuadrada, trapecial, etc., el diámetro exterior del tornillo y el paso, que en elcaso de ser una rosca métrica se indicará en centésimas de milímetro, y en el caso deser una rosca Whitworth se indicará en hilos por pulgada. Cuando la rosca está den-tro de los pasos normalizados y comunes, no hace falta indicar el paso, bastará conindicar solamente el diámetro exterior del tornillo; si tenemos una rosca cuya cotadice solamente M14, ya se sabe que es una rosca métrica de paso 200. Si la rosca esa izquierdas tendremos que indicarlo en la acotación. En los dibujos tenemos la aco-tación de varias roscas.

Ejemplo de acotación de una rosca (tornillo): Con el fin de identificar un torni-llo por sus medidas y tipo de rosca, veamos el ejemplo del dibujo, el cual lo hemosacotado con dos medidas, veamos lo que significa cada una de ellas. Si lo tenemos



TIPOS DE TUERCAS MÁS EMPLEADAS

Forma de la tuerca Geometría Aplicación

HexagonalSon tuercas hexagonales, son las más emplea-das, se montan con arandela y se aprietancon una llave plana.

Cuadrada

No suelen tener grandes aplicaciones en ele-mentos mecánicos. Se suelen montar ensitios de poca envergadura. Necesitan serapretadas con una llave plana.

Tuerca ciega Este modelo de tuerca se emplea para prote-ger la punta del tornillo.

Almenada

Se llama tuerca almenada porque como se veen el dibujo tiene unas almenas las cuales nospermite frenar la tuerca mediante un pasadorde aletas, evitando así que se afloje.

Estriada

Tuerca redonda que se aprieta a través deunas estrías con una llave especial. Nosgarantiza que no se pueda desmontar sin lallave adecuada.

Redonda con agujerosEs una tuerca redonda la cual tiene unos agu-jeros en los que se mete una barra calibradapara su apriete. Es bastante empleada.

Moleteada Es una tuerca moleteada para montar y des-montar de forma rápida con la mano.

Con frenoEsta tuerca dispone de una arandela de plás-tico que se rosca en el tornillo al montarseevitando que se afloje.

ACOTACIÓN DE LAS ROSCAS SEGÚN SU GEOMETRÍA Y PASO

Rosca Símbolo Se pondrá en la cota

Métrica M El diámetro exterior del tornillo en mm y el paso en mm.

Whitworth W El diámetro exterior del tornillo en pulgadas y el paso enhilos por pulgada.

Sellers S El diámetro exterior del tornillo en pulgadas y el paso enhilos por pulgada.

Trapecial Tr El diámetro exterior del tornillo en mm y el paso en mm.

Redonda Rd El diámetro exterior en milímetros y el paso en pulgadas.

acotado solamente con M 8 × 125 × 70 significa que es un tornillo de rosca métri-ca de 8 mm de diámetro exterior × 1,25 mm de paso y cuya longitud es de 70 mmsin incluir la cabeza. Si la cota fuese solamente W 7/8” × 11 significará que es untornillo de rosca Whitworth cuyo diámetro exterior viene expresado en pulgadas yes de 7/8” y cuyo paso es de 11 hilos por pulgada (ver tablas de roscas en capítu-lo 4). Figura 1.72.

En el cajetín de datos del plano veremos DIN 960 M8 × 125 × 70.El DIN nos da las características, geometría y medidas de la cabeza del tornillo,

en este caso es un tornillo de cabeza hexagonal de 13 mm entre caras (utilizaremosla llave plana de 13 mm para su apriete).

Si el tornillo es de características Whitworth en el cajetín de datos se identificarácon su DIN correspondiente según la geometría de la cabeza que nos interese y lamedida. Figuras 1.73 y 1.74.

Si la rosca es a izquierdas hay que indicarlo en la cota con una I (ver figura 1.75);el tornillo representado en el dibujo tendrá una medida de rosca de 14 mm de diáme-tro exterior a la que le corresponde 2 mm de paso y además es a izquierdas

Representación de elementos roscados: Cuando tenemos que representar ele-mentos roscados que están uno dentro de otro, como un tubo dentro de otro tubo,o un tornillo dentro de un agujero roscado (ver figuras 1.76.1 a la 1.76.3), losrepresentaremos de forma que las líneas que determinan la rosca coincidan entreel tornillo y la tuerca, siendo el diámetro exterior del tornillo el fondo de la roscade la tuerca.

SIGNIFICADO DE LA COTA DE UN TORNILLO

M 8 125 70

W 7 / 8 11

La letra indica tipo de

rosca

1ª Cifra

Diámetro exterior

del tornillo

2ª Cifra

Paso en mm, ohilos pulgadas

3ª Cifra

Longitud del tornillo

sin cabeza


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Figura 1.73. Tornillo. Figura 1.74. Tuerca.

Figura 1.75. Rosca a izquierdas.

Figura 1.72. Acotación de una rosca.

Figura 1.76.1. Espárrago. Figura 1.76.2. Tornillo y tuerca. Figura 1.76.3. Tubos roscados.

70

M8x

125

w 7

/8x1

1

20x25016x200

M14

I

M 12

60

2525

Representación de engranajes “UNE 1.074”:Si definimos un engranaje, decimos que es una rueda dentada con el fin de trans-

mitir un movimiento circular evitando el patinamiento entre ejes. En la representa-ción de un engranaje (figura 1.77) no hace falta dibujar los dientes, en el caso de larepresentación de un solo engranaje, los diámetros exterior e interior se dibujan conlínea gruesa y la circunferencia primitiva con línea de eje de simetría; la diferenciaentre el diámetro exterior e interior es la altura del diente.

También podemos representar un engranaje cortado por la mitad, en este caso nose representan los dientes cortados.

En la representación de un conjunto de dos o más engranajes (figura 1.78) los diá-metros exterior e interior se representan con línea gruesa, y la circunferencia primi-tiva se representa con línea de eje de simetría y tangentes.

Los engranajes helicoidales (figura 1.79) se representarán igual que los de dienterecto, pero con unas líneas de trazo fino inclinadas en donde se acotará la inclinacióndel diente. α Inclinación del diente.

El conjunto de engranaje y cremallera (figura 1.80) se representa haciendo tangen-cia entre sus diámetros primitivos. La cremallera es un engranaje de infinito númerode dientes.

Los tornillos sinfín (figura 1.81) se representan haciendo tangencia la circunferen-cia primitiva del engranaje con el diámetro medio del tornillo.

Representación de rodamientos “UNE 18.037”:Los rodamientos son elementos mecánicos que se montan para permitir la rotación

a grandes velocidades entre soportes y ejes. Sus medidas están normalizadas y su representación en el dibujo técnico también.Aunque existen muchos modelos de rodamientos, básicamente por el montaje y la

forma de trabajo de sus elementos podemos agruparlos en tres tipos.

Las pistas del rodamiento se representarán seccionadasy los elementos de rotación, bolas y rodillos, se represen-tan sin cortes. Con el fin de conocer las medidas del roda-miento en los planos deberán de estar acotadas las medi-das de los diámetros exterior (D) e interior (d) y el ancho(A). Ver figura 1.82.

TIPOS DE RODAMIENTOS• Los rodamientos de bolas• Los rodamientos de rodillos• Los rodamientos axiales



Figura 1.77. Engranaje de diente recto.

Figura 1.78. Par de engranajes.

Figura 1.79. Engranaje helicoidal.

Figura 1.82. Representación de rodamientos.

Figura 1.80. Engranaje y cremallera. Figura 1.81. Tornillo sinfín.

A

B

α

dD

A A

d D d

A

d’

D

AxialDe rodillosDe bolas

Representación de piezas normalizadas:Llamamos piezas normalizadas de unión a una serie de pequeñas piezas de tipo

mecánico que se emplean en el ensamblado, unión y montaje de mecanismos. Nosreferimos a pasadores, arandelas, tornillos, muelles, etc.

Estas piezas que tienen intercambiabilidad, están normalizadas bajo las normasUNE y no se suelen representar en el plano del dibujo técnico por separado, solamen-te se representarán en los montajes.

Estos elementos mecánicos se describen en el cajetín de datos del plano, y se hacereferencia al elemento a montar y a la norma UNE, la cual normaliza la geometríadel elemento, sus medidas y características técnicas del mismo.

Esto nos facilita la labor del dibujo técnico, el inconveniente que presenta es cono-cer los elementos normalizados.

Pasadores:Son elementos de unión generalmente empleados en garantizar el giro de piezas,

las cuales van montadas unas sobre otras, como puedan ser ejes, poleas, engranajes,etc. Los tenemos de varias formas y medidas, las cuales satisfacen las necesidadesde montaje necesarias.

A título informativo se muestra una tabla con los pasadores más empleados y lasmedidas más comunes.

En el dibujo de la figura 1.83 tenemos un pasador cilíndrico de un diámetro deter-minado y una longitud L. Suponiendo que el diámetro fuese = 6 mm y la longitud de75 mm, en el cajetín de datos pondríamos:

Si el pasador es cilíndrico escribiremos: Pasador UNE 17061 de 6 × 75.Si el pasador es cónico escribiremos: Pasador UNE 17060 de 6 × 90.Si el pasador es abierto escogeríamos el más aproximado: Pasador UNE 17059 de7,30 × 50.

Representación de muelles UNE 1042:Los muelles son elementos mecánicos construidos generalmente con aceros especia-

les de forma que cuando trabajan se someten a grandes esfuerzos elásticos deformándo-se, y después del trabajo deben de recuperar su posición inicial (posición de reposo).

Los muelles según su forma de construcción pueden trabajar a tracción o compresión.Se fabrican con unas medidas normalizadas y responden a la norma UNE 1042.


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PASADORES MÁS EMPLEADOS EN EL MONTAJE DE PIEZAS MECÁNICAS

Pasador cilíndrico Pasador cónico Pasador de aletas

Se denomina por su diámetro y longitud (hay dos longitudes).

Pasador UNE 17061

Se denomina por su diámetro mayor ysu longitud (hay dos longitudes).

Pasador UNE 17060

Se denomina por su diámetro decabeza, diámetro de patas y longitud.

Pasador UNE 17059

Medidas más comunes Medidas más comunes Medidas más comunes

Diámetro Longitud Longitud Diámetro Longitud Longitud D. Cabeza D. patas Longitud

3 8 35 3 14 45 2 1,60 12

4 10 45 4 16 60 3,20 2,70 18

6 14 75 6 25 90 4 3,50 22

8 16 100 8 30 120 5 4,40 28

10 20 120 10 35 150 8 7,30 50

Figura 1.83. Pasador cilíndrico.

∅

L

Se denominan por su diámetro exterior, el diámetro del alambre con el que sefabrican y el paso. Ver figura 1.84.

Generalmente los muelles no se representan en los dibujos técnicos como elemen-tos solos, se dibujan en los planos de montaje para ver su alojamiento y mecanismo.

Se identifican en el cajetín de datos del plano según la norma UNE 1042 y lasmedidas del muelle.

De = Diámetro exterior del muelle.Dm = Diámetro medio del muelle.P = Paso (distancia entre espiras).L = Longitud del muelle.Arandelas planas UNE 17066:Las arandelas son elementos mecánicos que se montan entre la cabeza del torni-

llo y la pieza mecánica a fijar; su misión aparte de distribuir el apriete es evitar queel tornillo se afloje durante su trabajo. Sus medidas y geometría están normalizadasy no hace falta dibujarlas en el plano. Se designan por el diámetro nominal del tor-nillo en el que se van a montar.

Como cualquier elemento normalizado basta poner en el cajetín de datos del planola norma que corresponde a la arandela y el diámetro nominal del tornillo en el quese va a emplear.

Existen varios modelos de arandelas según necesidades (en la figura 1.85 se repre-senta una arandela plana).

d = Diámetro del agujero.D = Diámetro exterior de la arandela.G = Espesor de la arandela.Chavetas UNE 17102:Son piezas mecánicas encargados de garantizar el giro entre elementos mecánicos.

Se ajustan generalmente en los ejes que montan engranajes, poleas, reductores, rue-das sinfín, etc.

Están normalizadas y existen diversos tipos de chavetas que satisfacen las necesi-dades de los montajes de los distintos elementos mecánicos y maquinaria del tallerde metal.

Se designan por sus medidas ancho, alto y largo. Figuras 1.86.1 a la 1.86.3.En el plano se designará en el cajetín de datos por la norma UNE que la identifi-

ca y sus medidas.En el dibujo se representan chavetas de varias geometrías.

Signos de mecanizado “UNE 1.037”:Cuando hablamos de signos de mecanizado nos referimos al acabado que presen-

tan las piezas del taller después de un mecanizado. En las piezas según el grado deacabado que requieren para su uso y funcionamiento, se deberá emplear una herra-mienta u otra, así como distintas máquinas; si la importancia del trabajo a realizar noes de precisión, la pieza puede tener un grado de acabado más o menos basto, el cualno requiere un coste elevado, pues el proceso de mecanizado generalmente suele seruna sola operación, pero si la pieza requiere un grado de acabado fino (piezas de pre-cisión), entonces tenemos que rectificar su superficie o incluso lapearla, lo cual



Figura 1.84. Representación de un muelle.

Figura 1.85. Arandela plana.

Figura 1.86.1. Plana paralela. Figura 1.86.2. Plana paralela redondeada. Figura 1.86.3. Chaveta cónica.

DmDe

P L

45º

d

DG

L

ha

L

ha

L

hh

a

aumenta el coste de fabricación, pues son operaciones mecánicas que hay que reali-zar después del primer mecanizado con el fin de obtener dicha precisión.

El grado de acabado de una superficie la representamos en los planos, con el finde que se sepa qué proceso de mecanizado requiere esa superficie, e incluso el tipode herramienta y avance de la máquina que va a intervenir en el acabado de la pieza.Se representa mediante una simbología normalizada, la cual la indicamos a continua-ción en la siguiente tabla.

Escalas “UNE 1.026”Se llama escala a la relación que existe entre el tamaño de la pieza física y el tama-

ño del dibujo del plano.Cuando tenemos que levantar el plano de una pieza del taller, lo primero que nos

planteamos es establecer el tamaño del dibujo en el que vamos a representar la pieza,para ello debemos de tener en cuenta los detalles que tenemos que representar, puesno siempre podemos dibujar un plano a escala natural, es decir al mismo tamaño quetiene la pieza física. Si tenemos que representar una pieza de un reloj tendremos quedibujarla más grande que el tamaño real de la pieza física; lo mismo ocurrirá si tene-mos que representar en un plano una pieza de gran tamaño, no nos cogerá en el tama-ño del papel por grande que éste sea. Con el fin de que los planos tengan tamañosadecuados y podamos representar en ellos todos aquellos elementos que nos intere-sa están las escalas.

Las escalas se representan por un quebrado, de forma que cuando hablamos deescalas de tamaño natural decimos que la escala es de 1:1 (pues si una medida la mul-tiplicamos y dividimos por el mismo número, la medida será la misma). Si el nume-rador es mayor que el denominador tendremos escalas de ampliación, y si el nume-rador es menor que el denominador tendremos escalas de reducción.

Las medidas con las que se acota un plano no tienen nada que ver con la esca-la, una cota corresponde a una medida que aunque la representación gráfica en elpapel sea pequeña o grande, la medida que tenga la pieza física será la que indi-que la cota.

1.9


© ITES-PARANINFO40

SÍMBOLOS PARA LA REPRESENTACIÓN DE SUPERFICIES DE MECANIZADOS

Símbolo Superficie a aplicar Observaciones

Se emplea para la representación deuniformidad de la superficie en cual-quier proceso de fabricación sin arran-que de viruta.

Se pone para representar uniformidadde la superficie con cualquier tipo demecanizado por arranque de viruta.

Representación de una superficie sinmecanizar o cómo ha quedado en elmecanizado anterior.

Se indicará con una R cuando es nece-sario aplicar el tipo de rugosidad delacabado de la superficie.

Cuando indicamos R1 y R2 le estamosindicando los límites de la rugosidad dela superficie mínimo y máximo.

En el trazo horizontal se anotarán lascaracterísticas del acabado especial oparticular de la superficie.

- Niquelado.- Cromado.- Galvanizado.- Etc.

La anotación del número a la izquierdaindica el material de sobremedida. Y laanotación de la letra que lleva en la dere-cha indica la dirección del mecanizado.

- = Mecanizado longitudinal.- T Mecanizado transversal.- X Mecanizado cruzado.

Niquelado

R

3 X

Escala natural: Se dice que una escala es natural cuando el tamaño físico de lapieza representada coincide con el tamaño del dibujo del plano. Entonces la escalase dice que está 1: 1. Siempre que se pueda debemos dibujar los planos a escala natu-ral. Figura 1.87.

Escala de reducción: Se llama escala de reducción cuando el tamaño de la piezarepresentada en el plano es menor que el tamaño físico de la pieza mecanizada. Lasescalas de reducción deben de tener el numerador más pequeño que el denominador,son escalas de reducción 1:2, 1:4, 2:3, 3:5. Esta escala se emplea para la representa-ción de piezas de gran tamaño. Figura 1.88.

Escala de ampliación: Se dice que una escala es de ampliación cuando el tama-ño del dibujo de la pieza representada es mayor que el tamaño físico de la pieza.En las escalas de ampliación el numerador debe de ser mayor que el denominador.Son escalas de ampliación 2:1, 3:1, 3:2. Estas escalas se emplean para la represen-tación de piezas de pequeñas dimensiones, o para la representación de detalles.Figura 1.89.

Modelo de plano DIN A-4 “UNE 1.085”El plano DIN A-4 es uno de los tamaños más comúnmente empleado en la repre-

sentación de los planos del taller, tiene 210 × 297 mm y es una medida cómoda pararepresentar pequeñas piezas del taller, es fácil de manejar y de archivar.

En este ejemplo representamos un calzo con las vistas correspondientes y susmedidas, así como el cajetín de datos, el cual se explica en el punto siguiente.

1.10



Figura 1.87. Escala natural.

Figura 1.88. Escala de reducción.

Figura 1.89. Escala de ampliación.

Tamaño de la pieza física

Tamaño del plano


Tamaño del plano


Tamaño del plano


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90º

5

33

8 19 8

5

70

1211

12

8 19 8

El cajetín de datos (UNE 1.035): Es el espacio que hay en los planos en la parteinferior derecha y que está dividido en una serie de casilleros, los cuales tienen lamisión de identificar los elementos y piezas dibujadas que entran a formar el plano,así como toda la información de los materiales (número de piezas que intervienen enel mecanismo, así como el material, medidas, nombre de la pieza, escala, etc.).

Ejemplo de un cajetín de datos:

• En la columna Nº de piezas se pone el número de unidades iguales que lleva elmontaje, o número de piezas a fabricar.

• En la columna Denominación se escribe el nombre de la pieza y sus caracterís-ticas.

• En la columna Marca se pone el número de orden de las piezas representadas enel plano.

• En la columna Medidas se ponen las medidas de la pieza.• En el espacio 1 firmará el que ha realizado el plano.• En el espacio 2 se pone el anagrama de la empresa (identificación de la empresa).• En el espacio 3 se pondrá el nombre de la pieza o conjunto representado.• El espacio 4 está reservado para poner la escala a la que se dibuja el plano.

1.1 ¿Cuántos milímetros de diámetro exterior tiene una rosca que está acotada enpulgadas y dice W 2 3/8’’?

1.2 Tomar medidas con un metro midiendo en metros, centímetros y milímetros.1.3 Coger una pieza del taller y levantar un plano tomando las medidas con un calibre.1.4 Calcular la precisión de un calibre cuya menor división de la regla es de 1 mm

y el nonio está dividido en 50 partes.1.5 Calcular la precisión de un pálmer cuyo cilindro está dividido en ½ mm y el

tambor tiene 50 divisiones.1.6 Suma 32º 36’ 58’’ + 25º 48’ 39’’ + 1º 44’ 38’’.1.7 ¿Qué trabajo realizará una persona para transportar una silla de una habitación

a otra, si la silla pesa 6 kg y la distancia es de 10 m?1.8 ¿Qué fuerza se realizará en un cilindro, si su diámetro es de 50 mm, y la presión

que en él se ejerce es de 20 atmósferas?



Ejercicios

1.9 Si en la habitación en la que trabajamos nos marca el termómetro una tempe-ratura de 22 ºC. ¿A qué temperatura estaremos en las demás escalas termomé-tricas?

1.10 Calcular qué voltaje deberemos aplicar a un equipo, si sabemos que su resis-tencia es de 250 ohmios y que pasa una corriente de 1,2 amperios.

1.11 ¿Qué trabajo eléctrico realiza una máquina de 1.500 W de potencia si está tra-bajando 10 horas?

1.12 Prepara un formato DIN A-4 que te servirá de modelo para realizar los planosde las piezas que luego mecanizarás etiquetándolo con tu nombre.

1.13 ¿Qué cantidad de calor necesitamos para elevar la temperatura de un trozo deacero suave de 350 gramos de 25 ºC a la temperatura de 350 ºC?


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PRÁCTICAS

UNIDAD TEMÁTICA 1

50 © ITES-PARANINFO


1712

5

40

10

712

6

55

259

6

510

Determinación de los equipos de trabajo


Capítulo

• Identificación de los materiales férricos y no férricos• Estudio de los materiales, sus características, propie-

dades y aplicaciones• Estudio de la normalización y formas comerciales• Realización de ejercicios para la identificación, apli-

cación y conocimiento de los mismos

IntroducciónEn esta Unidad Temática se pretende, partiendo de un plano del taller, ver y estu-

diar los materiales del taller con el fin de identificar sus características, formas y cali-dades industriales, así como ver sus aplicaciones, eligiendo e identificando elmaterial adecuado en la fabricación de las distintas piezas del taller, buscando sumejor rendimiento en el funcionamiento de los componentes.

Adquirir unos conocimientos de losmateriales empleados y sus aplicacio-nesEstudiar la normalización de los per-files empleados en la fabricación delas piezasConocer la denominación y nomen-clatura de los productos férricos y noférricos

Contenido Objetivos

Especificaciones técnicas de un planoCuando empezamos a trabajar en un taller o industria lo primero que nos pregun-

tamos es qué es lo que hay que hacer y cómo, pues no solamente deberemos de obte-ner un producto (pieza), sino que además debe de estar fabricado en las mejores condiciones, tanto de precisión como de funcionalidad, sin dejarnos el aspecto eco-nómico, pues si una pieza la fabricamos muy bien pero a un coste excesivamente ele-vado no seremos competitivos.

Si por otro lado la fabricamos de baja calidad, perderemos competitividad porbajo rendimiento del producto fabricado.

Estudiando estos conceptos tenemos que partir generalmente de un plano, el cualnos define las medidas de la pieza, las tolerancias del mecanizado, es decir la preci-sión de acabado, el material que tenemos que utilizar para su mecanizado, y todosaquellos parámetros para la obtención del producto que queremos fabricar o mecani-zar con la máxima garantía de calidad y funcionamiento.

Para tener un concepto de las características de los materiales que se nos indica enun plano y poderlo interpretar con precisión no nos queda más remedio que conoceral menos en términos generales los materiales del taller, con el fin de poderlos iden-tificar por sus propiedades y características.

Pieza en bruto; identificación del material: Supongamos que nos dan un planopara mecanizar la pieza del croquis figura 2.1.1, el cual tiene las medidas y ademásnos dicen el tipo de material con el que hay que fabricarla, y nos dan unas caracte-rísticas técnicas que debe de tener dicho material de dureza, resistencia a la tracción,o simplemente tiene que templarse después del mecanizado, etc.

Figura 2.1.1. Pieza a mecanizar.

Lo primero que tenemos que determinar es el material que tenemos que elegir enbruto para su mecanizado, que será el más próximo al tamaño de la pieza, en cuanto adiámetro y longitud se refiere, pues cuanto menos viruta cortemos menos desperdicio dematerial tendremos, con lo cual economizamos la pieza en material y mecanizado.

Lo segundo que hay que saber son las características del material que nos dicen quehay que emplear en su mecanizado, pues conociendo el tipo de material (acero, alu-minio, cobre, etc.) estamos en condiciones de elegir las herramientas, los ángulos decorte y por supuesto el afilado de la herramienta, calcular las velocidades de corte, etc.

Es por lo que no nos queda más remedio que saber qué materiales se emplean enel taller de metal, sus características, propiedades, aplicaciones, metales que entranen la composición de sus aleaciones.

En tercer lugar deberemos de conocer las características técnicas de los materia-les de taller, para elegir el material adecuado en base a su funcionalidad y las espe-cificaciones que nos indican los planos.

Por eso este capítulo lo vamos a dedicar a estudiar estos conceptos.

Supongamos que tenemos que mecanizar la pieza del croquis, el cual nos da lasmedidas y la forma geométrica de la pieza, y se nos pide que la fabriquemos en acero

2.1


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∅50

∅20

∅30

1040

80

suave. Si conocemos las características del acero suave sabremos que es un acerosemiduro y que las herramientas a emplear para cortar ese material deben de ser másduras que para cortar un acero suave normal. Lo mismo pasará cuando tengamos quetaladrar, en este caso debemos de afilar la broca con el ángulo para materiales durosy ajustar las r.p.m. a la dureza del material.

Como se ve es fundamental conocer los materiales y sus características.• Escoger las herramientas adecuadas para la mecanización de la pieza del croquis.• La pieza se mecanizará en acero suave.

Propiedades mecánicas de los materialesCada material tiene unas características técnicas determinadas, las cuales debemos

de conocer, pues a la hora de emplear un material sea o no metalúrgico para la fabri-cación tanto de piezas mecánicas, como de otro producto, si conocemos las caracte-rísticas del producto a fabricar conociendo las características de los materiales exis-tentes, estaremos en condiciones de elegir el material adecuado a cada fabricado,garantizando la calidad de la pieza a fabricar o el artículo a obtener.

Por ejemplo, si necesitamos fabricar piezas sometidas a desgastes, no podemosemplear aceros suaves, tendremos que elegir aceros de temple para poder endurecersu superficie una vez mecanizada la pieza.

Lo mismo pasará si tenemos que fabricar piezas que estén sometidas a agentes atmos-féricos expuestos a oxidaciones, en este caso debemos elegir un acero inoxidable.

Las propiedades más importantes de los materiales a tener en cuenta son:

Dureza: Se define como la resistencia que opone un material a ser rallado o pene-trado por otro más duro que él. La dureza se mide en un aparato llamado durómetro.

Elasticidad: Se define como la propiedad que tiene un material de deformarse conla fuerza. Cuando aplicamos una fuerza a un material, ese material se deforma cam-biando sus medidas exteriores, si cesamos la fuerza aplicada y el material no recobrasu forma primitiva, decimos que hemos sobrepasado los límites de elasticidad dedicho material.

Tenacidad: Es la fuerza que oponen los materiales a dejarse romper por golpes. Sedice que un material es tenaz, cuando aguanta los choques o golpes a los que se le some-te, y se considera poco tenaz, cuando se rompe con facilidad por el choque o golpe.

Esta característica está muy ligada a la elasticidad.

Fragilidad: Se define la fragilidad como la facilidad que tiene un material deromperse con el golpe. Es la propiedad opuesta a la tenacidad.

Cohesión: Son las fuerzas de atracción entre las moléculas que forman la materiade los materiales.

Si cogemos dos piezas de acero con su superficie plana y pulida y las unimos, alsepararlas tenemos que hacer una fuerza tremenda, se dice que sus superficies sonadherentes.

Plasticidad: Es la facilidad que tienen los cuerpos de llegar a deformarse con lasfuerzas que les aplicamos sin llegar a romperse, manteniendo esa deformación per-manente. Es el caso del martillazo dado a un metal y no romperse, pero mantenien-do la deformación del golpe.

Ductilidad: Es la facilidad que tienen los metales de dejarse estirar formandohilos (alambres). El hilo de cobre es muy conocido en las instalaciones eléctricas.

Los metales más dúctiles son el platino, el oro, el cobre; se pueden obtener hilosde décimas de milímetro.

Maleabilidad: Es la propiedad que tienen los metales de dejarse reducir a lámi-nas muy finas. Facilidad que presentan para poderse moldear con el martillo.

2.2



Los metales más maleables son el oro (de una maleabilidad excepcional, se pue-den obtener láminas de milésimas de mm), la plata, el cobre.

Porosidad: Propiedad que presentan los cuerpos de permitir el paso de fluidos através de ellos.

Un cuerpo es muy poroso cuando deja pasar con facilidad los líquidos, en estecaso se dice que el cuerpo es poco compacto.

Un cuerpo se dice que es poco poroso cuando no es permeable a los líquidos yentonces se dice que el cuerpo es muy compacto.

Magnetismo: Propiedad que tienen algunos minerales de atraer al hierro. Esta propiedad se le aplica a algunos aceros para hacer que atraigan al hierro, con-

virtiéndolos en imanes.

Materiales del taller de metalEn el taller de metal se emplean una gran diversidad de materiales; generalmente

los materiales empleados en las industrias siderometalúrgicas, no se emplean nuncaen estado puro, pues casi ningún metal tiene unas propiedades lo suficientementebuenas como para emplearlo químicamente puro. Por eso los empleamos general-mente aleados, buscando las mejores propiedades de unos y de otros, obteniendo asícaracterísticas que nos satisfacen técnicamente, buscando la mejor funcionalidad delas piezas obtenidas con estos materiales.

Esto requiere un estudio muy amplio de las aleaciones de los materiales existen-tes en el taller de metal, pero diremos en términos generales que los podemos agru-par en tres grandes grupos:

Materiales férricosSe le da el nombre de materiales férricos, a todos aquellos materiales empleados

en el taller de metal en que entra el hierro en su composición como elemento princi-pal. Son los materiales más empleados en la fabricación de piezas, y según las carac-terísticas que en el taller se nos exija que deben de tener las piezas mecanizadas asídeberemos de escoger el material apropiado.

Ante la diversidad de materiales tan amplia que tenemos en el comercio, pasamosa estudiar sus características, propiedades y sus aleaciones.

Siderurgia: Se conoce con el nombre de siderurgia a las operaciones mediante lascuales se obtiene el hierro, comprendiendo todo el proceso, desde la extracción delmineral de las minas, hasta los procedimientos que se utilizan para obtener los dis-tintos tipos de aceros, los cuales empleamos para usos industriales.

La siderurgia del acero es uno de los procesos más importantes y estudia la obten-ción de los materiales férricos, sus aleaciones y propiedades.

Hierro: El hierro es un material de color grisáceo, dúctil y maleable que aleadocon carbono forma los aceros. Químicamente puro es quebradizo y no tiene aplica-ciones siderometalúrgicas. Sus características más importantes son:

Símbolo químico: Fe. Punto de fusión: 1.530 ºC. Peso específico: 7,85. Los mine-rales más importantes de los cuales se obtiene son el mineral llamado magnetita (Fe3 O4) y el oligisto (Fe2 O3).

2.4

• Materiales férricos (contienen básicamente hierro)• Materiales no férricos (aleaciones de otros metales)• Otros materiales no metálicos

2.3


© ITES-PARANINFO54

Es uno de los materiales más abundante de la naturaleza, y uno de los másempleados en las industrias; se emplea siempre aleado con otros metales que le danlas propiedades adecuadas a las necesidades industriales requeridas.

Es magnético y con el calor se ablanda y se hace muy plástico, propiedad que seaprovecha para la obtención de piezas por estampación. Se suele calentar entre 1.200 ºC y 1.400 ºC, se le da un golpe de prensa y toma la forma del molde pasandodespués a su mecanizado.

Aleado con otros metales forma las llamadas ferroaleaciones.

Obtención del hierro: El hierro, como producto principal siderometalúrgico, esimportante que sepamos cómo se obtiene en los ALTOS HORNOS.

El alto horno es una cuba de ladrillo refractario dispuesta de tal forma que metien-do en ella el mineral de hierro, carbón y fundente, y calentando estos materiales a1.800 ºC se funden todos ellos en su interior.

El mineral de hierro, más pesado que el fundente, baja al fondo del alto horno yel fundente, formando la escoria, flota en el hierro líquido sacándose del horno porla bigotera.

El hierro que se extrae por la piquera es un producto llamado arrabio, que es hie-rro de primera fusión, de una calidad no industrial, pues contiene azufre, fósforo yotros elementos que lo hacen quebradizo, del cual luego mediante procesos de afina-do, se obtienen los productos industriales, generalmente aceros.

Preparación del mineral de hierro: El mineral de hierro tal como sale de la minano podemos meterlo directamente en el horno, pues éste requiere un proceso de ela-boración en el cual se prepara para facilitar la fusión dentro del alto horno; la prepa-ración del mineral consiste en:

1. Mediante un proceso de lavado el mineral de hierro se separa de arenas y sus-tancias salinas que vienen con el mineral cuando se extrae de la mina.

2. Mediante un proceso de cribado se selecciona el mineral a tamaños iguales; lostamaños grandes pasan a ser triturados con el fin de unificar su tamaño, y faci-litar la entrada en el horno, al mismo tiempo se facilita también la mezcla delcarbón y el fundente.

Cuando el mineral está muy triturado o en forma de polvo, se aglutina en trozosmayores los cuales irán al alto horno. A este proceso se le llama sinterización.

3. Se tuesta el mineral con el fin de convertirlo en óxido de hierro y quitarle elazufre que puedan contener las menas (producto nocivo). A este proceso se lellama calcinación.

Alto horno: Una vez preparado el mineral de hierro y listo para meterlo en el altohorno para su fusión, éste lo mezclamos con materias reductoras, las cuales se com-binan con el O del óxido de hierro dejando el hierro libre. Son los llamados coquemetalúrgicos.

Los agentes combustibles son los encargados de dar el calor al alto horno con elfin de fundir el material y separarlo de la escoria.

El mineral junto con el carbón y el fundente mezclados se meten en el alto hornopor la parte superior del mismo (tragante), los cuales van alcanzando distintas tem-peraturas hasta llegar al fondo del horno donde se funde el mineral (crisol), quedan-do el hierro en estado líquido en el fondo del horno.

En el alto horno (figura 2.4.1) se producen una serie de reacciones químicas desdeque el mineral entra por el tragante hasta que llega al crisol, cuyo fundamento esreducir el hierro que contiene el mineral. El carbón (coque) al quemarse arde libe-rando monóxido de carbono que se combina con los óxidos del mineral del hierro,liberando éste y obteniendo hierro. La reacción química básica de un alto horno es:

Fe2 O3 + 3CO → 3CO3 + 2Fe2



Figura 2.4.1. Alto horno.

MIN

ERAL

TOBERA

CUBA

1.600 ºC

ARRABIO

ESCORIAAlto horno

Las fases del alto horno más importantes son:Deshidratación: Es la parte en donde el mineral y los elementos que entran en el

horno pierden su humedad y se secan.Reducción: Es la parte del alto horno en donde el mineral de hierro se reduce a

través de las toberas de aire perdiendo así el oxígeno que contiene.Carburación: Es cuando el hierro empieza a fundirse a una temperatura entre los

1.200 ºC y los 1.700 ºC, combinándose con el carbono.Fusión: Es la parte del horno en donde se alcanzan los 1.800 ºC y en la que el hie-

rro queda completamente fundido.Una vez que el crisol del alto horno se llena de hierro líquido éste se sangra por la

piquera, el cual va a los hornos para la obtención de acero.Las escorias son las gangas de las menas aleadas con los fundentes (materiales que

ayudan a que la escoria flote mejor y se separe del hierro) que flotan en la superficiedel hierro por ser más viscosas, y las cuales se emplean para la obtención de otrosproductos como son cementos, abonos, materiales para construcción, etc.

Acero: El acero es un producto siderúrgico, el más importante que entra dentro dela familia de los metales; es una aleación en la que entran como principales elemen-tos el hierro y el carbono, cuyo contenido de carbono no suele pasar del 1,75 % paralos llamados aceros suaves.

Los productos siderúrgicos se clasifican en función del contenido de carbono quecontienen recibiendo un nombre general.

Según el contenido de carbono que tenga en la aleación puede ser un acero más omenos duro y cambiar sus propiedades mecánicas. Si solamente contiene hierro ycarbono se llaman aceros ordinarios o aceros al carbono, también se les conoce conel nombre de aceros comunes; si contiene otros elementos, como cromo, vanadio,molibdeno, etc., reciben el nombre de aceros aleados o aceros especiales (estos meta-les entran en la composición de los aceros rápidos estudiados en otro punto).

Los aceros pueden recibir tratamientos térmicos, los cuales cambian sus caracterís-ticas y los hacen más duros o más tenaces según requieran las piezas a obtener en lasindustrias del sector, pues los tratamientos térmicos se los podemos dar a voluntad.

Obtención del acero: Los aceros se obtienen en unos hornos especiales llamadosconvertidores, donde se echa el arrabio con otros materiales a los que mediante reac-ciones químicas se les quita las impurezas que no nos interesan, generalmente el fós-foro y el azufre, controlando el contenido de carbono, dando así al acero la calidadestimada según los usos industtriales.

Aceros Bessemer: Reciben este nombre los aceros obtenidos en un horno llama-do convertidor Bessemer basado en la descarbonización del arrabio.

El convertidor Bessemer es un horno basculante en el que se echa arrabio, y por unastoberas dispuestas al efecto se hace pasar aire a presión que al atravesar la masa de hie-rro, éste pierde las impurezas como el silicio y el carbono que tiene en demasía.

Una vez terminado el proceso se vuelca el convertidor en unos moldes, obtenién-dose así el acero.

En la figura 2.4.2 tenemos un convertidor Bessemer.Aceros al crisol: Los crisoles son unos hornos para la obtención de aceros de muy

buena calidad, pues el acero no tiene contacto con las llamas que generan el calor delhorno; el acero a obtener está metido en un depósito llamado crisol en el cual sepuede controlar la calidad del acero durante su proceso de elaboración.

PRODUCTOS SIDERÚRGICOS

• Llamamos hierro al producto que contiene menos del 0,2% de C.• Llamamos acero al que contiene entre el 0,2% y el 2% de C.• Fundiciones, al material que contiene entre el 2% y el 7% de C.


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Figura 2.4.2. Convertidor Bessemer.

TOBERA

ACERO

Convertidor Bessemer

La alimentación del horno se realiza por gas-oil o carbón; el tiempo de elabora-ción suele ser más pequeño que en otros hornos.

Se puede partir de chatarras y arrabio. En la figura 2.4.3 tenemos un horno de cri-sol y el crisol con el acero líquido.

Figura 2.4.3.

Denominación de un acero: El acero es el elemento principalmente empleado enlas industrias mecánicas, las cuales a partir de este material usado como materiaprima, fabrican y mecanizan todo tipo de piezas, las cuales tienen que cumplir ysatisfacer una serie de necesidades técnicas, que según sus aplicaciones y su funcio-nalidad, las propiedades y características de estos aceros son muy distintas, por loque su composición también varía de unos a otros.

Por este motivo y con el fin de poder elegir y adecuar el tipo de acero al tipo detrabajo a realizar, la industria dispone de una gran cantidad de aceros de muy diver-sas composiciones y aleaciones en las que intervienen diversos tipos de materialessegún los elementos que lo componen y el % de carbono que entra a formar parte desu aleación; así variarán las características y propiedades, como las aplicaciones delacero obtenido.

Las características y aplicaciones básicas de un acero las debe de conocer el ope-rario con el fin de poder elegir y adecuar los materiales a los trabajos a realizar. Anteuna disponibilidad tan amplia de aceros en principio puede ser complicado su selec-ción y clasificación.

Clasificación de los aceros: El Instituto del Hierro y el Acero (IHA) estableceuna clasificación de los aceros con letras y números en función de sus característicasy aplicaciones, así como de los elementos que entran a formar parte de su composi-ción, las cuales están incluidas en las normas UNE (Una Norma Española) y de estaforma podremos conocer qué tipo de acero es del que estamos hablando o necesita-mos para un determinado trabajo, así como saber pedirlo comercialmente.

Los aceros se clasifican según la norma UNE 36010 por:• Series de aceros.• Grupos de aceros.• Por sus propiedades y sus aplicaciones.La serie de acero: La serie nos especifica una familia de aceros que según los

componentes que entran en su aleación tienen unas propiedades y características paraun determinado campo de aplicación industrial y a la cual pertenecen varios gruposde aceros. La serie de un acero se designa con un número.

El grupo de acero: El grupo nos especifica las características técnicas deun acero en concreto, dándonos las propiedades técnicas de ese acero y mati-zando sus aplicaciones específicas. El grupo de un acero se designa con unnúmero.

Designación numérica de un acero: La clasificación numérica es la serie denúmeros con que identificamos dicho acero y suele tener cuatro o cinco cifrassegún el tipo de acero, las cuales nos indican:



Serie de AcerosNº ............. Grupo de Acero

Grupo de Acero

Grupo de Acero

GASES

CRISOL

TOBERA

CrisolHorno

Crisolseccionado

La 1ª cifra nos indica la serie a la que pertenece el acero. Es la cifra que le da elnombre a la aleación del acero.

La 2ª cifra nos indica el grupo al que pertenece el acero, siendo el 0 el indicativode que no hay ningún elemento predominante en la aleación.

Las cifras siguientes nos indican las variaciones del acero dentro de un mismogrupo.

Aceros de construcción general: En términos generales se conoce con el nom-bre de aceros de construcción general a todos aquellos que se emplean para los tra-bajos ordinarios en las obras de ingeniería, tanto de construcción como para la obten-ción de piezas cuyas características mecánicas no sean estrictamente severas.

En estos aceros al aumentar el contenido de carbono aumenta su dureza y se hacenmás resistentes a los golpes y choques, pero también se hacen más frágiles al mismotiempo que pierden soldabilidad.

Con esta serie de aceros se obtienen por laminación elementos para construccio-nes metálicas, como puentes, grúas, torres, estructuras metálicas, etc., y piezas paramaquinaria en general. Estos aceros deben de tener ciertas propiedades fundamenta-les, como buena resistencia a la tracción, ser tenaces y tener cierta resistencia a lafatiga y al alargamiento.

Generalmente el contenido de carbono que entra en la composición de estos ace-ros no suelen pasar del 1%.


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CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS (UNE 36010)

SERIE GRUPOAPLICACIONES

Número Características Número Tipo de acero

1Aceros finos

de construccióngeneral

1 Acero al carbono

Esta serie de aceros son los empleadosen la construcción de obras de ingeniería.

2 y 3 Aleado gran resistencia

4 Aleado gran elasticidad

5 y 6 Aceros de cementación

7 Aceros de nitruración

2 Aceros de usosespeciales

1 Acero para mecanización Se emplea para tornillería, tuberías,obtención de perfiles.2 Acero para soldadura

3 Aceros magnéticos Motores eléctricos, transformadores.

4 Aceros de dilatación térmica

Para construcción y unión de piezassometidas a temperaturas.

5 Aceros resistentes a la fluencia

Para instalaciones químicas y materialesque tengan que resistir altas temperaturas.

3

Aceros resistentes a la oxidación y corrosión

1 Aceros inoxidablesPara cuchillería, elementos y herramientassanitarias, depósitos resistentes a lacorrosión, etc.

2 y 3 Aceros resistentes alcalor

Para válvulas y elementos de motores deexplosión y piezas inoxidables que alcan-cen temperaturas elevadas.

5 Aceros deherramientas

1 Acero al carbono para herramientas

Maquinaria industrial, maquinaria agríco-la, piezas de grandes dimensiones.

2 y 3 y 4 Acero aleado para herramientas

Para piezas de maquinaria pesada y gran-des dimensiones.

5 Aceros rápidos Herramientas de corte para el trabajo demetales.

8 Aceros paramoldeo

1 Aceros para moldeo Piezas que tienen que ser obtenidas porfusión generalmente en moldes de arena.Esta serie de aceros se emplean para laobtención de piezas de geometrías com-plicadas que posteriormente pueden sermecanizadas.

3 Aceros de baja radiación

4 Aceros para moldeo inoxidables

El azufre y el fósforo que tienen en pequeñas cantidades está considerado comoimpureza.

En la siguiente tabla y a título informativo se exponen unos cuantos aceros de estaserie con el fin ver los elementos que entran a formar parte en su aleación, así comosus características y aplicaciones.

Aceros para usos especiales: Cuando hablamos de aceros para usos especialesnos referimos a aceros cuya aleación y elementos que entran en su composición ledan ciertas propiedades necesarias que se exigen que tengan las piezas o elementosque se van a fabricar con ellos. Son aceros más enérgicos que los aceros de usocomún.

Esta serie de aceros pueden ser tratados térmicamente y mejorar así sus propieda-des técnicas (ver tratamientos térmicos).

Son empleados para la fabricación de tornillería de cierta dureza y resistenciamecánica, así como para obtener tuberías que deben soportar ciertas presiones y pie-zas de cierta responsabilidad mecánica.

Aceros resistentes a la oxidación y corrosión: Son la serie de los llamados ace-ros inoxidables, es un grupo de aceros que se emplean para usos industriales, cuyascaracterísticas de funcionalidad deban estar sometidas a los agentes atmosféricos,humedades, contacto con el agua, elementos corrosivos, así como depósitos paracontener ácidos y ciertos elementos como productos químicos, etc., y no les debaafectar la corrosión.

Este grupo de aceros ofrece una adecuada composición para que su resistenciamecánica sea la pedida en los usos industriales a los que se destina.

Entran dentro del grupo de los aceros 10088 y su composición fundamental son elCr y el Ni.

Aplicaciones de los aceros inoxidables: Hoy día los aceros inoxidables se empleanen todos los campos industriales, desde los sectores de la alimentación, industrias quí-micas, médicas, etc.

Sus aplicaciones más importantes son para la fabricación de depósitos de agua,cámaras frigoríficas industriales, material clínico e instrumentos quirúrgicos, peque-ños electrodomésticos, material doméstico como cuberterías, cuchillería, etc. En laindustria química se decantan por su empleo en la fabricación de depósitos y conte-nedores por su resistencia a la corrosión y sus propiedades mecánicas y técnicas.

A continuación se expone una tabla con unos cuantos aceros inoxidables con elfin de ver a título informativo los elementos que entran a formar parte de un aceroinoxidable.



ACEROS DE CONSTRUCCIÓN GENERAL (TEMPLE Y REVENIDO) (UNE 10083)

Denominaciónnumérica

COMPOSICIÓN en %

Carpintería metálica, piezas del taller comunes.

Es un acero de fácil soldadura.

Ejes y elementos demáquina, tornillería de calidad. Se templa bien.

Ejes de máquinas y piezasde bastante resistenciamecánica.

C S Si Ni P Mn Cr Mo V

10504 0,470,55 0,045 0,40 0,40 0,040 0,60

0,90 0,40 0,10

10511 0,350,44 0,045 0,40 0,40 0,04 0,50

0,80 0,40 0,10

17025 0,420,50

0,200,40 0,40 - 0,035 0,50

0,800,400,60 - -

18159 0,470,55 0,035 0,40 - 0,04 0,70

1,100,901,20 - 0,10

0,25

14570 0,08 0,150,35 1,00 8,00

10,00 0,04 2,00 17,0019,00 0,60 -

El acero 10511 puede contener Cr + Mo + Ni un 0,63%El acero 10504 puede contener Cr + Mo + Ni un 0,63%

Aceros para herramientas: Es un grupo de aceros que se emplea fundamental-mente para la fabricación de útiles y herramientas las cuales van a trabajar los mate-riales del taller por corte.

Es un acero al carbono que según las características particulares del acero puedetemplar en aceite, agua o aire.

Merecen mención especial los aceros dedicados a herramientas, puesto que losvamos a emplear en el mecanizado de piezas, y son los que insertamos en las máqui-nas como herramientas de corte, por lo que vemos una tabla de clasificación de estetipo de aceros.

Aceros al carbono para herramientas: Son los aceros que no contienen otro ele-mento nada más que hierro y carbono; se emplean para herramientas de corte que sepueden forjar dándoles forma, afilándolas después de darles la forma adecuada paraluego templarlas.

No sirven para trabajar materiales duros, pues las velocidades de corte que sopor-tan son pequeñas, pero tienen la ventaja de que con herramientas de forma puedentrabajar metales blandos, como los aluminios, cobres, latones, etc.


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ACEROS INOXIDABLES (UNE 10088)


COMPOSICIÓN en %

Elementos de máquinas,turbinas, válvulas, tube-rías, bombas, etc.

Piezas de máquinas,cuchillería y cuberterías.

Piezas sometidas a corro-sión a altas temperaturas.

Ejes y bombas, instru-mentación médica.


14105 0,08 0,150,35 1,50 - 0,04 1,50 16,00

18,000,200,60 -

14516 0,08 0,015 0,70 0,501,50 0,04 1,50 10,00

12,00 - -

14520 0,025 0,015 0,50 - 0,04 0,50 16,0018,00 - -

14568 0,09 0,015 0,70 6,507,80 0,04 1,00 16,00

18,00 - -

14570 0,08 0,150,35 1,00 8,00

10,00 0,04 2,00 17,0019,00 0,60 -

ACEROS PARA HERRAMIENTAS

Tipo Características

Al carbono

Son los aceros que no contienen otro elemento nada más que hierro y car-bono; se emplean para herramientas que se pueden afilar y forjar, dándo-les forma, para luego templarlas.No sirven para trabajar materiales duros, pues las velocidades de corteque soportan son pequeñas, pero tienen la ventaja de que con herramien-tas de forma pueden trabajar metales blandos, como los aluminios,cobres, latones, etc.

Rápidos

Son los aceros que contienen otros metales, como el Co y el W, que les danpropiedades especiales, son más caros que los aceros al carbono; este tipode aceros soportan velocidades de corte y avance bastante altas, trabajanmateriales más duros que los aceros al carbono, y pueden llegar a sopor-tar unos 500 a 600 ºC sin destemplarse (no pierden su poder de corte).Son muy empleados en las máquinas de tornos y máquinas automáticaspara el mecanizado de pequeñas series.

AleadosSon los aceros empleados para herramientas de corte por golpe, comotroqueles, que necesitan mucha tenacidad (resistencia al golpe) y durezapara que puedan cortar los materiales.

Especiales

Estos aceros considerados como especiales son los que forman los con-glomerados metálicos, son enormemente duros pero son poco tenaces(frágiles), pues parten por choque con la pieza a mecanizar. Se emplean enforma de plaquitas de corte intercambiables, no son afilables, aguantanaltas temperaturas de corte.

Hoy día en el mecanizado de piezas se exigen cada vez velocidades de corte másgrandes y tiempos de mecanizado más cortos, por lo tanto el empleo de este tipo deherramientas está limitado a materiales blandos.

Aceros rápidos para herramientas: Se denominan aceros rápidos aquellos acerosaleados que además de la composición de Fe y C, contienen otros elementos que mejo-ran sus propiedades, generalmente las de corte, y se alean según necesidades técnicas.

Estos aceros tienen la ventaja de que pueden trabajar cortando material a unasvelocidades de corte bastante altas y aguantan temperaturas de hasta 500 ºC sin des-templarse, con lo cual son aceros que tienen una gran aplicación en la fabricación deherramientas de corte.

Pueden entrar varios elementos en la aleación de estos aceros dándoles las propie-dades requeridas para los distintos tipos de herramientas; los elementos que entran aformar parte en su composición son:

• Cromo (Cr), que aumenta la resistencia a la oxidación del acero (herramienta) yaumenta la temperatura de corte.

• Tungsteno (Tg), aumenta la dureza del acero y la resistencia al desgaste.• Molibdeno (Mo), le da al acero unas propiedades parecidas a las del tungsteno,

pero más enérgicas.• Vanadio (V), aumenta la resistencia al desgaste y por lo tanto aumenta la dura-

ción del filo de la herramienta.• Cobalto (Co), este elemento se combina muy bien con el carbono, empleándo-

se para los aceros de alto rendimiento.Los tratamientos térmicos que se les da a estos tipos de aceros son muy enérgicos

y requieren un estudio aparte. Hay una gran diversidad de ellos y templan alrededorde los 1.200 ºC.

Aceros rápidos al cobalto: Son aceros cuya cantidad de cobalto que entra a for-mar parte en su composición está comprendida entre un 5 y un 14%.

Estos aceros son un poco especiales y se les conoce con el nombre de aceros alcobalto. Sus propiedades fundamentales son que soportan bien el calor y la erosióndel corte; se pueden afilar con cierta comodidad dándole la forma y los ángulosrequeridos a la herramienta que se necesita.

Aceros aleados para herramientas: Son los aceros empleados para herramientasde corte por golpe, como son los punzones de troqueles, que necesitan mucha tena-cidad (resistencia al golpe) y dureza para que puedan cortar los materiales mediantegolpe sin romperse.

Aceros especiales para herramientas: Estos aceros considerados como especialesson los que forman los conglomerados metálicos; son enormemente duros pero son poco tenaces (frágiles), pues parten por choque con la pieza a mecanizar. Seemplean en forma de plaquitas de corte intercambiables, no son afilables, aguantanaltas temperaturas de corte.



ACEROS ALEADOS PARA HERRAMIENTAS (UNE 36018)


COMPOSICIÓN en %Aplicaciones

C S Si Ni P Mn Cr Mo V W

124XX 1,101,20 0,020 0,10

0,30 - 0,025 0,200,40 - - - 0,90

1,10 Útiles de corte,trabajos en frío,matrices, etc.

Herramientas demáquinas. Herra-mientas de cortepara materiales

duros.

128XX 0,550,62 0,020 1,70

2,20 - 0,025 0,701,00

0,200,35

0,300,50

0,100,30 -

127XX 0,400,50 0,020 0,10

0,403,804,30 0,025 0,15

0,451,201,50

0,150,35

0,050,15 -

126XX 0,550,65 0,020 0,80

1,10 - 0,025 0,150,45

0,901,20 - 0,10

0,301,602,30

Aceros elásticos: En este grupo de aceros entran todos aquellos dedicados a lafabricación de muelles, resortes, ballestas y todos los elementos que deben de tenerelasticidad, pues deben de tener una deformación al aplicarles una fuerza y una vezque cesa dicha fuerza deben de recuperar su estado original.

Los más significativos son:

Fundiciones: Son aleaciones de hiero y carbono, cuyo contenido de carbonoestá entre el 2 y el 6%; tienen propiedades particulares, y se emplean para grandespiezas, como bancadas de máquinas, soportes de elementos mecánicos, bloques demotores de coches, etc. También se emplean estos materiales para la obtención depiezas pequeñas que salen directamente de fundición y luego mediante un peque-ño mecanizado se obtiene la pieza final, como bombas de agua, cajas de engrana-jes, etc.

Hay varios tipos de fundiciones, según el contenido de carbono y sus aplicacio-nes, las más empleadas son:


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ACEROS DE GRAN ELASTICIDAD (UNE 36015)


COMPOSICIÓN en %Aplicaciones


F 1410 0,720,85 0,035 0,15

0,40 - 0,035 - - - -

Para muelles, ballestas,cuerdas de piano, válvu-las y piezas de automóvilque deban de tener cierta

elasticidad.

F 1430 0,480,55 0,035 0,15

0,40 - 0,035 - 0,901,20 - 0,10

0,20

F 1431 0,520,59 0,035 0,15

0,40 - 0,035 - 0,600,90 - -

F 1441 0,570,64 0,035 1,50

2,00 - 0,035 - - - -

F 1442 0,570,64 0,035 1,70

2,20 - 0,035 - 0,250,40 - -

F 1460 0,480,56 0,035 0,15

0,40 - 0,035 0,150,25 - 0,15

0,250,070,12

FUNDICIONES

TIPO CARACTERÍSTICAS APLICACIONES

FUNDICIÓNBLANCA

• Su color de rotura es blanco

• El carbono de su aleación estádisuelto

• Es más dura que la fundición gris

• Se mecaniza mal, es dura

• Se emplea para la obtención depiezas de 2ª fusión

• También se emplea para obteneraceros

FUNDICIÓNGRIS

• Su color de rotura es gris

• Es muy mecanizable

• Tiene baja temperatura de fusión

• Es soldable

• El carbono está en forma de láminas

• Es la más empleada de todas

• Cuando se mecaniza da polvo

• Se emplea para bancadas de máquinas

• Obtención de piezas de motorescomo los bloques.

• Para cerrajería artística

• También se emplea para la obten-ción de acero

FUNDICIÓNMALEABLE

• Es muy dúctil y maleable

• Una vez solidificadas las piezas se les da un tratamiento térmico

• Es una de las más baratas de obtener

• Es muy fusible

• Tiene una gran aplicación en laobtención de pequeñas piezas pormoldeo

• Objetos decorativos

Las fundiciones grises son las más empleadas por su facilidad de manejo y su fácilmaquinabilidad, pues son bastante mecanizables dentro de unos límites; admiten eltaladrado, roscado, se cortan bien con herramientas de poco ángulo de corte y la viru-ta que dan es polvo, no sacan viruta continua como el acero.

Tratamientos térmicosSe conoce con el nombre de tratamientos térmicos, a unos tratamientos que se les

aplica generalmente a los aceros con el fin de mejorar sus propiedades técnicas. Ladiferencia de los aceros está en su composición, aleación y tipo de tratamiento quese le da, así como de los efectos que queremos conseguir en dicho acero.

Aun siendo de la misma composición podemos variar sus propiedades mediantelos tratamientos térmicos.

Estos tratamientos lo que hacen es modificar la estructura de los granos que for-man los aceros, y al modificar dichas estructuras lo que obtenemos son:

• Aceros más duros y tenaces.• Facilidad de mecanizado en los materiales.• Obtener más resistencia al desgaste.

Según los casos, el material o el trabajo que vaya a realizar la pieza que tratamosemplearemos un tipo de tratamiento u otro según nos interese.

El tipo de tratamiento a dar a una pieza nos lo define el material del que está fabri-cada dicha pieza y las exigencias de trabajo para la cual se fabrica.

Para ello debemos de conocer lo que es la estructura de un acero.

Estructura de un acero: Estructura es la distribución en que se encuentran loscomponentes que forman el acero. Si cogemos una barra de acero, la rompemos y laobservamos con un microscopio metalográfico, veremos que está formado por unosgranos cuya estructura es cristalina, y que el orden, la forma y el tamaño obedece alos distintos tipos de materiales (aceros). A esos granos les llamamos redes cristali-nas o estructura cristalina de un determinado material.

Si cortamos un trozo de acero, lo pulimos y lo observamos al microscopio, lo queveremos son unos granos iguales a los de la figura.

Ya hemos comentado que un acero es una aleación de hierro y carbono, y que ésteestá disuelto en el hierro, formando así los cristales de la aleación del acero.

Si calentamos ese barra de material a una temperatura determinada y a continua-ción la enfriamos más o menos rápidamente, veremos que los tamaños de los granosy sus características se modifican. A estas modificaciones previstas y calculadas deantemano le llamamos tratamientos térmicos. Figura 2.5.1.

Diagrama hierro – carbono: El diagrama hierro-carbono estudia la composicióny formación de los aceros de forma que en la composición de los aceros entran a for-marlos una serie de elementos que se llaman constituyentes.

Estos elementos juegan un factor importante en los aceros y en los tratamientostérmicos que éstos reciben, pues sufren transformaciones, siendo capaces de modifi-carles y darles a los aceros propiedades particulares.

Estas transformaciones están en función del contenido de carbono que tenga elacero y de la temperatura a la que se le someta.

En el gráfico (figura 2.5.2) mostrado a título informativo y de forma general, se expo-nen las formaciones de los distintos componentes, los cuales más abajo se definen.

Constituyentes de los aceros: Un acero, aun siendo de la misma composición yteniendo la misma proporción de carbono, no siempre tiene los mismos constituyen-tes, pues éstos varían según la temperatura de calentamiento y enfriamiento (puntoscríticos de calentamiento y enfriamiento), pues según va variando la temperatura, y la

2.5



Figura 2.5.1. Estructura del acero.

Figura 2.5.2. Diagrama hierro-carbono.

ºC

1.100 ºC

700 ºC

500 ºC

FERRITA ESTADO LÍQUIDO

AUSTENITA

AUSTENITAY FERRITA

FERRITA YPERLITA

ACERO

PERLITAYCEMENTITA

FUNDICIÓN

AUSTENITACEMENTITALEDEBURITA

0,5 1 2 3 4 % Carbono

1.500 ºC

velocidad de enfriamiento, aparecen y desaparecen nuevos constituyentes, los cualesle dan ciertas propiedades y características; si estos constituyentes los miramos almicroscopio se puede apreciar que forman los granos y estructura de forma distinta.Se conoce con el nombre de constituyentes de los aceros a los tamaños de granos queentran en su composición, los más importantes se describen a continuación.

Cementita: Es un carburo de hierro (C Fe3) cuyo contenido de carbono está entreel 6,67% y 93,33% de hierro. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros.

Ferrita: Es el hierro casi puro (Fe) y puede contener otros elementos como impu-rezas, el fósforo y el azufre; es el más blando de todos los constituyentes. Es muytenaz. En el dibujo podemos ver la estructura que presenta un acero conteniendo per-lita, visto al microscopio metalográfico. Figura 2.5.3.

Perlita: Es un constituyente que está formado por mezcla de hierro y carburos dehierro (cementita con un 13,5% y perlita con un 86%). Contiene un 0,9% de carbo-no y es el más resistente al desgaste. Figura 2.5.4.

Cuando la formación es de ferrita y perlita, veríamos este tipo de estructura en unacero visto al microscopio; obsérvese que el carbono que contiene no pasa del 2%.

Austenita: Es un constituyente que está en todos los aceros, pues su cantidad decarbono puede variar del 0,5% al 1,65%; dada esta circunstancia es un componenteque se encuentra de forma variable, aunque todos los aceros tienen austenita enmayor o menor medida. Se obtiene generalmente enfriando rápidamente, es resisten-te al desgaste.

Martensita: Es el constituyente típico de los aceros templados, se obtiene porenfriamiento rápido de los aceros cuando están calientes; su contenido de carbono esdel 1%. Es una solución de ferrita y cementita. Después de la cementita está valora-do como el constituyente más duro que entra en la composición de los aceros.

Temple: El temple es uno de los principales tratamientos térmicos y lo que hacees disminuir y afinar el tamaño del grano de la aleación del acero, aumentando ladureza de las piezas del taller.

Se basa en calentar una pieza a una temperatura entre 600 ºC y 800 ºC y luegoenfriarla rápidamente, controlando el tiempo de calentamiento y de enfriamiento.

Debemos de tener en cuenta que al aumentar la dureza disminuye la resiliencia, esdecir la rotura por choque, las piezas se hacen más frágiles, pero también aumenta laresistencia al desgaste; este dato es muy interesante para piezas que deban de estarsometidas a grandes rozamientos o esfuerzos de desgaste. El templado de piezas esmuy empleado en la matricería de corte.

En el templado de las piezas debemos de tener en cuenta varios factores, como:

Calentamiento: Calentar un acero para darle un tratamiento de temple no es cosafácil, pues requiere un tiempo adecuado y deberá dejarse que el calor caliente toda lapieza, es decir que el corazón de la pieza tenga la misma temperatura que la superficie.

Generalmente hay una fase de precalentamiento y luego una fase de calentamien-to; cuando la pieza a templar requiere cierta importancia, se suelen emplear hornosde calentamiento, los cuales controlan el tiempo y la temperatura, pues van equipa-dos con aparatos de relojería y pirometría.

Enfriamiento: Una vez que la pieza la tenemos caliente a la temperatura calcula-da, se enfría hasta llegar a temperatura ambiente. Pero esto tiene también sus parti-cularidades, puesto que de la velocidad de enfriamiento depende el tamaño de granofinal que va a tener dicha pieza y su dureza adquirida.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TEMPLE

La composición del acero a templar, su % de CLa temperatura de calentamiento y el tiempo de calentamientoLas velocidades de enfriamiento y los líquidos a temple donde se enfría la pieza


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Figura 2.5.3. Ferrita.

Figura 2.5.4. Perlita.

Ferrita

Perlita

Acero de 0,2% C

Si el enfriamiento es más rápido de lo establecido, los tamaños de los granos sehacen demasiado grandes, haciéndose la pieza templada muy frágil y quebradiza, alextremo de no poderla emplear para lo que ha sido diseñada.

Si el enfriamiento es demasiado lento, los granos del material se quedan comoestán antes del calentamiento, no sirviendo el temple para nada, pues el material noadquiere las propiedades de dureza previstas en el tratamiento.

Líquidos para templar: Como hemos expuesto anteriormente vemos que la partede enfriar la pieza de forma adecuada es la parte fundamental de este tratamiento.

Podemos enfriar las piezas en agua, es un líquido barato y además enérgico, peropresenta problemas de dar demasiada dureza por rapidez de enfriamiento, oxidacióndel acero, afinidad con el oxígeno, etc.

También podemos emplear líquidos que ralenticen el enfriamiento, pero entoncestendremos el efecto contrario.

Por ello y dada la importancia que tiene el poder enfriar una pieza a la velocidadadecuada, tenemos líquidos especiales a tal efecto, y según la necesidad de dar ungrado de temple, así tendremos la composición del líquido adecuado a la velocidadde enfriamiento. Los fluidos más comunes son:

Enfriamiento por inmersión: Es uno de los sistemas más empleado en los talleresy empresas pequeñas. Consiste en un depósito el cual contiene el baño de inmersióncon la composición adecuada, en el cual se va a meter la pieza una vez calentada.

La pieza deberá de bañarse de forma que entre siempre en vertical, moviéndose en elbaño de forma que no se caliente solo el líquido que hace contacto con la pieza, sino contodo el baño, adquiriendo éste una temperatura uniforme en toda la masa líquida.

En el caso de que el baño sea un aceite, éste deberá de tener el punto de inflama-ción lo suficientemente alto para que no arda.

La cesta donde se metan las piezas a templar debe de estar taladrada con el fin deque el líquido de temple moje las piezas lo más rápidamente posible y lo más unifor-me (ver figura 2.5.5).

Características generales del temple:• Es el tratamiento más importante.• Aumentará la dureza de toda la pieza de acero.• Hace al acero más frágil.• La temperatura de calentamiento está entre los 900 ºC y los 1.200 ºC.• El enfriamiento es rápido.• Si el temple es muy enérgico la pieza se agrieta.• Los medios de enfriamiento son agua, aceite y sales.Horno de temple: Los hornos para calentar las piezas del taller y poderlas tem-

plar, revenir, etc., son cajas metálicas que en su interior llevan una pared de ladrillosde arcilla refractaria de un espesor considerado para evitar pérdidas de calor.

Los más comunes tienen una resistencia eléctrica alrededor del horno, la cualalcanza la temperatura de temple que necesitamos. Llevan un reloj programable parapoder determinar el tiempo de calentamiento y de enfriamiento que necesitamosemplear en el tratamiento térmico propuesto.

LÍQUIDOS PARA TEMPLAR

REFRIGERANTE MATERIAL A TEMPLAR

Agua acidulada Aceros al carbono

Aceites de colza Aceros al carbono(herramientas)

Sales fundidas Aceros rápidos

Aire caliente Engranajes y levas



Figura 2.5.5. Cesta para templar.

Dispone de un pirómetro que nos da la temperatura alcanzada por el horno. Figu-ra 2.5.6.

Revenido: El revenido es un tratamiento que tiene como finalidad reducir las ten-siones internas de los aceros después de un tratamiento enérgico, como es el temple;reduce las grietas que se puedan generar en el temple o al mecanizar la pieza por gol-pes, pues reduce su fragilidad.

Generalmente es un tratamiento que se les da a los aceros después del temple yconsiste en calentar el material a una temperatura relativamente baja y dejarlo enfriarmuy lentamente.

Es el caso de las piezas que templadas en el taller, para reducir su fragilidad ymecanizarlas mejor, las calentamos a unos 250 ºC y luego las dejamos enfriar muylentamente entre cenizas.

Características generales del revenido:

• Es un tratamiento que se da después del temple.• Se da este tratamiento para ablandar el acero.• Elimina las tensiones internas.• La temperatura de calentamiento está entre los 300 ºC, para los aceros al carbo-

no, y los 500 ºC, para los aceros rápidos.• El enfriamiento puede ser al aire o en aceite.• Se suele aplicar a las herramientas.

Recocido: El recocido es un tratamiento térmico que tiene como finalidad ablan-dar los materiales después de un proceso de elaboración generalmente en frío.

Con el recocido los materiales se hacen más blandos, perdiendo la dureza yhaciéndose más resistentes a la rotura por choque, por lo tanto se pueden moldearmejor, se hacen más maquinables.

El sistema es calentar la pieza a temperaturas relativamente bajas, alrededor de los400 ºC según materiales, y enfriarlos lentamente, con el fin de que el grano queforma su estructura se ablande y elimine sus tensiones internas.

Características generales del recocido:

• Se emplea para ablandar los aceros.• Se obtienen aceros muy mecanizables.• Evita la acritud.• La temperatura de calentamiento está entre 600 y 700 ºC.• El enfriamiento es lento.

Normalizado:

Tiene por objeto darle al acero un tratamiento con el fin de que las característicasdel acero queden consideradas como normales.

Es un tratamiento que se suele dar al acero después del temple. Es muy parecidoal recocido, y se basa en calentar el acero a temperaturas bajas y dejarlo enfriar atemperatura ambiente.

Características generales del normalizado:

• Se da al acero para afinar su estructura.• Elimina las tensiones internas.• Generalmente se aplica a las piezas que han sido forjadas o laminadas.• La temperatura de calentamiento está alrededor de los 500 ºC.• El enfriamiento suele hacerse al aire.• Sólo se aplica a los aceros al carbono.

Cementación: La cementación es un tratamiento dado a los aceros cuyo conteni-do de carbono no sobrepase el 0,2%, generalmente sólo se aplica a los aceros al car-bono, y tiene por objeto endurecer la superficie del acero, permaneciendo el centrode la pieza con su estructura original.


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Figura 2.5.6. Horno de temple.

Pirómetro Reloj

Resistenciaeléctrica

L. refractario

Pieza a calentar

Este tratamiento se emplea para piezas que deban de soportar esfuerzos de rozamien-to en sus superficies, aumentando así la resistencia al desgaste, y además como elinterior de la pieza mantiene su estructura también soporta los golpes mejor.

Se realiza calentando la pieza a la temperatura adecuada, generalmente a unos 800 ºC, y añadiendo sustancias cementantes que aportan carbono, las cuales sedisuelven formando una capa en su superficie que al enfriar la pieza se cristalizandándole dureza.

Los productos cementantes pueden ser líquidos, sólidos y gaseosos; emplearemosel producto cementante adecuado en función del espesor que necesitemos dar a lasuperficie de la pieza a tratar y del trabajo que vaya a realizar después.

Generalmente todos los productos cementantes son altamente tóxicos, debiendoextremar las precauciones en la práctica de este tratamiento.

Después de la cementación se suele dar un tratamiento de temple.

Características generales de la cementación:• Endurece la superficie.• No le afecta al corazón de la pieza.• Aumenta el carbono de la superficie.• Su temperatura de calentamiento es alrededor de los 900 ºC.• Se rocía la superficie con polvos de cementar (productos cementantes).• El enfriamiento es rápido.

Nitruración: La nitruración es un tratamiento basado en endurecer la superficiedel acero a tratar a niveles muy altos.

Su fundamento es calentar la pieza alrededor de 500 ºC y cuando alcanza la tem-peratura se trata con una corriente de amoniaco, la cual reacciona en su superficieconsiguiéndose así durezas muy elevadas. Este tipo de tratamiento requiere un estu-dio especial, pues hay que realizarlo en hornos especiales.

Características generales:• Endurece la superficie de la pieza.• Aumenta el volumen de la pieza.• Se emplean vapores de amoniaco.• Las piezas a tratar pueden están sometidas a vapor entre 50 y 90 horas.• Las piezas no requieren ningún otro tratamiento.

Cianuración: Es un tratamiento térmico que tiene por objeto endurecer la super-ficie de un acero mediante corrientes de nitrógeno, es muy práctico y se consiguendurezas superficiales muy buenas, aunque poco profundas, pues el tratamiento notiene mucha penetración.

La temperatura de calentamiento está entre los 800 ºC y los 900 ºC, y el baño sueleser a base de cianuros (elementos muy venenosos).

Este tratamiento se da a los aceros que de alguna forma deban de tener el corazónblando (centro de la pieza) y la superficie muy dura.

Características generales de la cianuración:• Es una variante de la cementación.• En su tratamiento se emplean sustancias sumamente tóxicas.• Es menos enérgico que la cementación.

2.5.1 Las temperaturas de los tratamientos térmicosDada la importancia que tiene en un tratamiento térmico la temperatura y sus velo-

cidades de calentamiento y de enfriamiento, debemos de tener muy claro estos con-ceptos, pues el éxito en un tratamiento térmico está en el control de las temperaturas.



Forma de medir las temperaturas: Cuando trabajamos con temperaturas bajas,(hasta 200 ºC) éstas las medimos con los termómetros conocidos por todos, perocuando se trata de medir temperaturas altas, como es el caso del tratamiento de los aceros, los termómetros se nos quedan pequeños en su escala, y tenemos queemplear otros aparatos de medida cuya capacidad de control de temperaturas seamayor, a estos aparatos les llamamos PIRÓMETROS.

Estos aparatos son capaces de medir temperaturas que van generalmente desde los200 ºC hasta los 3.500 ºC (los convencionales del taller). Hay diversos modelos enla industria, pero los más comunes están basados en la dilatación de metales (llama-dos termopares) o en la captación de energía radiante que emite la pieza calentada(llamados ópticos).

Los pirómetros termopares se fundamentan en dos metales soldados de distintocoeficiente de dilatación, que al ser calentados, un equipo eléctrico establece susdiferencias de potencial y las lleva a una escala graduada en grados centígrados, lacual nos indica la temperatura alcanzada.

Los pirómetros ópticos se basan en la intensidad luminosa que emite el foco decalor y por comparación lo lleva a una escala, la cual nos indica la temperatura alcan-zada.

Estos equipos van incorporados en los hornos o muflas de temple, para el trata-miento de los aceros.

Velocidad de enfriamiento: Es el calor que pierde una pieza calentada a la tem-peratura de tratamiento térmico (Tc), hasta que llega a alcanzar la temperaturaambiente (Tf), medida en ºC / minuto.

Dada la importancia que tiene el enfriamiento de las piezas después de los trata-mientos térmicos es necesario calcular su tiempo de enfriamiento, pues debemos detener en cuenta que un enfriamiento muy rápido o inadecuado, puede fisurar la piezao dejarla demasiado dura, lo cual haría que pierda tenacidad, y esto lo hacemosmediante:

Siendo:

Ve = Velocidad de enfriamientoTc = Temperatura de calentamiento Tf = Temperatura finalt = Tiempo en segundos

Mezcla de masas líquidas: En los tratamientos térmicos como hemos visto se pue-den mezclar diversos líquidos para el enfriamiento de las piezas, líquidos que cada unole aporta propiedades durante el enfriamiento, y conseguir velocidades de enfriamien-to adecuadas a las características del temple que queremos proporcionar, así comotambién debemos de saber cómo se cede calor de un cuerpo a otro y cómo se alcan-zan las temperaturas de equilibrio.

Las fórmulas abajo indicadas nos ayudan a calcular este tipo de baños de enfriamien-to a través de los calores específicos de las masas líquidas.

1º Cuando mezclamos dos masas líquidas o cuerpos de igual calor específico adistintas temperaturas, se ceden calor el uno al otro, y la temperatura de equilibrio laobtenemos mediante:

(M × t) + (M’ × t’)Te = --------------------------------------------

M + M’

Tc – TfVe = ----------------------

t


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Siendo:

Te = Temperatura de equilibrioM = Masa del 1º cuerpoM’ = Masa del 2º cuerpot = Temperatura del 1º cuerpot’ = Temperatura del 2º cuerpo

Tenemos 5 litros de aceite de temple a 300 ºC y necesitamos rebajar sutemperatura a 220 ºC.

¿Qué cantidad de aceite necesitamos aportar a temperatura ambiente (20 ºC) paraconseguir dicha temperatura?

Siendo M el aceite a aportar la despejamos de la fórmula general.Te (M + M’) = (M × t) + (M’ × t’) TeM + TeM’ = Mt + M’t’TeM – Mt = M’t’ – TeM’220M – 20M = (5 × 300) – (220 × 5)200M = 400M = 400 / 200 = 2 litros sería la cantidad a añadir de aceite.

2º Cuando mezclamos dos masas de distinto calor específico entonces la fórmulaque debemos emplear para calcular la temperatura de equilibrio será:

Siendo:

c = Calor específico del primer cuerpo

c’ = Calor específico del segundo cuerpo

Materiales no férricosLlamamos materiales no férricos a aquellos materiales que bien los encontramos de

forma simple, o aleados con otros metales sin que entre a formar parte en su aleaciónel hierro. Muchos elementos no férricos son de mucha importancia en las industriassiderometalúrgicas, pues ésta los emplea de forma muy variada, generalmente alea-dos entre sí, con el fin de obtener materiales de unas características determinadas(según necesidades industriales), satisfaciendo técnicamente las características de losartículos o productos que dicha industria necesita. Los más importantes son:

Aluminio: El aluminio es un material de color grisáceo, buen conductor del calory de la electricidad, es muy abundante en la naturaleza; sus características más inte-resantes para los talleres siderometalúrgicos son: símbolo químico: Al. Punto defusión: 660 ºC. Peso específico: 2,7. El mineral del que se obtiene es la bauxita.

Las aplicaciones más importantes son en carpintería metálica por su resistencia ala corrosión, su belleza, su fácil manejabilidad, pues es dúctil y maleable, por lo quese trabaja con relativa facilidad. Es muy mecanizable y soldable.

También se utiliza en aleaciones con el hierro para obtener los duroaluminios,empleados en construcciones aeronáuticas y en piezas de fácil mecanización y quedeban de ser ligeras en peso.

2.6

(c × M × t) + (c’ × M’ × t’)Te = -------------------------------------------------------------

(c × M) + (c’ × M’)

Problema



Azufre: Es sólido, de color amarillo, mal conductor del calor y de la electricidad.Su símbolo químico es S. Su densidad es 2,03, y su punto de fusión está en los 114 ºC. En los aceros está considerado como impureza, y por lo tanto debe de estaren su composición por debajo del 0,05%. Aunque en algunos aceros aumenta sumaquinabilidad. Los aceros altos en azufre son muy poco soldables (presentan pro-blemas de fisuras).

Cinc: El cinc es un elemento que pertenece al segundo grupo del sistema periódi-co, su símbolo químico es Zn. Su punto de fusión es de 419 ºC y su peso específicoes de 7,14, su resistencia a la tracción es de 13-16 kg/mm², es de color blanco azula-do, y su mineral más importante es la blenda.

Es un metal que en contacto con el aire forma una película en su superficie de car-bonato básico que protege el interior del material, particularidad que se aprovechapara revestir otros metales de fácil oxidación.

Es dúctil y maleable, obteniéndose láminas finas en la industria. Se emplea en aleaciones con otros metales, como con el cobre, para obtener los latones (aleacio-nes de gran interés en los talleres del metal).

A 150 ºC se hace dúctil y maleable, pudiéndose trabajar con facilidad.

Cobalto: Es un metal que se obtiene de la esmaltina o cobaltina, es blanco brillan-te y entra a formar parte en las aleaciones de los aceros rápidos (aceros de corte) yaceros inoxidables (para usos industriales como cámaras frigoríficas, cuberterías,material clínico, etc.). Sus características más importantes son su punto de fusión alos 1.495 ºC, su densidad es de 8,7 y su símbolo químico es Co. En las aleaciones deaceros de corte con contenido alto de cobalto, aumenta la durabilidad del corte.

Cobre: El cobre es un metal de color es rojizo, es muy buen conductor de la elec-tricidad y del calor, se obtiene por electrólisis, se oxida formando una capa llamadacardenillo (muy tóxica), tiene muchas aplicaciones industriales, aunque casi nuncase emplea puro, se suele emplear aleado con otros metales que le dan resistencia ytenacidad, así como dureza.

Sus características más importantes son: Símbolo químico Cu. Temperatura de fusión1.085 ºC. Peso específico 8,9; tiene una resistencia a la tracción de 20-25 kg/mm². Elmineral del que se obtiene es la calcopirita.

Aleado con el estaño forma los bronces, materiales de mucha aplicación indus-trial, pues los bronces son materiales de fácil mecanización, y muy empleados paracasquillos, cojinetes y piezas que deban resistir rozamientos importantes, son muyresistentes al desgaste.

Aleado con el cinc forma los latones, aleaciones que también tienen muchas apli-caciones industriales. Los latones son materiales agrios pero de fácil mecanización,muy empleados para piezas que tengan que estar sometidas a rozamientos.

Cromo: Es un metal blanco muy brillante cuyo símbolo químico es Cr. Su puntode fusión está en los 1.600 ºC y su densidad es 7. Forma parte en las aleaciones delos aceros inoxidables y en los aceros duros. Una de las aplicaciones que tiene es pro-teger de la oxidación y darle belleza a otros materiales, dándoles un baño de cromoen su superficie (cromado). También entra a formar parte en las aleaciones de resis-tencias eléctricas.

Estaño: Su color es blanco grisáceo, su símbolo químico es Sn, y su temperaturade fusión es a los 232 ºC. Su peso específico es 7,28. Tiene una resistencia a la trac-ción de unos 8 kg/mm².

Es muy resistente a los agentes atmosféricos, resistiendo con facilidad la oxida-ción, propiedad que se aprovecha para la obtención de láminas para envolver alimen-tos. El mineral del cual se extrae es la casiterita.

Es un elemento muy empleado en soldaduras blandas, por su baja temperatura defusión. También interviene en numerosas aleaciones con otros metales, una de lasmás empleadas es aleado con el cobre con el cual forma los bronces, muy utilizadospara la fabricación de numerosas piezas mecánicas, como cojinetes, casquillos, etc.


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También se emplea para revestir metales que se oxiden con los agentes atmosfé-ricos, como el acero. Forma parte en las aleaciones de los metales antifricción.

Fósforo: Es un elemento sólido insoluble en agua, de color blanco, su símboloquímico es P, su punto de fusión son 44 ºC y su densidad 1,44. En las aleaciones delos aceros está considerado como impureza. Los aceros con alto contenido en fósfo-ro son poco soldables.

Molibdeno: Es un metal de color blanco brillante y de un punto de fusión alto,2.300 ºC, particularidad que se aprovecha para que entre a formar parte en la alea-ción de los aceros rápidos, aumentando su dureza y elevando el poder de corte conla temperatura. Su símbolo químico es Mo y su densidad 10,25.

Su principal aplicación es en la formación y aleaciones de aceros especiales,aumentando la dureza y la tenacidad.

Níquel: El níquel es un elemento químico de símbolo Ni, de color blanco brillan-te, cuyo punto de fusión está en los 1.455 ºC. Su peso específico es de 8,8. Su resis-tencia a la tracción está alrededor de los 50 kg/mm².

Es dúctil, maleable y ferromagnético; una de las propiedades más importantes esque resiste los agentes atmosféricos.

Es muy empleado en las aleaciones con otros metales para formar los aceros inoxi-dables; se emplea en todo tipo de industrias, desde laboratorios químicos, instrumen-tación médica, hasta en las industrias siderometalúrgicas para la construcción dedepósitos que tengan que contener elementos corrosivos, decoración de paredes, etc.

También se emplea en baños galvánicos para obtener piezas niqueladas, evitandoasí la oxidación de las piezas.

Plomo: Es un elemento de color gris azulado mate, su símbolo químico es Pb, supunto de fusión está en 327 ºC. Es uno de los materiales que más pesa, pues su pesoespecífico es de 11,34. Sus vapores son muy tóxicos. El mineral más importante parasu obtención es la galena.

Es mal conductor del calor y la electricidad, sin embargo es poco dúctil y muymaleable, tiene la propiedad de oxidarse superficialmente pero la capa de oxidaciónsuperficial hace que no penetre en el interior del material, propiedad que se emplea-ba para la instalación de cañerías de conducción de agua.

Es muy empleado en aleaciones con otros materiales para darles tenacidad, tam-bién se emplea en soldaduras blandas. En la preparación de pinturas antioxidantes,en las aleaciones de los materiales antifricción, etc.

Silicio: No se encuentra libre en la naturaleza, pero se obtiene a través de las are-nas y cuarzos. Su símbolo químico es Si, su densidad 2,3, y su temperatura de fusiónestá en los 1.475 ºC.

Entra a formar parte de los aceros aleados especialmente en la formación de losaceros elásticos (muelles y resortes). Las empresas siderometalúrgicas lo empleanpara la fabricación de muelas de esmeril, lijas, etc.

Vanadio: El vanadio es un metal blando y dúctil que entra en la composición delos aceros rápidos y los llamados de metal duro, pues forma carburos. En los acerosque lo contienen aumenta la dureza de su superficie en el temple. Su símbolo quími-co es V.

Wolframio: No se encuentra libre, se obtiene del mineral llamado wolframita, esduro y de un elevado punto de fusión, 3.400 ºC. Fundamentalmente se emplea en lasaleaciones de los aceros duros, y en la fabricación de aceros especiales; tambiénentra a formar los llamados carburos metálicos. Su símbolo químico es W y su den-sidad 19,2.

Cuadro comparativo de las características de los materiales del taller: Con elfin de tener una visión general y comparativa de las características técnicas más sig-nificativas de los materiales que más empleamos en el taller tenemos el cuadrosiguiente:



Aleaciones de materialesComo hemos visto, los materiales que empleamos en el taller por sus característi-

cas difícilmente se pueden emplear en estado puro, sin embargo aleados con otrosmateriales se obtienen propiedades y características que sí que satisfacen las necesi-dades técnicas que la industria exige.

Es por lo que vamos a ver las aleaciones más importantes empleadas en la meca-nización de piezas y construcciones metálicas.

Bronces: Son aleaciones fundamentalmente formadas por el cobre y estaño en lasque predomina el cobre como elemento fundamental, aunque pueden tener otrosmetales, como el cinc, fósforo y plomo.

Estas aleaciones tienen las características de ser fáciles de mecanizar, resistir gran-des rozamientos al desgaste, y generalmente moldean bien; en el cuadro siguientevemos sus características y aplicaciones más significativas.

2.7


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CARACTERÍSTICAS COMPARATIVAS DE LOS MATERIALES DEL TALLER

ELEMENTO Símbolo químico

Punto de fusión ºC

Dureza Brinell

Resistencia Tra. kg/mm² Aplicaciones más comunes

Acero Fe+C+.... 1.500 200 50 Fabricación de piezas

Aluminio Al 658 35 16 Carpintería metálica

Bronce Cu+Sn 920 150 70 Cojinetes

Cinc Zn 420 48 Revestimientos de piezas

Cobalto Co 1.495 150 25 Aleaciones de aceros

Cobre Cu 1.080 75 25 Conductor eléctrico

Cromo Cr 1.800 1.000 Aleaciones inoxidables

Estaño Sn 232 18 2,5 Soldaduras blandas

Fundición Fe+C 1.300 200 Piezas de moldeo

Hierro Fe 1.535 60 25

Latón Cu+Zn 900 100 Piezas de decoración y cojinetes

Magnesio Mg 1.240 35

Molibdeno Mo 2.625 200

Níquel Ni 1.452 170 45 Aleaciones inoxidables

Plomo Pb 327 7 1,5

Vanadio V 1.720 Aleaciones de aceros

Wolframio W 3.400 700 110 Aleaciones de aceros

BRONCES

Características Aplicaciones

Bronces fucustán:Aleación cuyo contenido está comprendidoentre el 88% y el 90% de Cu y el 12% y el10% de Sn.Son aleaciones duras y tenaces.

•• Mecanización de engranajes.•• Fabricación de piezas de cierta calidad

mecánica. •• Accesorios para maquinaria.•• Para piezas que deban resistir grandes

esfuerzos.

Bronce fosforoso:Cuyo contenido de fósforo está entre el 0,3 yel 0,5%. Son los llamados bronces ordinarios.Mejora la resistencia al desgaste y la mecánica.

•• Mecanización de engranajes.•• Casquillos.•• Piezas de decoración.

Bronces de campanas:Que tienen un 18 a 22% de Sn.Son duros y resisten la deformación en frío.

•• Se emplean para la fundición de campanas.•• También se mecanizan casquillos y cojinetes.•• En láminas se emplean para decoración.

Latones: Son aleaciones de cobre y cinc, en las que predomina el cobre como ele-mento principal, aunque también pueden contener otros elementos, como el plomo.Sus aplicaciones son muy variadas, desde la fabricación de casquillos hasta piezas dedecoración, pasando por piezas de bisutería, pule muy bien, dándole un aspecto debelleza a las piezas de decoración.

Aleaciones del aluminio: El aluminio es un metal blando y muy ligero que casino se puede emplear en estado puro por su baja resistencia mecánica; la industria loemplea aleado con otros metales para obtener piezas con la resistencia y propiedadesque la industria necesita.

Generalmente las aleaciones del Al se llaman aleaciones ligeras por su poco pesoy sus grandes aplicaciones están en las industrias de aviación, industrias automovi-lísticas, carpintería metálica, etc.

Las aleaciones más comunes del aluminio suelen contener metales como el Cu, Si,Zn, Mg.

En la tabla se reflejan algunos de los más interesantes; se pone el contenido en %de los elementos más importantes que entran en su composición.



BRONCES


Bronces de aluminio:Que pueden contener hasta un 12% de Al.

•• Son resistentes a la corrosión.•• Se trabajan con facilidad.•• Se obtienen piezas de decoración.

Bronces especiales:Son aleaciones que contienen otros elemen-tos, como berilio y cinc, los cuales le dan pro-piedades especiales, como:Resistencia a la corrosión, conductibilidadeléctrica, elasticidad, etc.

•• Se obtienen conductores eléctricos.•• Elementos de maquinaria eléctrica.•• Engranajes de relojería por su resistencia a

la corrosión.

LATONES

Aleación Aplicaciones

Latones de forja:Son aleaciones en que el contenido de Znestá comprendido entre el 35 y el 40% ytambién contienen pequeñas cantidades deplomo (1 al 4%).

•• Fabricación de engranajes, piezas de relo-jería; por su fácil mecanización se utilizanpara trabajos de torno de grandes series.

•• Fabricación de piezas que deban batirse amano, como objetos decorativos.

•• Obtención de perfiles laminados y calibrados.

Latones de alta resistencia:Generalmente contienen entre un 25 y un35% de Zn y además contienen otros elemen-tos, como Fe (0,5 a 1,2%), Al (1,2 a 5%) y Mn(0,4 a 3%).

•• Piezas sometidas a grandes desgastes yrozamientos.

•• Fabricación de piezas que deban estarsometidas a la corrosión.

•• Piezas de aplicaciones marinas, comobombas de agua, etc.

Latones especiales:Se consideran latones especiales a los quecontienen en su aleación Fe y Mn. En estasaleaciones el Cu está entre el 70 y el 90%.

• Se emplean para soldaduras blandas,como hierro, cobres y latones.

ALEACIONES DEL ALUMINO


L-211 Falcu 10 (contenido de Cu 10%) Para cables y culatas de motores; es de fácil mecani-zación.

L-231 Fualmag 10 (Cu 0,2%, Mg 10%)Piezas que tengan contacto con el agua del mar.Obtención de piezas de alta resistencia mecánica.

L-257 Fualsimag (Mg 0,6%, Si 9%) Para la obtención de piezas resistentes a la corrosión.

Otras aleaciones de interés: En las industrias mecánicas se emplean todo tipo dealeaciones, unas con más aplicaciones y otras con menos; podríamos tratar en uncapítulo aparte sólo las aleaciones, pero por mencionar algunas de interés y másempleadas tenemos las:

Aleaciones de metal antifricción: Empleadas especialmente en automoción paralos cojinetes de bielas, que por su forma de trabajo, son aleaciones que deben de tener unas características específicas, deben de tener un componente duro en laaleación, que les dé la resistencia adecuada al desgaste, y un componente blando queles dé el acoplamiento al eje que se ajusta. Los principales componentes en estas aleaciones son el plomo, estaño, cobre, cadmio. Estas aleaciones deben de resistirtambién elevadas temperaturas de funcionamiento.

Otros materiales empleados en las industrias mecánicas

Las industrias siderometalúrgicas emplean otros tipos de materiales dedicados a lafabricación de piezas que por su composición química no están consideradas comopiezas metálicas, puesto que no tienen en sus aleaciones elementos metálicos, es elcaso de los plásticos, muy empleados para la fabricación de casquillos, engranajessilenciosos, o piezas que tengan que resistir pequeños esfuerzos mecánicos pero ten-gan que soportar ácidos corrosivos, detergentes, etc.

Materiales plásticos: Generalmente son productos derivados del petróleo o resi-nas que se obtienen por procedimientos químicos, los cuales calentados en moldesapropiados y con forma definida se obtienen diversidad de piezas que son empleadasen las industrias siderometalúrgicas.

Hoy día hay una gama muy amplia de plásticos que son mecanizables, de los cua-les se fabrican piezas de unas características muy particulares, como: engranajes, loscuales son muy silenciosos, casquillos que estén sometidos a ácidos (lejías) y otras pie-zas de características mecánicas; son muy empleadas en aparatos electrodomésticos.

Propiedades: Las propiedades más importantes que tienen son:

• Son aislantes.• Se pueden obtener grandes series de piezas muy económicas.• En ocasiones satisfacen las cualidades técnicas de las piezas mecánicas.• Su densidad es muy baja (entre 1 y 1,7).• Admiten colorantes para la identificación de piezas.• No se oxidan.

Los plásticos los podemos clasificar en dos grandes grupos, los plásticos llamadosde uso doméstico (termoplásticos) y los plásticos de uso industrial (termoestables).

Hay una gran gama de plásticos muy amplia, y como muestra tenemos los Polies-tirenos, que no son solubles en alcohol, empleados como aislantes en las cámaras fri-goríficas, para la protección de instalaciones de tuberías, etc.

Los cloruros de polivinilo, llamados PVC, empleados en la fabricación de tuberíase instalaciones de saneamiento. El poliéster, que son los plásticos formados porvarios ésteres, empleados para la fabricación de fibras artificiales. El nilón, que sefabrica con resinas poliamídicas y se obtienen hilos y fibras muy resistentes; laindustria mecánica lo emplea en barras de diversos diámetros y con él mecanizaengranajes y casquillos para elementos mecánicos.

Termoplásticos: Generalmente son los llamados de uso doméstico, fáciles deinyectar y económicos en su elaboración, se emplean para todo tipo de envases, y suscaracterísticas más importantes son:

• Se obtienen a través de resinas sintéticas.• Se funden con el calor.

2.8


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• Se solidifican con el frío.• Si se calientan de nuevo se vuelven a fundir.• Se utilizan generalmente para depósitos y piezas de poca responsabilidad mecá-

nica.• Son con los que se fabrican las piezas de juguetería.

Termoestables: Son los utilizados para la obtención de piezas de cierta responsa-bilidad mecánica, como para mecanizar casquillos, engranajes de poca resistencia, ypiezas de molde de difícil mecanización. Son más duros que los termoplásticos y máscaros de elaboración. Sus características más importantes son:

• Se suelen obtener de resinas sintéticas.• Se funden con el calor para la obtención de piezas.• Se solidifican calentando más.• Una vez solidificadas las piezas ya no se pueden fundir de nuevo.• Una de sus grandes aplicaciones es para la obtención de componentes eléctricos.

Ensayos a los que se someten los plásticos: Como todos los materiales los plás-ticos también deben de conocerse sus características, y por lo tanto también se ensa-yan; las características que más nos importan son:

Temperatura de fluencia: Es la temperatura que se requiere para poder moldear unplástico debidamente.

Resistencia al choque: Es la resistencia del plástico obtenido al impacto.

Resistencia a la tracción: Es la resistencia que opone a ser roto por estiramiento,dándonos así la extensibilidad del mismo.

Resistencia al agua: Nos indica la sensibilidad del plástico al agua (absorción).

Temperatura de deformación: Nos indica la temperatura que aguanta un plásticosin deformarse.

Ensayos de materialesCuando fabricamos un producto mecánico, debemos elegir el material con el cual

lo vamos a construir en función de sus propiedades, es decir si necesitamos una piezaque debe de estar sometida a la corrosión de ácidos, no podemos fabricarla con unacero común, debemos de fabricarla con un material resistente a esas condiciones detrabajo a la cual la vamos a someter.

Aquí es donde entramos a ensayar un material para ver sus características antes defabricar un determinado producto con él, de tal forma que a priori sepamos qué pro-piedades tiene y si va a satisfacer las características de la pieza que tenemos quefabricar, como su rendimiento, su desgaste, dureza, etc.

Cuando ensayamos un material, lo que hacemos es averiguar unas determinadaspropiedades en base a unas condiciones de trabajo; si cumple las condiciones de tra-bajo previstas decimos que el material base es válido, si no las cumple hacemos lascorrecciones oportunas para conseguir esas condiciones de trabajo que tiene quesoportar, podemos enriquecer su aleación, endurecerlo, o elegir otro tipo de material.

En todo caso debemos de conocer las propiedades mecánicas de los materialesempleados en el taller; para ello empleamos los ensayos de materiales, que pueden ser:

Ensayos no destructivos: Son aquellos en los que se pueden hacer ciertas com-probaciones averiguando alguna de las características de la pieza mecanizada sinnecesidad de destruir la pieza; son muy útiles porque podemos verificar piezas una a

LOS ENSAYOS PUEDEN SER:• Ensayos no destructivos• Ensayos destructivos

2.9



una o por muestreo. Tienen una gran aplicación, como comprobar la dureza, ver lacomposición metálica o aleada, pero están limitados a proporcionarnos cierta infor-mación, por lo tanto los deberemos aplicar sólo en determinados trabajos.

Dentro de los ensayos no destructivos los que más aplicación tienen son:

Ensayo de dureza: Sirve para medir la dureza de los materiales empleados en lafabricación de piezas mecánicas; se realiza con una máquina llamada durómetro, yconsiste en hacer penetrar un punzón de diamante en la pieza a ensayar o medir, con-siguiendo medir así durezas muy altas.

Para medir la dureza de piezas de tipo medio el sistema es hacer penetrar una bolade acero duro en el material a valorar y medir la huella de penetración.

Hay varios métodos y sistemas, pero todos ellos están basados en lo mismo, losensayos de dureza se definen a continuación:

Método Rockwell: Este sistema emplea dos tipos de penetradores para medir ladureza, el llamado Rockwell C, cuyo penetrador es un cono de diamante tallado a120º de conicidad, el cual se apoya en la pieza a medir y se le aplica una fuerza de150 kg; el diamante se clava en la pieza, a continuación se retira la fuerza de 150 kgdejando solamente una fuerza de 10 kg. El material recupera parte de la penetraciónque ha realizado el diamante (recordemos la plasticidad de los materiales) y se mideen una escala la huella permanente, dándonos el grado de dureza.

Sistema Rockwell B: Este método consiste en hacer penetrar una bola de aceroduro de 1/16” de diámetro en el material a ensayar con un peso de 100 kg. Lo que semide es el diámetro de la huella de penetración. Figura 2.9.1.

H = Huella elástica (recupera)h’ = Huella permanenteh’’ = Penetración total

Método Brinell: Este método consiste en hacer penetrar en el material a ensayaruna bola de acero duro que puede ser de varios diámetros, según la dureza del mate-rial a medir, aplicándole una carga que varía según el diámetro del penetrador y ladureza del material a comprobar midiendo luego con un microscopio el diámetro delcasquete esférico dejado en el material por el penetrador.

Los diámetros de la bola a emplear son de 10 mm, 5 mm, y 2,5 mm. Figura 2.9.2.

CARACTERÍSTICAS DEL MÉTODO BRINELL

Para materiales duros La carga de la bola será de 3.000 kg

Para materiales medios La carga de la bola será de 1.000 kg

Para materiales blandos La carga de la bola será de 500 kg

Rockwell C. Cono de diamante tallado a 120º con aplicación de un peso de 150 kgempleado para medir durezas de materiales muy duros.Rockwell B. Bola de 1/16’’ de diámetro con aplicación de un perso de 100 kgempleado para medir durezas de materiales de tipo medio o blandos.

H = h’ – h’’

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS• Ensayo de dureza• Ensayo microscópico• Ensayos por ultrasonidos• Ensayos por líquidos penetrantes


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Figura 2.9.1. Punta de diamante.

Figura 2.9.2. Bola de acero.

P

120 º

H

h”h’

P

D

h

d

Bola de aceroextraduro

Casquete esférico

La fórmula que determina la dureza del material ensayado es:

Siendo:H = Dureza BrinellP = Carga a aplicar en la bolaD = Diámetro de la bolad = Diámetro de la huellah = Altura del casquete esférico

Método Vickers: En este método el penetrador es una pirámide cuadrangular dediamante tallada a 136º. Figura 2.9.3.

La huella realizada en el material ensayado es una pirámide cuadrangular, cuyaaltura será mayor cuanto más blando sea el material a ensayar. Este método seemplea para comprobar durezas en materiales que ya son muy duros, o que hayanrecibido tratamientos térmicos de dureza. Se mide en un microscopio, determinandoasí la dureza del mismo. La fórmula que determina la dureza es:

Siendo:H = Dureza VickersP = Carga a aplicar al penetradorS = Superficie de la huellaCon el fin de poder ver la dureza de un material y establecer su comparación con

los métodos más comunes de medición, se da una tabla con los valores de dureza ysu equivalente a la resistencia a la tracción.

2 × PH = ------------------------------------------------------

π × D (D – (D – d)½)

PH = ----------

S



Figura 2.9.3. Método Vickers.

TABLA DE DUREZAS

BRINELLBola de 10 mm con 3.000 kg de carga

ROCKWELL VICKERSResistencia a la

tracción enkg/mm²

Diámetro de la huella Dureza HB HRC. Cono

diamanteHRB. Bola deacero duro

2,30 712 66 - 960 2462,35 682 64 - 885 2352,40 653 62 - 820 2272,45 627 60 - 765 2182,50 601 58 - 717 2082,55 578 57 - 675 2002,60 555 55 120 633 1932,70 514 52 119 567 1772,80 477 49 117 515 1642,90 444 46 115 472 1543,00 415 44 114 437 1443,10 388 41 112 404 1333,20 363 38 110 375 1243,30 341 36 109 350 1163,40 321 34 108 327 1093,50 302 32 107 305 1033,60 285 30 105 287 983,70 269 28 104 270 923,80 255 25 102 256 883,90 241 23 100 241 844,00 229 21 98 229 804,25 202 15 94 202 704,50 179 8 89 279 634,75 159 2 84 159 565,00 143 - 79 143 51

P

136º

h

S

Superficie de la huella

Ensayos microscópicos: Los ensayos microscópicos están indicados en la identi-ficación de los materiales del taller, composición de los mismos, así como paradetectar las características obtenidas después de un tratamiento térmico.

También podemos comprobar la rugosidad de la superficie de la pieza mecanizada.

Se fundamentan en observar a través de un microscopio metalográfico la pieza acomprobar, identificando así el tipo de material, su composición, características, etc.

Los microscopios metalográficos suelen tener entre 20 y 100 aumentos.

Ensayos por ultrasonidos: Los ultrasonidos son ondas sónicas que trabajan a unafrecuencia superior a los 20.000 Hz.

Estas ondas se aplican en el taller de metal en la verificación de piezas de grantamaño o piezas en las cuales interesa detectar porosidades, oquedades, fisuras inter-nas, que después de un proceso de trabajo, como tratamientos térmicos, soldaduras,piezas obtenidas por moldeo, etc., pueden aparecer.

El fundamento se basa en un emisor que emite una serie de ondas por unidad desuperficie, las cuales atraviesan la pieza a comprobar; si las ondas cuando atraviesanla pieza a comprobar no encuentran ninguna anomalía (poros, fisuras, etc.) continúansu trayectoria de forma rectilínea y si el mismo número de ondas emitidas por el emi-sor son recibidas por el receptor. La pieza a ensayar es buena.

Si las ondas durante su trayectoria encuentran un poro, parte de las ondas sonreflejadas por las paredes del poro, las cuales no llegarán a ser recibidas por el recep-tor. La pieza tiene un poro. Ver figura 2.9.4.

De la calidad del aparato y del proceso de la información que éste nos dé, pode-mos saber la profundidad a la que se encuentra el poro en el material a ensayar y eltamaño del mismo.

Ensayos por líquidos penetrantes: Este tipo de ensayo está indicado para lacomprobación de fisuras, poros y grietas en piezas y materiales que durante su mani-pulación y tratamiento pueden aparecer. No detectan poros internos, solamentedetectan problemas superficiales.

Está fundamentado en el empleo de líquidos que son capaces de penetrar en lasfisuras de los materiales del taller. Son baratos de emplear y no requieren llevar laspiezas al laboratorio.

Son muy empleados en los trabajos de soldadura, tratamientos de temple y reve-nido, etc.

Su manejo es muy sencillo, se limpia la superficie a verificar, y una vez limpiade polvo y aceites, etc., se rocía la superficie a verificar con un líquido penetranteel cual al cabo de unos minutos penetra en las fisuras y poros si los hubiere. Figura 2.9.5 y figura 2.9.6.

Una vez pasado el tiempo estimado de penetración se rocía la superficie con otrolíquido, llamado revelador, el cual pasado un tiempo de revelación y limpia la pieza,mostrará las fisuras del color del líquido (generalmente rojo) si las hubiere. En losdibujos representados hay una pieza que ha sido soldada y se ha sometido a ensayode líquido penetrante y muestra una fisura.

El eje representado de la figura 2.9.6 ha sido sometido a tratamiento de temple ydespués sometido a ensayo de líquido penetrante, el cual muestra una fisura a lolargo del cilindro.

Ensayos destructivos: Son aquellos ensayos que mediante la rotura o destruc-ción de la pieza a ensayar obtenemos la información adecuada. Por lo general nosdan más información que los ensayos no destructivos, pues podemos valorar másen profundidad las características de los materiales empleados en la fabricación depiezas.

Este tipo de ensayo se realiza generalmente en laboratorio, y no suele estar alalcance del técnico de taller.


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Figura 2.9.4. Comprobando un poro con ultrasonidos.

Figura 2.9.5. Fisura de una soldadura.

Figura 2.9.6. Fisura por tratamiento térmico.

Emisor Receptor

Pieza

Dentro de los ensayos destructivos tenemos:

Ensayo de tracción: Es uno de los ensayos mecánicos más importante y tiene porobjeto determinar la resistencia de un determinado material a la deformación llegan-do a la rotura del material sometido a esfuerzos de tracción.

El sistema consiste en romper una pieza llamada probeta de unas medidas exactasy normalizadas, obtenida del mismo tipo de material que el que se quiere ensayar, alcual se le aplican unas fuerzas en los extremos de forma que se estira el materialhasta llegar a la rotura, estudiando su deformación plástica y su alargamiento, almismo tiempo que averiguamos la carga de rotura. Figura 2.9.7.

Figura 2.9.7. Probeta normalizada obtenida del material a ensayar.

Periodo elástico: Es la deformación que sufre el material con las fuerzas aplica-das, pero que al cesar la fuerza, la deformación también cesa y el material recuperasu estado primitivo. Si observamos el diagrama de cargas y deformaciones veremosque es el periodo A.

Periodo elástico plástico: Es el periodo en que la fuerza de estiramiento provocauna deformación, y aunque la fuerza cese la deformación permanece. Obsérvese eldiagrama de cargas y deformaciones y veremos que es el periodo B.

Alargamiento: Es el alargamiento sufrido por el material (probeta) cuando ha sidosometido al esfuerzo de tracción en el momento de la rotura. Figura 2.9.8.

Figura 2.9.8. Rotura de la probeta.

Se mide por la diferencia de distancia entre las marcas realizadas antes del ensa-yo, y se da en %.

Carga de rotura: Es la máxima carga que soporta el material en el momento de larotura y se mide en kg/mm². Si observamos la gráfica de rotura veremos que es elmomento R.

Lf – LA = --------------------- 100

L

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

• Ensayo de tracción• Ensayo de resiliencia• Ensayo de compresión• Ensayo de cizallamiento• Ensayo de flexión• Plegado



F F

L

∅∅ ∅∅

Lf

F

S Sr

La carga de rotura obedece a la fórmula:

Siendo: Cr = Carga de rotura Fm = Fuerza máxima S = Sección Diagrama de cargas y deformaciones: Es la gráfica donde representamos las car-

gas que se le van aplicando a la probeta, y los alargamientos que se van producien-do, con las deformaciones correspondientes que va sufriendo el material que se ensa-ya, y nos ayuda a ver lo que ocurre en los periodos llamados elástico y plástico(deformación del material sin llegar a romperse).

Cuando a la probeta le seguiremos aplicando cargas hasta que ésta llega a romper-se, que en la gráfica se representa como el momento R, entonces se miden la cargasque se han aplicado en kg/mm², y los alargamiento los medimos en %. Figura 2.9.9.

Figura 2.9.9. Gráfica de la carga de rotura.

Ensayo de resiliencia: Este ensayo nos determina la fragilidad de los materialesal golpe, es decir su resistencia al choque, y consiste en romper de un golpe seco unaprobeta hecha del mismo tipo de material que el que queremos ensayar, el cual nosdeterminará la fragilidad del mismo.

La máquina con la cual se realiza el ensayo se llama péndulo CHARPY(figura 2.9.10). Es una máquina que dispone de un péndulo, el cual median-te un mecanismo se deja caer libremente sobre el centro de la probeta apo-yada en un soporte de la máquina que la sitúa de forma que cuando el pén-dulo cae, le dé justamente en el centro de la probeta.

Las probetas tiene unas medidas normalizadas y su sección es cuadrangu-lar, llevan una ranura tallada para facilitar su rotura.

Lo que mide la máquina es el trabajo residual, la máquina lleva unaregla graduada y nos da la altura alcanzada por el péndulo después de larotura.

Trabajo potencial del péndulo: Es el trabajo realizado por la caída delpéndulo en el momento del impacto.

Trabajo residual del péndulo: Cuando el péndulo choca con la probetaésta se rompe por el impacto; según la resistencia opuesta por el golpe laprobeta absorbe una energía y frena al péndulo, pero éste sigue la trayecto-ria ascendente “h”, midiéndose la altura alcanzada por el mismo.

FmCr = --------------

S


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Figura 2.9.10. Péndulo Charpy.

F

R

A BAlargamiento %

Car

gas

kg/m

m2

Péndulo

P

Hh

Muesca de laprobetaProbeta a

romper

Trabajo absorbido por la probeta: Es la diferencia entre el trabajo realizado porel péndulo en su caída y el trabajo absorbido por la probeta en su rotura.

Probeta de resiliencia con su entalladura para facilitar la rotura en el golpe.

Una vez calculados estos datos, lo que se obtiene es la resiliencia del materialensayado, la cual la damos en kgm/cm² mediante la aplicación de la fórmula:

Siendo:

R = Resiliencia en kgm/cm²T = Trabajo en kgmS = Sección de la probeta en cm²P = Peso del péndulo en kgTa = Trabajo absorbido en kgmTr = Trabajo residual

Ensayo de compresión:

Es el ensayo que mide la resistencia que opone un cuerpo a ser comprimido; esdecir, nos mide la disminución de volumen que experimenta un determinado mate-rial cuando lo sometemos a fuerzas opuestas, las cuales actúan hacia su centro com-primiendo el material. Si cuando cesa la fuerza que se aplica, el material recupera suestado inicial, se dice que ese material es elástico; si cuando cesa la fuerza el mate-rial sufre una deformación permanente (disminución de volumen), se dice que esematerial es poco elástico. Las deformaciones permanentes se dan en el centro delmaterial ensayado, dándole a éste forma de cuba. Figura 2.9.11.

Es uno de los ensayos muy aplicados a materiales que deban de trabajar a esfuer-zos de tracción o compresión.

La fórmula que nos define este tipo de ensayo es:

Siendo:

P = Fuerza a aplicarL = Diferencia de medida antes y después del ensayoR = Resistencia a la fuerzaK = Coeficiente de cargaS = Sección

Ensayo de cizallamiento: Es la resistencia que opone un cuerpo al ser cortadoperpendicularmente a su eje. El ensayo consiste en cortar un trozo del material quese quiere ensayar, y estudiar la deformación causada por el cizallamiento de lascuchillas que lo cortan.

Este tipo de ensayo es muy útil cuando tenemos que saber las características de unmaterial que va a ser trabajado con matricería de corte (obtención de piezas por golpede prensa, mediante el corte del material), pues estudia la deformación causada en el

P = K × S

TaR = ------------

S

Tr = P – hTa = Tp – Tr



Figura 2.9.11. Compresión.

P P

∅∅ ∅R

L

material trabajado por el esfuerzo de corte del mismo, y nos da los datos para saberqué tipo de punzón o elementos de corte necesitamos aplicar; con estos datos pode-mos construir las matrices con los aceros adecuados, incluso darle a los aceros decorte los tratamientos térmicos adecuados.

En las figuras 2.9.12 y 2.9.13 vemos unos ejemplos de aplicación del estudio decizallamiento, en el caso de la fijación y montaje de chapas remachadas, así comoelementos mecánicos fijados por tornillería. Ambos tipos de montaje están someti-dos a esfuerzos de cizallamiento.

K = Coeficiente F = FuerzaS = Superficie

Ensayo de flexión: Es el ensayo que determina el peso que puede soportar undeterminado material, sin que llegue a deformarlo.

Este tipo de ensayo se realiza aplicando peso en el centro de una barra apoyada enlos extremos, hasta que la deformación del material ensayado pasa de ser elástica aser permanente.

Un ensayo muy útil cuando queremos determinar la carga que puede soportar unaviga de acero, muy aplicado en construcciones metálicas.

La fórmula que nos determina este ensayo es:P = Peso a soportarL = Distancias entre los puntos de apoyo Mf = Momento de deformación

Figura 2.9.14. Ensayo de flexión.

Ensayo de plegado: El ensayo de plegado consiste en doblar una probeta (cons-truida con el material que queremos ensayar) hasta que aparezcan grietas o fisuras,midiéndose el ángulo en el momento de aparecer las grietas.

Podemos doblar la chapa a ensayar (probeta) dándole un ángulo determinado ocon doblado total, llegando a juntarse las dos caras de la probeta ensayada.

Este tipo de ensayo nos da la acritud de los distintos materiales, y como conse-cuencia la propiedad de poderlos trabajar mejor o peor, acertando en la mecanizaciónde la fabricación de piezas por deformación del material mediante prensa. Por ejem-plo, la obtención de piezas de menaje de cocina.

El ensayo consiste en colocar una pieza del material a ensayar entre dos de lapieza; ésta se doblará a medida que la fuerza aplicada sea mayor, hasta aparecer fisu-ras en los rodillos de un diámetro conocido de antemano, y aplicar una fuerza conotro rodillo más pequeño en el centro de la parte exterior del material; en ese momen-to cesa la fuerza y se estudian las fisuras aparecidas y el ángulo alcanzado.


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Fα = K ------------

S

P × LMf = -----------------

4

Figura 2.9.12. Ensayo de cizallamiento.

Figura 2.9.13. Remache y tornillo sometidos a esfuerzos de cizallamiento.

P

R

F F’

F F’

P = 0

L

P = x

L

Zona sometida a esfuerzosde compresión

Zona sometida a esfuerzosde tracción

Los rodillos que se emplean en este tipo de ensayo están normalizados, y se ajus-tan a unas medidas. Los A deberán ser de 25 mm de diámetro para el plegado de cha-pas de h menor de 12 mm y de 50 mm para el plegado de chapas de más de 12 mmde espesor. Ver figuras 2.9.15 y 2.9.16.

La distancia entre rodillos L debe de ser:

Formas comerciales de los materialesDada la gran diversidad de trabajos a realizar en los talleres y fábricas, los mate-

riales los encontramos de varias formas y medidas, esto nos facilita el mecanizadode las piezas y nos da economía, pues elegir un diámetro o un perfil adecuado al tipode mecanizado nos evita grandes desbastes y pérdidas de material convertido enviruta, al mismo tiempo que economizamos en tiempos de mecanizado y herramien-tas, por lo tanto es muy importante saber elegir el material adecuado a cada tipo detrabajo para hacernos más competitivos.

Los perfiles y las medidas de los mismos los encontramos en los almacenes enforma de:

Perfiles laminados: Se llaman así a los perfiles y barras obtenidas en los trenesde laminar pero con alguna imperfección; suelen tener medidas con tolerancias muyamplias, y son más baratos que los calibrados. Nos valen para muchos trabajos deltaller siempre y cuando requieran piezas de poca resistencia mecánica.

Perfiles calibrados: Son los perfiles que están calibrados a una medida determi-nada; este tipo de material es más caro que los laminados, pero nos da la garantía deque las medidas de dichos materiales están garantizadas, y se emplean para la meca-nización de piezas comunes con buena resistencia mecánica.

Perfiles más usados para el mecanizado de piezas en las máquinas del taller:Suelen ser perfiles calibrados, que se suministran en barras comerciales de 6 metrosde longitud; en el mercado los encontramos en infinidad de medidas y calidades, conel fin de adaptarlos a las necesidades del taller, y como hemos comentado anterior-mente este tipo de material nos ahorra tiempos de mecanizado y desgastes de herra-mienta, al poder elegirlos a la medida más próxima al trabajo a realizar; se fabricanen casi todas las aleaciones de acero, aluminios, bronces y latones.

Pletina: Este perfil es uno de los más empleados; se conoce con el nombre de per-fil rectangular o pletina cuando tiene un lado más ancho que otro; su sección es rec-tangular. Se designa el ancho × grueso. Si decimos pletina de 50 × 10 nos referimosa una barra de sección rectangular de 50 mm de ancha (b) por 10 mm de gruesa (a).Se denomina pletina cuando el espesor del perfil está comprendido entre 10 y 100 mm. Se le denomina llanta cuando su espesor está comprendido entre 100 mmy 150 mm. Figura 2.10.1.

Redondo: Este perfil es de sección circular; se designa por su diámetro; es uno delos perfiles más empleados para las máquinas de torno y los trabajos de torneado, enel comercio lo encontramos en infinidad de calidades de aceros y otros materiales.Figura 2.10.2.

Cuadrangular: Perfil de sección cuadrangular, se designa por la medida de sulado, pues al tener lados iguales solamente hará falta dar la medida de uno de suslados. Es un perfil empleado en las máquinas que trabajan cuerpos prismáticos, comoes el caso de las fresadoras. Muy empleado para trabajos de mecanización de crema-lleras, matricería, etc. Figura 2.10.3.

• Perfiles laminados• Perfiles calibrados

2.10

L = d + 3h



Figura 2.10.1. Pletina.

Figura 2.10.2. Redondo.

Figura 2.10.3. Perfil cuadrangular.

Figura 2.9.15. Ensayo de plegado.

Figura 2.9.16. Plegado total.

α

L

d

h

D

A

B

A

F

a

b

∅l

Hexagonal: Perfil de sección hexagonal, se designa por la distancia entre caras;el lado del hexágono es igual al radio de la circunferencia que lo inscribe. Es unmaterial que su gran aplicación entre otras está en la mecanización de tuercas. Figura 2.10.4.

Con el fin de facilitarnos de una forma rápida el cálculo del peso de los perfilesmás empleados en el taller de metal, a continuación se exponen unas tablas con losperfiles y medidas más empleados en material de acero.

Perfiles para construcciones metálicas: Son perfiles con una geometría particu-lar, generalmente de acero duro y de fácil soldabilidad, los cuales están estudiados ydiseñados para realizar trabajos dedicados a satisfacer las demandas de la ingeniería,que según sus necesidades ésta los emplea en construcción de estructuras metálicas,puentes, construcción de edificios, grúas, etc.

Perfil angular: Este tipo de perfil se designa como perfil angular; se mide por la lon-gitud de sus alas a × b y por su espesor e. Se dice que es de lados iguales cuando lasmedidas a y b de sus lados son de la misma longitud, y se dice que es un perfil de alasdesiguales cuando las medidas a y b son distintas, como en el caso de la figura 2.10.5.

Es uno de los perfiles más empleado en los talleres mecánicos de construcción,calderería, carpintería metálica, etc.

Perfil en te (T): Este tipo de perfil se designa con el nombre de perfil en T por suforma con la letra T y puede tener la base (b) igual a la altura (a), o ser de distintasmedidas. El espesor (e) está en función de la longitud de b y a. Supongamos que lasmedidas de b y a tienen 40 mm. El perfil se designa de forma que diremos perfil enT 40 × 40. Figura 2.10.6.

Perfil en I: Este perfil se le llama perfil en I o también llamado perfil de doble Tpor el parecido que tiene con las letras mayúsculas. Se designa por las medidas de by a, que como los demás perfiles pueden o no tener la misma medida o ser de distin-tos espesores.

Si decimos perfil en I o doble T 100 × 100, nos referimos a un perfil cuya geome-tría es una I y que tiene 100 mm de base por 100 mm de altura. Figura 2.10.7.

Perfil en U: Es un perfil cuya geometría es parecida a una U. Suele ser de aceroduro y de fácil soldabilidad, pues tiene grandes aplicaciones en estructuras, donde lasfijaciones con otros elementos suele ser mediante la soldadura.

MEDIDAS MÁS EMPLEADAS DE MATERIAL EN ACEROS

Redondo (diámetro)

CuadradoMedida del lado

HexagonalDistancia entre caras

RectangularAncho x Grueso

mm kg/m mm kg/m mm kg/m mm kg/m

5 0,18 5 0,20 5 0,170 10 x 4 0,314

10 0,62 10 0,79 10 0,680 15 x 4 0,471

15 1,39 15 1,77 15 1,530 20 x 6 1,099

20 2,47 20 3,14 20 2,519 20 x 8 1,413

25 3,85 25 4,91 25 4,249 20 x 10 1,570

30 5,55 30 7,07 30 6,118 24 x 4 0,754

35 7,55 35 9,72 35 8,327 24 x 6 1,130

40 9,86 40 12,56 40 10,877 24 x 8 1,507

45 12,48 45 15,90 45 13,766 30 x 8 1,884

50 15,41 50 19,63 50 16,995 30 x 10 2,355

55 18,65 55 23,75 55 20,564 40 x 6 1,884

60 22,20 60 28,26 60 24,474 40 x 8 2,512

70 30,21 70 38,47 70 33,312 60 x 6 2,826

80 39,46 80 50,24 80 43,509 80 x 10 6,280


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Figura 2.10.4. Perfil hexagonal.a

Se le designa por el ancho de sus alas (b) y la distancia entre sus alas (a); el espe-sor puede estar en función del tamaño y longitud de sus alas. Figura 2.10.8.

Cuando pedimos un perfil en U tendremos que dar la medida del ala b y su anchoa, de forma que si pedimos por ejemplo un perfil en U 80 × 45 nos referimos a unperfil en U, cuyas alas miden 45 mm y su ancho es de 80 mm. El espesor está en fun-ción de la distancien entre alas.

Con el fin de conocer las medidas y los pesos de los perfiles más comunes em-pleados en la industria se expone una tabla con los datos más empleados en materialde acero.



Figura 2.10.5. Perfil angular. Figura 2.10.6. Perfil en T. Figura 2.10.7. Perfil en I. Figura 2.10.8. Perfil en U.

MEDIDAS Y PESOS DE LOS PERFILES DE CONSTRUCCIÓN MÁS COMUNES

PERFIL EN L PERFIL EN I PERFIL EN U PERFIL EN T

Medidaa x b e Peso

kg/mMedida

a x b e Pesokg/m

Medidaa x b e Peso

kg/mMedida

a x be Peso

kg/m

20 x 20 3 0,88 80 x 42 3,9 5,70 30 x 15 4 1,74 30 x 30 4 1,77

20 x 20 4 1,14 100 z 50 4,5 8,30 40 x 20 5 2,57 35 x 35 4,5 2,33

25 x 25 4 1,46 120 x 58 5,1 11,20 40 x 35 5 4,87 40 x 40 5 2,96

25 x 25 6 2,10 140 x 66 5,7 14,40 50 x 25 5 3,86 45 x 45 4,5 3,67

30 x 30 3 1,36 160 x 74 6,3 17,90 50 x 38 5 5,60 50 x 50 6 4,44

30 x 30 4 1,78 180 x 82 6,9 21,90 60 x 30 6 5,10 60 x 60 7 6,23

30 x 30 6 2,56 200 x 90 7,5 26,20 65 x 42 5,5 7,10 70 x 70 8 8,32

40 x 40 4 2,42 220 x 98 8,1 31,20 70 x 40 6 6,70 80 x 80 9 10,7

40 x 40 6 3,52 240 x 106 8,7 36,20 80 x 45 6 8,64 100 x 100 11 16,4

45 x 45 4 2,74 260 x 113 9,4 41,90 100 x 50 6 10,08 120 x 120 13 23,2

45 x 45 6 4,00 280 x 119 10,1 47,80 120 x 55 7 13,05

45 x 45 8 5,20 300 x 125 10,8 54,20 140 x 60 7 16,00

50 x 50 4 3,06 320 x 131 11,5 61,00 160 x 65 7,5 18,80

50 x 50 6 4,47 340 x 137 12,2 68,00 180 x 70 8 22,00

60 x 60 6 5,42 360 x 143 13 76,10

60 x 60 8 7,10 380 x 149 13,7 84,00

70 x 70 6 4,00 400 x 155 14,4 92,40

70 x 70 9 5,20

80 x 80 6 3,06

80 x 80 8 4,47

100 x 100 8 5,82

100 x 100 10 5,42

a

b

a

b

a a

b b

Perfiles para carpintería metálica: Son los empleados en la cerrajería conven-cional y en la construcción de ventanales, rejas, estanterías, armarios metálicos,mobiliario de uso común, etc. Son los perfiles llamados de uso doméstico; general-mente son tubos de diversas medidas y de poco espesor, pues se suelen emplear paraelementos que soporten poco peso y tengan poca resistencia mecánica.

Estos perfiles sueldan bien y se mecanizan con bastante facilidad; dada la canti-dad de mobiliario y artículos que se fabrican con estos tipos de perfiles, en el mer-cado los encontramos de todos tamaños y medidas.

Tubo de geometría cuadrangular: Es un tubo cuadrado; se designa por el valor dellado (h) y el espesor (e) de la pared del tubo. Si decimos tubo cuadrado de 20 × 1,nos referimos a un tubo de 20 mm de lado por 1 mm de espesor de pared. Ver figu-ra 2.10.9.

Es uno de los perfiles más empleados en mobiliario metálico, fabricación deestanterías, sillas, etc.

Tubo de geometría rectangular: Es un perfil cuya geometría es un tubo rectangu-lar. Muy empleado en la fabricación de mobiliario metálico, soportes, etc.

Se designa por el largo (h) y el ancho (b) y su espesor de pared (e).

Si pedimos un tubo de 40 × 20 × 1,5, nos referimos a un tubo que tiene 40 mm deancho por 20 de alto y 1,5 mm de pared.

Tubo de geometría redonda: Tubo redondo, empleado para infinidad de trabajosde carpintería metálica, no debemos de confundir estos perfiles con los de mecani-zado. Se designan por el diámetro en milímetros y el espesor del tubo. Tubo de diá-metro 25 × 1,5, nos referimos a un tubo redondo de 25 mm de diámetro por 1,5 mmde pared. Figura 2.10.10.

A continuación se da una tabla con las medidas más empleadas con el fin de poderelegir de forma rápida el producto adecuado al trabajo a realizar. Se da el peso por metrolineal, el cual conociendo el precio de mercado podemos valorar el coste del perfil.

Chapas: Se considera chapa a un producto laminado cuyo espesor no pasa de los 2,5 mm, que puede ser obtenida a través de productos férricos, como las de acerosuave, generalmente empleada para trabajos de cerrajería y muebles metálicos, electro-domésticos, carrocerías del automóvil, etc. Las chapas de aceros inoxidables emplea-das en la fabricación de mostradores, fregaderos, depósitos para contener productos

MEDIDAS DE PERFIL TUBULAR MÁS EMPLEADO

Tubo cuadrangular Tubo rectangular Tubo redondo

Medida kg/m Medida kg/m Medida kg/m

10 x 10 x 1 0,320 16 x 10 x 1 0,384 6 x 1 0,123

12 x 12 x 1 0,384 20 x 10 x 1 0,504 8 x 1 0,173

16 x 16 x 1 0,489 30 x 10 x 1 0,640 10 x 1 0,223

20 x 20 x 1 0,640 30 x 10 x 1,5 0,984 12 x 1 0,290

30 x 30 x 1 0,960 30 x 20 x 1 0,816 14 x 1 0,350

30 x 30 x 1,5 1,572 30 x 20 x 1,5 1,212 16 x 1 0,400

40 x 40 x 1 1,310 30 x 20 x 2 1,616 20 x 1 0,489

40 x 40 x 1,5 1,960 40 x 15 x 1 0,920 25 x 1 0,635

40 x 40 x 2 2,590 40 x 15 x 1,5 1,438 30 x 1 0,760

50 x 50 x 1,5 2,448 40 x 20 x 1 0,960 40 x 1 0,990

50 x 50 x 2 3,248 40 x 20 x 1,5 1,438 60 x 1 1,500

60 x 60 x 2 3,790 40 x 20 x 2 1,888 20 x 1,5 0,740

40 x 30 x 1,5 1,692 35 x 1,5 1,350

40 x 30 x 2 2,240 40 x 1,5 1,480

50 x 40 x 1,5 2,256 60 x 1,5 2,250


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Figura 2.10.9. Perfiles tubulares.

Figura 2.10.10. Perfil tubular.

h h

ee

b

e

b

químicos, material quirúrgico, etc. Y las obtenidas de productos no férricos, como lasde aluminio, latón, utilizadas generalmente para decoración, forrado de paredes, mue-bles de cocina, etc.

En matricería de corte se emplea la chapa en bobinas de pequeño ancho, llamadasflejes; éstas entran directamente guiadas en la matriz de corte.

A continuación damos una tabla con las medidas y espesores más comunes.

Cálculo y coste de materialesUn tema importante del taller de mecánica es saber comprar el material necesario

para la fabricación de las piezas. El material generalmente se vende a peso y lasbarras se suministran en medidas comerciales de 6 metros de longitud. Por lo que ala hora de calcular la cantidad de material que debemos de obtener, tendremos queser prudentes, si compramos poco material nos quedaremos cortos (no terminaremoslas piezas) y si compramos más cantidad de la que necesitamos, tendremos recortessobrantes que hemos pagado pero se nos quedan en el almacén.

Por lo que debemos de saber calcular el material necesario, su peso y coste.La forma de calcular el peso de un material es calculando su volumen en dm³ y

multiplicarlo por su peso específico, el cual debemos de conocer. Si además conoce-mos el precio del mismo, estaremos en condiciones de saber lo que nos cuesta esematerial en el comercio.

Cálculo de las secciones y volúmenes de los materiales empleados en el taller:Para calcular tanto los pesos, el volumen, costes de materiales, etc., necesitamosconocer la sección y volumen de la geometría de los perfiles empleados en el taller,y por lo tanto recordamos los más empleados.

Cuadrado regular: Es la figura geométrica de lados iguales y su sección se calcu-la multiplicando sus lados. Figura 2.11.1.

Peso en kilos = dm3 × Pe

2.11



MEDIDAS Y PESOS DE CHAPAS DE ACERO MÁS EMPLEADAS

Espesor en mm

Peso en kg/m²

Medidas de fabricación



0,40 3,20 1.500 x 750 2.000 x 1.000 2.500 x 1.250

0,50 4,00 1.500 x 750 2.000 x 1.000 2.500 x 1.250

0,60 4,80 1.500 x 750 2.000 x 1.000 2.500 x 1.250

0,80 6,40 1.500 x 750 2.000 x 1.000 2.500 x 1.250

1,00 8,00 1.500 x 750 2.000 x 1.000 2.500 x 1.250

1,25 10,00 1.500 x 750 2.000 x 1.000 2.500 x 1.250

1,50 12,00 1.500 x 750 2.000 x 1.000 2.500 x 1.250

1,70 13,60 1.500 x 750 2.000 x 1.000 2.500 x 1.250

2,00 12,00 1.500 x 750 2.000 x 1.000 2.500 x 1.250

2,50 20,00 1.500 x 750 2.000 x 1.000 2.500 x 1.250

Figura 2.11.1. Cuadrado.

S = b × a = I2S

a

b

Calcular la superficie ocupada por un cuadrado de 68 mm de ladoS = 68 × 68 = 4.624 mm²

Rectángulo: El rectángulo es un cuadrado de lados desiguales cuyos ángulos tie-nen 90º. Su superficie se calcula multiplicando la base por la altura. Figura 2.11.2.

Calcular el peso de una barra de aluminio rectangular de 50 × 25 mmy 3 metros de larga.

Calculamos la superficie del rectángulo:S = 50 × 25 = 1.250 mm²Calculamos el volumen de la barra:V = (50 × 25 × 3.000) / 1.000.000 = 3,75 dm³Calculamos el peso:Peso = 3,75 × 2,7 (Pe) = 10,125 kilos

Superficie del trapecio: Podemos definir el trapecio como una figura de geome-tría cuadrangular la cual tiene siempre dos lados paralelos y los otros dos no. Lasuperficie del trapecio se calcula multiplicando la suma de sus bases por la altura ydividiendo por dos. Figura 2.11.3.

Hexágono regular: Para calcular la superficie del hexágono regular lo descompo-nemos en triángulos iguales, calculando la superficie de uno de ellos y multiplican-do por el número de triángulos. Figura 2.11.4.

Esfera: La esfera es una bola y la podemos definir como un cuerpo sólido ence-rrado por una superficie esférica. Llamamos volumen de la esfera a la capacidad desu contenido. Figura 2.11.5. Calculamos su superficie y volumen por:

Problema

Problema


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Figura 2.11.2. Rectángulo.

Figura 2.11.3. Trapecio.

Figura 2.11.4. Hexágono.

S = b × a

(b + b’) × aS = --------------------------------

2

B × a × Nº de ladosS = -----------------------------------------------------

2

S a

b

S a

b

b’

S

a

b

Cubo: El cubo, llamado también hexaedro regular, es una figura geométrica quetiene 6 caras iguales y la superficie es igual a la suma de la superficie de cada una desus caras. Y el volumen es igual al lado elevado al cubo. Figura 2.11.6.

Prisma cuadrangular: Un prisma es un cuerpo geométrico que tiene por bases dospolígonos que pueden ser o no regulares y por caras laterales paralelogramos. Lasuperficie del prisma es la suma de la superficie de cada una de las caras que lo for-man. El volumen se calcula multiplicando el área de la base del polígono que loforma por su altura. Figura 2.11.7.

Calcular el área y el volumen de una barra de acero de sección cua-drangular de lado 50 mm y de longitud 1 metro.

S = l2; S = 50 × 50 = 2.500 mm2

V = 2.500 × 1.000 = 2.500.000 mm3 = 2,5 dm3

Prisma hexagonal: Es una figura geométrica de base hexagonal. Este tipo de barraes muy empleada en el taller de metal. Figura 2.11.8.

La S. de la base se calcula igual que la del hexágono regular.

Problema



Figura 2.11.5. Esfera.

S = 4 π R2

4 × π × R3

V = ----------------------------- 3

Figura 2.11.6. Cubo.

Sc = l²St = l² × 6V = l³Sc = Superficie de la caraSt = Superficie total

Figura 2.11.7. Prisma cuadrangular.

Superficie de la base: Sb = l × lSuperficie de la cara: Sc = l × hLa superficie total StSt = (l² × 2) + (h × l × 4)V = l² × h

R

l

l

h

ll

Figura 2.11.8. Prisma hexagonal.

V = Sb × longitudR

Cilindro: El cilindro es un cuerpo geométrico redondo que tiene por bases dos círculos y por pared un plano rectangular circular. Su volumen es el espacio ocupa-do por dicho cilindro, y se calcula multiplicando el área del círculo por su altura.Muy empleados estos cuerpos en mecánica. Figura 2.11.9.

Queremos saber el precio de una barra de acero de 1.000 mm de lon-gitud y 30 mm de diámetro, sabiendo que el kilo nos cuesta a 2,25 euros.

V = π × R2 × l; V = 3,14 × 152 × 1.000 = 706.500 mm3

V en dm3 será = 706.500 : 1.000.000 = 0,7065 dm3

El peso de la barra será = 0,7065 × 7,085 = 5,54 kilosCoste = 5,54 × 2,25 = 12,47 euros

Tubo redondo: Los tubos son muy empleados tanto en mecanizados como enestructuras, construcción de muebles, estanterías, etc. La sección y el volumen lo cal-culamos a través de las fórmulas. Figura 2.11.10.

Calcular el espesor y la sección de la pared de un tubo de acero, de diá-metro exterior 80 mm y de diámetro interior 60 mm.

El espesor del tubo es e = (D – d) / 2e = (80 – 60) / 2 = 10 mmCalculamos la sección S = (π × R²) – (π × r²)Aplicando datos tendremos que S = (3,14 × 40²) – (3,14 × 30²)S = 5.024 – 2.826 = 2.198 mm²

Tubo cuadrangular: Este tipo de perfil, como sabemos, es empleado en el taller,sus cálculos son: Fig. 2.11.11.

Problema

Problema


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Figura 2.11.9. Cilindro.

S = (π × R2 × 2) + (2 π R)

V = π × R2 × h

Figura 2.11.10. Tubo.

S = (π × R2) – (π × r2)

V = S × longitud del tubo

h

R

SR r

e

Rr

Queremos conocer el precio del material, y el número de barras quenecesitamos comprar, para mecanizar una serie de 1.000 piezas de sección cuadran-gular, cuyas medidas en bruto son: lado 25 mm y longitud 125 mm, de aluminio.Teniendo en cuenta que el precio del kg de Al se puede comprar a 5,5 euros.

Las piezas se cortarán en sierra cuyo ancho de hoja es de 3 mm.Tenemos que tener en cuenta que las barras se suministran de 6.000 mm de longitud;

teniendo en cuenta que en cada corte perdemos 3 mm por el ancho de la sierra, será:Nº de barras = (1.000 × (125 + 3 )) / 6.000 = 21,33 barras. Se comprarán 22 barras

(25 × 25 × 6.000)Volumen del material = --------------------------------------------- = 3,75

1.000.0003,75 dm³ cada barraPeso del material = 3,75 × 2,7 = 10,13 kg cada barra × 22 = 222,86 kg en totalCoste del material = 222,86 kg × 5,5 = 1.225,73 euros.

2.1 Identificar de una serie de materiales propuestos por el profesor (Al, Cu, Fe, latón,etc.) cada uno de ellos dando las características más significativas y razonándolas.

2.2 Calcular el peso y coste de una barra comercial de sección cuadrangular de latónde 25 mm entre caras.

2.3 Establecer las diferencias fundamentales entre templado y cementación.2.4 Razona por qué debemos calentar una pieza de acero para templarla.2.5 Un pasador de acero se calienta a 900 ºC para templarlo, y lo enfriamos hasta lle-

gar a una temperatura de 100 ºC en 25 seg. ¿A qué velocidad lo hemos enfriado?2.6 Explica qué tipo de acero emplearías para el mecanizado de un eje roscado que

deba de soportar la corrosión, y por qué escogerías ese tipo de material. 2.7 Pulir la superficie de una pieza de aluminio y otra de acero suave y medir su dure-

za con el durómetro, estableciendo así los grados de dureza de dichas piezas. 2.8 ¿Qué es la resiliencia y por qué se mide?

Problema



Figura 2.11.11. Tubo cuadrangular.

S = (a × b) – (a’– b’)V = S × la = Medida exterior del tubob = M. interior del tubol = Longitud

Ejercicios

L

l

25

125

Determinación y análisis de los mecanizados


Capítulo

• Clasificación de las herramientas del taller• Estudio de las herramientas de corte y su normaliza-

ción• Aplicaciones de su geometría y aplicaciones • Preparación, afilado y montaje en máquina

IntroducciónEn esta Unidad Temática se pretende conocer y estudiar las herramientas del

taller, así como sus características y aplicaciones a cada máquina, estudiando sugeometría y formas de trabajar, rendimientos de las mismas, formas comercialesy su normalización.

Adquirir una visión general de lo queson las herramientas del tallerEstudiar su normalización y formascomercialesAprender a montarlas y manejarlas,teniendo en cuenta su r.p.m., Vc., etc.

Contenido Objetivos

Orden de elección de las herramientas según el trabajo

Cuando hablamos de herramientas, nos referimos a las herramientas empleadas enel taller de metal, pues dada la diversidad de tipos y modelos de herramientas parausos industriales haríamos el capítulo interminable y realmente las que nos interesaestudiar son las de carácter mecánico, empleadas en los talleres de mecanizado y enlas máquinas que vamos a estudiar.

Todos los trabajos realizados en los talleres se realizan a base de cortar los mate-riales, tallándolos de una forma u otra; por lo tanto, casi todas las herramientas estánenfocadas al corte de los metales y materiales del taller, pues aunque algunas herra-mientas no cortan sí que deforman el material que hay que trabajar con ellas (losmartillos, por ejemplo).

Dada la diversidad de los modelos y su forma de empleo, no nos queda más reme-dio que realizar un estudio de qué herramienta y cómo hay que manejarla en cadamomento de la fase de cada trabajo a realizar.

Las que requieren un estudio lo más preciso posible y en profundidad son las lla-madas herramientas de corte, pues de ellas depende la calidad del trabajo y enmuchas ocasiones la economía de las piezas obtenidas, por lo tanto la competitivi-dad de un taller.

Por lo tanto, antes de empezar un determinado trabajo del taller, nos tenemos quepreguntar qué es lo que vamos a obtener, y con qué grado de acabado y precisión,una vez teniendo claro este concepto, estaremos en condiciones de saber adecuar laherramienta necesaria para garantizar el trabajo y con la calidad deseada.

Otra cosa a tener en cuenta es que cada máquina del taller inserta unas determina-das herramientas en cuanto a forma de la herramienta, geometría del filo, ángulos decorte, dureza de la misma, etc.

Comentamos que cada máquina tiene por sus características de trabajo unos deter-minados modelos de herramientas, pero a su vez dentro de la misma máquina, segúnel trabajo a realizar, también deberemos saber qué tipo de herramienta emplear, porlo que se ve claramente que no nos queda más remedio que hablar de herramientascon el fin de conocerlas lo mejor posible.

Herramientas de manoSe consideran herramientas de mano, todas aquellas que de una forma u otra son

manejadas con la mano; por lo tanto, sus formas y sus características responden atodos aquellos trabajos que se realizan en el taller de forma manual.

A pesar de que hoy día hay infinidad de máquinas que facilitan la labor del trabajomanual al operario evitando la fatiga de éste y mejorando la calidad del mismo, segui-mos teniendo que realizar numerosos trabajos de forma manual, por lo que no nos quedamás remedio que aquellas herramientas empleadas de forma manual y de uso diariotenerlas que mencionar con el fin de que tengamos un concepto claro de ellas y sepa-mos manejarlas en las mejores condiciones. Tenemos un grupo de herramientas, queaunque no se les da importancia por lo sencillas que son, sí que se van a describir, puesse deben de conocer sus características y aplicaciones; no cabe duda de que del buen usoy manejo de estas herramientas depende la buena calidad de los trabajos de taller.

Tornillo de banco: El tornillo de banco es un elemento mecánico sujeto a la mesao banco de trabajo mediante tornillos, y se emplea para coger o sujetar las piezas obien que tenemos que trabajar a mano o realizar alguna operación mecánica en ellas.

Es de acero forjado, sus mordazas se abren a través de un husillo roscado el cualse acciona mediante una palanca con la cual realizamos la fuerza de apriete de laspiezas a coger.

3.2

3.1


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Las mordazas están estriadas para que no resbalen las piezas que sujetamos conellas.

Es esencial disponer de un tornillo de banco en los talleres mecánicos para la rea-lización de operaciones mecánicas como mecanización de roscas con machos y terra-jas, sujetar piezas para el limado, eliminar rebabas después del mecanizado demáquina, etc.

Existen muchos modelos de tornillos de banco y según las características del tra-bajo a realizar así escogeremos el más adecuado.

La envergadura de un tornillo de banco nos la da la longitud de sus mordazas. Estos elementos deben de conservarse en buenas condiciones de trabajo, pues si

descuidamos su mantenimiento las mordazas se deforman y pierden el paralelismo,el tornillo no aprieta lo suficiente, etc. Para mantenerlo en buen estado de funcio-namiento debemos de engrasarlo y limpiarlo de virutas periódicamente, si no quere-mos tener problemas a la hora de sujetar piezas para trabajarlas. Ver figura 3.2.1.

Destornillador: Es una herramienta de mano muy empleada en el taller de metal. Hay dos tipos fundamentales de destornilladores. Ver figuras 3.2.2 y 3.2.3.• Los destornilladores de boca plana.• Los destornilladores de estrella (llamados también destornilladores de boca

Phillips).Los destornilladores llamados de boca plana son empleados para tornillería ranu-

rada en su cabeza (ver figura). Este modelo de destornillador debe de tener la bocacon un plano igual al ancho de la ranura del tornillo, y cuando su boca se daña sedeben afilar teniendo en cuenta el ancho del tornillo a trabajar.

Los destornilladores de boca de estrella, conocidos también por el nombre de des-tornilladores Phillips, son empleados para la tornillería cuya cabeza del tornillo llevauna geometría estriada.

Hay otros modelos de destornilladores empleados para trabajos más específicos,como son los destornilladores de llave Allen, los cuales llevan una llave Allen; losdestornilladores de vaso llevan una llave de vaso de una medida determinada, etc.

Llaves Allen: Se llama llaves Allen a unas barras hexagonales dobladas a 90ºempleadas para apretar y aflojar tornillos cuya cabeza tiene un hexágono interiorconocidos con el nombre de tornillos de cabeza Allen (ver capítulo 1º). Este tipo deherramienta es muy empleada en las máquinas para el montaje y desmontaje de ele-mentos los cuales llevan este tipo de tornillo, que queda embutido en las piezasmecánicas como se ve en la figura 3.2.4.

Martillo: Es una herramienta de acero templado y de una forma estudiada pararealizar los trabajos del taller de mecánica; su cabeza consta de dos partes, unaredonda y abombada pulida con la que generalmente se golpean las piezas para larealización de trabajos de calaje de piezas, pasadores, chavetas, enderezar, etc. Laotra parte de la cabeza tiene forma de bola para la realización de trabajos de rema-chado, conformar chapa, etc.



Figura 3.2.1. Tornillo de banco con base giratoria.

Figura 3.2.2. Destornillador de boca plana. Figura 3.2.3. Destornillador de boca Phillips.

Figura 3.2.4. Llave Allen.

Hay varios modelos de martillos, los llamados de bola y los de peña. Ver figura 3.2.5.

Figura 3.2.5.

Mazas: Son martillos cuya cabeza está formada por piezas de plástico (nylon).Figura 3.2.6. Estos martillos se emplean para golpear piezas que no deben de dañar-se con el golpe ni dejar marcas, pues al ser el material de la maza más blando que elmaterial que se golpea, se daña la maza del martillo en vez del material a golpear.Son empleados en el ajuste de piezas y en el desmontaje y montaje de piezas delica-das, como pueden ser engranajes, rodamientos, etc.

Granete: Es una herramienta empleada en el trazado y marcado de piezas; elcuerpo del granete está moleteado para que no se escape de la mano, aunque éstasestén aceitadas. La punta está afilada a 60º y templada. El granete es una herramien-ta simple pero muy empleada en trabajos de ajuste, figura 3.2.7, pues tiene muchasaplicaciones, como:

• Marcar puntos de referencia (figura 3.2.8).• Marcar centros de ejes de simetría.• Definir y marcar contornos de piezas, dibujos, etc.• Marcar los centros de los taladros.• Sirve de guía a las brocas en el mecanizado de taladros.• Marcar los centros en donde se apoya la punta del compás.

Granete centrador: Cuando tenemos que marcar el centro en piezas cilíndricas conun granete, las tenemos que trazar antes con el gramil en un calzo y mármol de trazado.Una vez trazado el eje de simetría procedemos a marcar el centro con el granete.

Esta operación la evitamos empleando un granete centrador, el cual está alojadoen un cono que se mete dentro de la pieza cilíndrica a marcar y centra la pieza mar-cando con toda comodidad el centro de la misma. Ver figura 3.2.9.

Figura 3.2.9. Granete centrador y centro marcado.

Botador: Son herramientas similares al granete pero de aplicaciones distintas.Fabricadas con acero duro, generalmente templados, el cuerpo lo tienen moleteadopara garantizar que no se nos resbale de las manos durante el trabajo, la punta la tie-


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Figura 3.2.6. Martillo de plástico.

Figura 3.2.7. Granete.

Figura 3.2.8. Punto de granete.

Cabeza Bola Peña

Martillo de bola Martillo de peña

Cabeza Cuerpo Punta

60º

nen plana o redondeada según modelos y aplicaciones, son muy empleados en eltaller para la extracción y colocación de pasadores, ejes, chavetas, clavijas, etc.

También se suelen emplear para retacar remaches o tornillos. Aunque es unaherramienta sencilla es muy empleada en el desmontaje y montaje de elementosmecánicos en el taller de metal. Ver figura 3.2.10.

Figura 3.2.10. Botador.

Punta de trazar: Es una herramienta empleada para el trazado y marcado delíneas de referencia, la punta está afilada a 15º y es de metal duro, con el fin de queraye el material a marcar dejando así una huella que no se borre durante el mecani-zado de la pieza, sirviéndonos ésta de referencia. Figura 3.2.11.

Figura 3.2.11. Punta de trazar.

Las puntas de trazar son utilizadas en los gramiles para comprobar el exceso de mate-rial de una pieza en bruto, trazar ejes de simetría, centros de taladros, etc. (ver gramil).

Compás: Es una herramienta que se utiliza para el trazado de arcos, nos sirve tam-bién para tomar medidas, para trazar puntos equidistantes, etc.

Es de acero templado, pues tiene que rayar la pieza que trazamos; sus patas estánafiladas a 15º, y su abertura la tomamos con una regla del taller o un calibre. Es unade las herramientas más empleadas en el trazado de todo tipo de piezas en el taller.Figura 3.2.12.

Figura 3.2.12. Forma de apoyar la pata del compás.

Otros modelos de compases: Dada la cantidad y diversidad de trabajos a realizaren el taller también disponemos de otros modelos de compases que nos facilitan latoma de medidas; estos compases no nos valen para el trazado de piezas, pues laspatas o puntas del compás están dobladas hacia fuera, “compás de interiores”, odobladas hacia dentro, “compás de exteriores” (figuras 3.2.13 y 3.2.14), y nos valenpara tomar medidas por comparación.

Son empleados para comprobar medidas de interiores o exteriores, y según el mode-lo o tipo de piezas a comprobar escogeremos compases de interiores o exteriores.

Las aplicaciones más comunes con estos modelos de compases son:• Ver el paralelismo de barras calibradas.• Comprobar el paralelismo de guías.• Comprobar el espesor de piezas en bruto antes de meterlas en máquina, para ver

si dan la medida.• Comprobar medidas de series de piezas por comparación, etc.



Figura 3.2.10.a. Sacando un eje.

Figura 3.2.13. Compás de interiores.

Figura 3.2.14. Compás de exteriores.

Cabeza Cuerpo Punta

15º

Las herramientas de corteSe conoce con el nombre de herramientas de corte, a todas aquellas herramientas

destinadas a tallar, fabricar o mecanizar los trabajos del taller de mecánica.

Su fundamento es cortar los materiales del taller, habitualmente metales o aleacio-nes metálicas empleadas en la fabricación de piezas mecánicas. Pueden cortar dediversas maneras, sacando pequeñas virutas, como es el caso de las limas, sierras,muelas, etc. (son las llamadas herramientas de mano), o sacando virutas de gran sec-ción y largas, es el caso de las herramientas que van insertadas en las máquinas y quepor sus características requieren un tratamiento especial.

Las herramientas del taller, generalmente las manuales, son de acero duro y tem-plado, aceros comunes para herramientas (los llamados aceros al carbono), y lasherramientas que van insertadas en las máquinas son de acero rápido (aceros aleadospara herramientas). Distinguimos dos grandes tipos de herramientas de corte, las queson empleadas o manejadas a mano, y las que se insertan en las máquinas.

3.3.1 LimasSon herramientas de acero templado que llevan tallados unos dientes, los cuales

al rozar una superficie metálica son capaces de arrancar viruta cortando así el mate-rial y consiguiendo su talla. Ver figura 3.3.1.1. Las limas se diferencian unas de otraspor sus características, que son:

Figura 3.3.1.1. Partes de la lima.

Formas que pueden tener las limas: Por la diversidad de trabajo que se puederealizar con ellas, las limas las encontramos en el comercio de varias formas; laforma nos la define la sección de la lima. Para cada tipo de trabajo tenemos queemplear la lima adecuada en forma, tamaño y picado de dientes.

GEOMETRÍA DE LAS LIMAS

Plana Cuadrada Triangular Redonda Rómbica

NOS DEFINE UNA LIMA• La forma• El tamaño• El grado de corte• El picado de los dientes

HERRAMIENTAS• Herramientas de corte de mano• Herramientas de corte para máquina

3.3


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Espiga Cuerpo

L

Punta

El tamaño: El tamaño de la lima nos lo define su longitud medida en pulgadas(1” = 25,4 mm). La longitud de la lima “L” se considera desde donde empieza elpicado de los dientes hasta la punta de la lima, no considerándose la espiga comolongitud de la lima, pues la espiga es donde se inserta el mango.

Las limas más empleadas para trabajos de desbaste son las de 8”, pues es el tama-ño adecuado de manejo, y las más empleadas para trabajos de acabado y pulido sonlas de 6”.

El grado de corte: El grado de corte de una lima nos lo define el número de dien-tes que tiene tallada la lima por cm² o por pulgada², a menor número de dientes laviruta es más gruesa y la lima corta más, pero la superficie queda más basta; cuandoqueremos pulir una superficie, deberemos escoger una lima de mucho número dedientes por cm², sacará mayor número de virutas, pero al ser la viruta más pequeñala superficie quedará más fina. En el cuadro siguiente vemos el número de dientespor pulgada cuadrada que tiene una lima según el trabajo a realizar.

El picado de los dientes: Es la forma en que están tallados los dientes y según eltrabajo a realizar es decir a limar, debemos escoger la forma del tallado de los dien-tes (picado); aquí mostramos varias forma de picado. En la figura 3.3.1.2 se mues-tran limas con diferente tipo de picado.

Figura 3.3.1.2. Diferentes tipos de picado.

Ángulos del diente: Como herramienta de corte que es, responde a los ángulos decorte de cualquier herramienta, aunque sea para trabajar a mano. Figura 3.3.1.3.

ÁNGULOS DE CORTE DE LA LIMA• Siendo beta ángulo de desprendimiento β• Siendo alfa ángulo de punta α• Siendo ro ángulo de incidencia ρ

TIPO Nº de dientes pulgada²

Basta 52

Semibasta 60

Entrefina 77

Fina 103

Extrafina 128

TAMAÑO DE LAS LIMAS• La lima más pequeña suele medir 3”• La lima más grande mide 14”

PICADO DE LAS LIMAS

Picado Sencillo recto

Picado recto a 75º

Picado cruzado

Picado Fresado



Figura 3.3.1.3. Diente de lima.

Tipos de picados.

Picado cruzado

Picado recto

Picado fresado

ρ

βα

Cuando limamos una pieza hacemos avanzar la lima hacia delante apretando conla mano sobre la lima, haciendo fuerza de tal forma que el diente se clava en el mate-rial cortándolo, pero en el retroceso no debemos hacer fuerza con la lima sobre elmaterial a cortar, pues los dientes de ésta se rompen, perdiendo poder de corte.

3.3.2 Cortafríos y burilesSon herramientas de corte por golpe y se emplean para cortar remaches, tornillos,

limpiar cordones de soldadura, etc.

Tienen el cuerpo de acero suave con el fin de que cuando reciben el golpe no separtan y el filo de acero duro templado y afilado con un ángulo de 55º. Ver figuras3.3.2.1 y 3.3.2.2.

La cabeza tiene forma cónica, pues al recibir el golpe del martillo saca rebabas,las cuales deben de eliminarse en la muela para evitar accidentes, pues durante el tra-bajo se pueden desprender partículas metálicas y dañarnos. Ver la cabeza con reba-bas en la figura 3.3.2.3.

3.3.3 SierrasSon las herramientas que se encargan del corte de los materiales del taller. Pueden ser:

Sierras de máquina: Son las máquinas que se encargan del corte de los materia-les del taller, preparando así las piezas que luego serán mecanizadas en las respecti-vas máquinas, como tornos, fresadoras, etc.

Estas máquinas son muy simples y no tienen mecanismos complicados, pero síhay que hacer constar que la parte más importante de la máquina es la hoja de sierra,que es la que realiza el trabajo de corte.

Las máquinas más empleadas en el corte de materiales suelen ser de cinta, cuya hojade corte es una cinta de acero rápido templada y cuyos dientes están tallados con unángulo y triscados de forma que sean capaces de cortar los materiales del taller, por loque los ángulos de corte corresponden a los ángulos de cualquier herramienta de corte.

El ángulo de desprendimiento es el ángulo α, cuyo valor para el corte de los ace-ros está comprendido entre 5º y 7º y el de punta del diente es el β, cuyo valor estácomprendido entre 45º y 55º. Ver figuras 3.3.3.1 y 3.3.3.2.

Estos ángulos varían para el corte de materiales blandos, como los aluminios y loscobres y latones.

Se conoce con el nombre de triscado de los dientes al ángulo (t) que se les da a los dien-tes respecto la perpendicular de la sierra con el fin de ensanchar el corte (e’) y evitar quela sierra durante el corte (penetración de la misma en el material) se quede agarrada almaterial cortado. Esta particularidad evita el agarrotamiento de la sierra y permite unamejor refrigeración, pues hace que el refrigerante o aceite de corte bañe perfectamente lasierra y el material a cortar disipando el calor generado por el rozamiento.

El grado de corte de una sierra es el número de dientes (N) que entran en una pul-gada (25,4 mm). A mayor dureza de material tendremos que elegir una sierra demayor número de dientes (mayor grado de corte) y a menos dureza de material a cor-tar el grado de corte será menor; es decir, menor número de dientes por pulgada.

TIPOS DE SIERRAS• De máquina• De mano


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Figura 3.3.2.1. Cincel.

Figura 3.3.2.2. Buril.

Figura 3.3.3.1. Sentido de corte.

Figura 3.3.3.2. Ángulos de los dientes.

Filo Cuerpo Cabeza

55º

Figura 3.3.2.3. Cabeza de cortafríos.

S

N

αβ

El sentido de corte de los dientes de una sierra debe de ser el representado en lafigura; es decir, deberán de montarse los dientes en dirección de la flecha (S). Si semontan en sentido contrario se romperán al hacer presión sobre la pieza a cortar.

Sierras de mano: Las sierras de mano obedecen al mismo criterio que las sierrasde máquina.

Triscado de los dientes Desahogo de la sierra

Figura 3.3.3.3. Corte de la sierra.

Las sierras de mano son las empleadas en el taller cuando tenemos que realizarcortes de pequeñas piezas o elementos que en un banco de trabajo podemos realizarpara hacer reparaciones o preparar material; es el caso de tener que cortar tornillos,chavetas, varilla calibrada de pequeño diámetro, etc. Ver figura 3.3.3.3.

Arco de sierra de mano: El arco de sierra para trabajar a mano cortando materia-les es la herramienta que soporta y tensa la hoja de sierra.

Consta de un arco con un mango para poderlo coger con la mano y realizar la fuer-za necesaria para el corte (ver figura 3.3.3.4) dispone de un tornillo que sujeta la sie-rra por un extremo, pudiendo tensarla adecuadamente al tipo de trabajo a realizar.

Para cortar materiales duros se deberá de escoger hojas de sierra de acero rápidoy de diente fino, y para el corte de materiales blandos se podrá elegir una hoja deacero al carbono y de diente grande.

3.3.4 Las roscasMecanizado de roscas a mano: Este tipo de trabajo es una de las operaciones

típicas del taller de metal, pues la tornillería es uno de los elementos mecánicos másempleados en el taller y la mecanización y reparación de rosca (tornillos y tuercas)son un trabajo común que requiere su estudio.

Para mecanizar una rosca en un banco de trabajo con las herramientas de manoadecuadas lo primero que tenemos que hacer es conocer las roscas y sus caracterís-ticas, modelos, etc.

Veamos las características de una rosca y sus partes en la figura 3.3.4.1:

Figura 3.3.4.1. Partes de una rosca.

Características de una rosca: Las características fundamentales que nos definene identifican una rosca son:

Filete de rosca: Llamamos filete de rosca a cada uno de los dientes que forman larosca, los cuales están definidos por la geometría de la rosca que pueden ser de geo-metría triangular, cuadrada, trapecial, redonda.



Figura 3.3.3.4. Arco de sierra de mano.

Hojas de sierras de máquina y de mano.

e

e’

t

e

e’

Altura delfilete

Fondo VérticeP. medio del

flanco

Flanco

PasoBase

Di

Dm

De

Flanco: Los flancos de la rosca son los laterales del diente de la rosca y son lascaras sobre las cuales se apoyan el tornillo y tuerca realizando el apriete.

Vértice: Llamamos vértice de rosca a la parte superior del diente de rosca; la geo-metría del vértice según el tipo y modelo de rosca puede ser plana, redonda.

Fondo de rosca: Es la parte más profunda del diente de la rosca y sobre el fondode la rosca se mide el diámetro del núcleo de la rosca.

Vano de la rosca: Es la parte de material que tenemos que cortar para el mecani-zado de la rosca. Es el espacio entre diente y diente.

Paso de rosca: Es la distancia que hay entre diente y diente y es lo que avanza untornillo o tuerca por vuelta completa.

Diámetros de una rosca: En un tornillo distinguimos varios diámetros, los cua-les se representan en la figura 3.3.4.2.

Diámetro exterior de la rosca: Es el diámetro exterior del tornillo, que va de vér-tice a vértice de diente de rosca y es por donde se mide la rosca.

Diámetro medio: Es el diámetro que pasa por el centro del diente de la rosca y seemplea para verificar la rosca.

Diámetro del fondo: Es el diámetro que va de fondo a fondo de diente.Rosca métrica: Está basada en el sistema métrico, “Sistema Internacional S. I.”;

es una de las roscas más empleadas en la unión de piezas de mecánica; al tener juegoen los vértices de la rosca admite el engrase. Ver figura 3.3.4.3.• La geometría del filete de la rosca es un triángulo de lados iguales (equilátero).• El fondo de la rosca es redondeado y la cresta de la rosca truncada.• El ángulo que forma su filete es de 60º.• El lado del triángulo es igual al paso.• Existe juego en los vértices de la rosca entre el fondo y la cresta.• Su diámetro exterior y el paso se miden en milímetros, de forma que el paso es

lo que avanza el tornillo o tuerca por vuelta completa.

Figura 3.3.4.3. Rosca métrica, “tornillo y tuerca”.

En la siguiente tabla tenemos las fórmulas para calcular los datos de las roscasmétricas y los diámetros y pasos más empleados, es la llamada “serie normal”.



Geometría del filete de rosca métrica.

Fórmulas Diámetro exterior Paso Altura rosca

P = Pason = Juego en el vérticen = H / 16H = Altura del triánguloH = 0,649 x PM = Profundidad rosca

3 0,50 0,34

4 0,70 0,486

5 0,80 0,556

6 1,00 0,695

8 1,25 0,868

10 1,50 1,042

Fórmulas Diámetro exterior Paso Altura rosca

M = 0,7 x PDm = Diámetro medioDm = De – 0,7 x PDi = Diámetro interiorDi = De – 2M

12 1,75 1,215

14 2,00 1,389

16 2,00 1,389

20 2,50 1,736

24 3,00 2,084

30 3,50 2,42

H

P

PTuerca

nh

H M

Tornillo

Di D

mD

e

Juego

Figura 3.3.4.2. Diámetros de una rosca.

De

Dm

Di

ROSCA MÉTRICA

¿Qué altura tendrá el filete de una rosca métrica de M16? Como el tor-nillo se acota por el diámetro exterior, quiere decir que tiene 16 mm de diámetro yle corresponde a ese diámetro 2 mm de paso.

Aplicando la fórmula tendremos que M = 0,7 × P; luego será M = 0,7 × 2 = 1,4 mm

Rosca métrica de paso fino: En mecánica y en algunas ocasiones los pasos de larosca de la serie normal se nos quedan grandes, y necesitamos roscas que aun tenien-do el mismo diámetro de tornillo el paso es más pequeño. Los cálculos para obtenerlos datos de la rosca son los mismos que los de paso común. Los pasos finos másempleados los tenemos en la siguiente tabla.

Rosca Whitworth: Es una rosca basada en el sistema inglés.Para calcular su paso tenemos que dividir la pulgada por el número de hilos que

tiene la rosca por pulgada. Ver geometría de la rosca en la figura 3.3.4.4. Sus carac-terísticas son:• El fondo de la rosca es redondeado.• Los vértices de rosca también están redondeados.• No tiene juego en los vértices.• El ángulo de rosca es de 55º.• La geometría del diente es un triángulo isósceles.• El lado menor del triángulo es igual al paso.• El diámetro exterior de la rosca se mide en pulgadas.• El paso se mide en hilos por pulgada.Con el fin de poder calcular los datos de una rosca Whitworth, en la siguiente

tabla se dan las fórmulas y los diámetros y pasos más empleados.

Problema

Figura 3.3.4.4. Geometría de la rosca Whitworth.



ROSCA MÉTRICA DE PASO FINO

Diámetro exterior Paso Altura

roscaDiámetro de fondo

3 0,35 0,24 2,514 0,50 0,35 3,305 0,50 0,35 4,306 0,75 0,52 5,508 1,00 0,70 6,60

10 1,00 0,70 8,6012 1,50 1,04 9,9014 1,50 1,04 11,9016 1,50 1,04 13,9020 1,50 1,04 17,9024 2,00 1,38 21,2030 2,00 1,38 27,20

Ph

Hr M

Tuerca

Tornillo Di D

mD

e

ROSCA WHITWORTH

Fórmulas Diámetroexterior

PasoNº hilos

Diámetroen mm

P = Pasoh = Altura del triángulo h = H / 6H = Altura del triángulo H = 0,96 x PM = Profundidad de larosca M = 0,64 x Pr = Radio r = 0,137 x p

1/8 40 3,173/16 24 4,76¼ 20 6,35

5/16 18 7,933/8 16 9,527/16 14 11,11 / 2 12 12,75/8 11 15,8

3 / 4 10 19,07/8 9 22,21 8 25,4

Tenemos que mecanizar una rosca en el torno de 1 ¼’’ × 12. Calcularel diámetro exterior al que tenemos que mecanizar el cilindro, el paso y la profundi-dad que tenemos que dar al carro transversal para el mecanizado de dicha rosca.

1 ¼ × 25,4 = 31,75 mm será el diámetro exterior del cilindro.25,4 / 12 = 2,11 mm será el paso que tiene la rosca.Altura de la rosca M = 0,64 × 2,11 = 1,35 mm.

Igual que la rosca métrica, el sistema de roscas Whitworth también dispone depasos finos. Los más empleados se dan en la tabla siguiente.

Las roscas para tuberías: Las tuberías empleadas en las instalaciones para con-ducción de líquidos van roscadas y llevan un paso fino; este tipo de rosca se desig-na por el diámetro interior del tubo, dándose el paso de la rosca en hilos por pulga-da. Son roscas de geometría Whitworth.

Siendo (d) el diámetro interior del tubo en pulgadas y (D) el diámetro exterior deltubo. Ver figura 3.3.4.5.

Rosca Sellers: Es una rosca de geometría triangular; tiene el mismo ángulo quela rosca métrica, pues el filete de la rosca tiene 60º y el triángulo que forma es delados iguales. Ver figura 3.3.4.6.

También recibe el nombre de rosca americana por el país en donde más se emplea.Está muy introducida en las industrias automovilísticas.

Problema



ROSCA WHITWORTH DE PASO FINO

Diámetroexterior

PasoNº hilos

Diámetroen mm Paso en mm

¼ 26 6,35 0,97

5/16 22 7,93 1,15

3/8 20 9,52 1,27

7/16 18 11,1 1,41

1 / 2 16 12,7 1,58

5/8 14 15,8 1,81

3 / 4 12 19,0 2,11

7/8 11 22,2 2,30

1 10 25,4 2,54

1 ¼ 9 31,7 2,82

1 ½ 8 38,1 3,17

ROSCA WHITWORTH PARA TUBERÍAS

Diámetrointerior

PasoNº hilos

Diámetrointerior en mm

Diámetro exterior en mm

1/8 28 3,17 9,7

1/4 19 6,30 13,1

3/8 19 9,5 16,6

½ 14 12,7 20,9

¾ 14 19 26,4

1 11 25,4 33,2

1 ¼ 11 31,7 41,9

1 ½ 11 38,7 47,8

2 11 50,8 59,6

2 1/2 11 63,5 75,1

Figura 3.3.4.5. Tubería para instalaciones de agua.

d D

Figura 3.3.4.6. Dientes de rosca Sellers.

60º

T

P

M

Las características de esta rosca son:• Los vértices de las crestas y el fondo de la rosca están truncados.• No tiene juego en los vértices; la tuerca y tornillo ajustan totalmente.• El diámetro exterior de la rosca se mide en pulgadas.• El paso de la rosca se mide en hilos por pulgada.Los diámetros y pasos empleados más comunes son los de la tabla siguiente.

Rosca trapecial: La rosca trapecial recibe ese nombre porque la geometría de sufilete es un trapecio. Es una rosca muy empleada en órganos de máquinas que ten-gan ejes roscados los cuales deban de soportar grandes esfuerzos, como arrastrarcarros de máquina, prensas, etc.

También se emplea para la transformación de movimientos circulares en rectilíneos.Este modelo de rosca tiene juego en los vértices de los filetes, como se ve en la

figura 3.3.4.7.El ángulo que forman los lados del trapecio puede ser de 29º o de 30º.

Figura 3.3.4.7. Rosca trapecial.



ROSCA SELLERS

Fórmulas Diámetroexterior

Paso enhilos

Diámetromm

Siendo:M = 0,65 x pasoT = (M + 2T) / 8M + 2T = 0,866 x P

¼ 20 6,35

5/16 18 7,93

3/8 16 9,52

7/16 14 11,1

½ 13 12,7

9/16 12 14,2

5/8 11 15,8

3/4 10 15,7

7/8 9 18,5

1 8 25,4

1 1/8 7 28,5

1 ¼ 7 31,7

1 1/2 6 38,1

ROSCA TRAPECIAL

ACME DIN

α = 29ºSe mide en pulgadasa = 0,5 x p + 0,25b = 0,37 x P – 0,13H = 0,5 x pH = a – He = 0,37 x p

α = 30ºSe mide en milímetrosa = 0,5 x P + h´p = 0,63 x P – 0,53 x h´h´= 0,25

Tuerca

TornilloP

a

α

P

Hh’

h

a

α

Calcular los datos de una rosca ACME si queremos que el diámetro dela rosca sea 40 mm y el paso de 6 mm.

Diámetro exterior = 40 mmPaso = 6 mmAltura de la rosca a = 0,5 × p + 0,25a = 0,5 × 6 + 0,25 = 3,25 mmAncho del fondo de la rosca b = (0,37 × p) – 0,13b = (0,37 × 6) – 0,13 = 3,00 mmJuego h = a – H h = 3,25 – 3 = 0,25 mmLongitud del diente e = 0,37 × p e = 0,37 × 6 = 2,22 mmSi queremos calcular la cota x, tendremos que:α = 29 / 2 = 14,5ºtang α = x / ax = tang 14,5º × 3,25 = 0,84L = 2x + e L = (2 × 0,84) + 2,22 = 3,9

Los diámetros y pasos más empleados se dan en la tabla siguiente.

Otros tipos de roscas de interés: En ocasiones en mecánica por característicasde funcionamiento también se emplean roscas cuyos dientes tienen otra geometríaque no es triangular.

Estas roscas se mecanizan igual que las demás, la única variante es que tenemos queafilar la herramienta con la geometría del diente de la rosca que deseamos mecanizar.

Ver la tabla con los filetes de rosca de forma especial.

Problema



e Pa

b

h

α

LX

ROSCA TRAPECIAL DIN α = 30º

Diámetroexterior Paso Altura del

diente (a)Ancho del fondo (b)

12 3 1,75 0,98

14 4 2,25 1,35

16 4 2,25 1,35

18 4 2,25 1,35

20 4 2,25 1,35

24 5 2,75 1,72

28 5 2,75 1,72

30 6 3,25 2,09

36 6 3,25 2,09

OTROS TIPOS DE ROSCAS

ROSCA CUADRADA

Es una rosca que tiene aplicacionesdonde el tornillo tiene que realizargrandes esfuerzos. Muy parecida a latrapecial. L = M (largo del diente)

ROSCA REDONDA

Se emplea en materiales ferroviarios,y para aquellos trabajos que presen-tan grandes desgastes en la cresta.

P L

M

P

r

30º

M

Machos de roscar y terrajas:

Estas herramientas, llamadas machos y terrajas, son empleadas en el mecanizadode roscas generalmente realizadas a mano. Los llamados machos de roscar son parael mecanizado de tuercas o agujeros roscados, y las terrajas son para el mecanizadode tornillos o espárragos.

Machos de roscar: Los machos de roscar a mano son los encargados de realizarroscas de cualquier medida en agujeros previamente taladrados a una medida calcu-lada en función del tipo y tamaño de la rosca a realizar. Son juegos de tres piezas (verfigura 3.3.4.8) que con ayuda de un bandeador los hacemos girar dentro del agujeropara mecanizar así la tuerca. Las características y partes de un macho de roscar lasvemos en la figura 3.3.4.9.

Los ángulos de corte de un macho de roscar son los de cualquier herramienta decorte; en el dibujo se ve un diente de macho de roscar con sus ángulos.

Figura 3.3.4.9. Características de un macho de roscar.

Cuando mecanizamos un agujero roscado, debemos de hacer pasar el juego demachos en un orden, el cual se ve en el cuadro siguiente; podemos apreciar que elprimer macho inicia y guía la rosca, el segundo macho desbasta la rosca y el tercerola pule y la calibra. Figura 3.3.4.10.

Los machos llevan una mecha cuadrara con el fin de poderlos coger haciéndolosgirar con un portamachos o bandeador con el fin de garantizar que el macho no pati-ne durante su trabajo.

Otro aspecto que debemos de tener en cuenta es calcular el diámetro del agujeroantes de mecanizar la rosca; para ello debemos de tener en cuenta el diámetro nomi-nal de la rosca y el paso de la misma, datos con los cuales calcularemos el diámetrode la broca a emplear para el taladrado previo al roscado.

Generalmente cuando tenemos que mecanizar un agujero roscado empleandomachos de roscar la fórmula a aplicar para el cálculo del diámetro de la broca sueleser: Db = Dn – p.

Cuando necesitamos mecanizar roscas cortadas con cuchilla, como es el caso deltorno, aplicaremos la fórmula Db = Dn – (0,7 × p × 2). Ver estudio de las roscas enel capítulo 4, “Roscado en el torno”.

Siendo:

Db = Diámetro de brocaDn = Diámetro nominalp = Paso de la rosca

JUEGO DE MACHOS• El 1º macho guía e inicia la rosca• El 2º macho desbasta la rosca• El 3º macho pule y calibra la rosca



Figura 3.3.4.8. Juego de machos.

Figura 3.3.4.10. Orden de roscado.

Nº 1. Macho prerroscado

Nº 2. Macho roscado medio

Nº 3. Macho acabado

Prerroscado

Roscado medio

Acabado

Longitud de la entrada

Alma

Punta decentradointerior oexterior

Longitud de la ranura

Diámetro de garganta

Diámetrodel mango

Longitud delcuadradillo

Centradoexterior porfacetas ointerior

CuadradilloLongitud del mango

Longitud total

Longitud de garganta

Longitud de rosca

El bandeador de machos: Es la herramienta empleada en hacer girar el machocorrespondiente; es de acero y tiene unos brazos de palanca por donde se hace lafuerza para que el macho gire al mismo tiempo que corta el material mecanizandoasí la rosca. Lleva unas mordazas en la parte central por donde se sujeta el macho.Figura 3.3.4.11.

Figura 3.3.4.11. Bandeador para machos.

Terrajas de roscar: Las terrajas son herramientas de corte que se emplean parael roscado de espárragos y tornillos; los espárragos a roscar deben de estar calibra-dos al diámetro exterior del tornillo y deben de tener una entrada δ para facilitar laentrada de la terraja (ver figuras 3.3.4.12 y 3.3.4.13). Estas herramientas se montanen un portaterrajas o bandeador de terrajas, figura 3.3.4.14, el cual les da el movi-miento de rotación para el roscado. Los ángulos de corte que tienen las terrajas sonlos mismos que cualquier herramienta de corte.

Figura 3.3.4.12. Terraja y diente.

Figura 3.3.4.13. Entrada δ entre 20º y 25º.



Ejemplo

1º Queremos roscar una tuerca de M 12 × 175. ¿A qué diámetro debe-mos de taladrar para luego pasar el macho?

Para rosca de altura hasta el 75% aplicamos la fórmula: Db = Dn – p; Db = 12 – 1,75 = 10,25 mm.

Para rosca de altura total aplicamos la fórmula: Db = Dn – (0,7 × p × 2); Db = 12 – (0,7 × 1,75 × 2) = 9,55 mm.2º Queremos roscar una tuerca de W 1/2 × 12 hilos. ¿A qué diámetro

debemos de taladrar para luego pasar el macho?• Pasamos las pulgadas a milímetros 1/2 × 25,4 = 12,7 mm diámetro

nominal.• Obtenemos el paso en mm 25,4 / 12 = 2,11 mm de paso.• Aplicamos la fórmula Db = 12,7 – 2,11 = 10,59 mm diámetro de la

broca.

Ángulo de incidencia αÁngulo de punta β

Desprendimiento

Superficie dedesprendimiento

Incidencia

β

α

δ

α

δ

Figura 3.3.4.14. Portaterrajas.

3.3.5 EscariadoresEl escariador es una de las herramientas del taller más precisas, pues es capaz de

pulir y calibrar agujeros a un diámetro completamente exacto (H7. Ver tolerancias);está considerada como una herramienta de gran precisión

Es una herramienta cilíndrica o cónica según el trabajo a desempeñar, de acerorápido, con dientes tallados sobre su núcleo los cuales pueden estar tallados de formarecta o helicoidal, afilados, rectificados a un diámetro exacto, y templados con el finde que corten los materiales de los agujeros a calibrar.

El escariador no sirve para taladrar, solamente se emplea para pulir y rectificaragujeros que previamente han de ser taladrados. La broca a emplear para el taladra-do previo debe de ser calculada, y estará en función de la cantidad de material que elescariador pueda cortar durante su trabajo.

Los espesores máximos que puede cortar un escariador según su diámetro estáncalculados y no podemos exceder estos máximos de material, pues romperíamos susdientes durante el trabajo.

El escariador debe de penetrar en el agujero a mecanizar siempre girando en elsentido de corte de sus dientes (a la derecha) y debe de salir en el mismo sentido, siinvertimos a la salida del escariador el sentido de giro romperemos los dientes delmismo.

Cálculo del agujero para el escariado: Como hemos comentado anteriormente,el escariador no debe ni puede cortar más material que el que debe, y para ello debe-mos de calcular el diámetro de la broca con la cual tendremos que mecanizar el agu-jero previo al escariado. Ver figura 3.3.5.1.

Este cálculo nos lo da la fórmula:

Siendo:B = Diámetro a mecanizar antes del escariadoA = Diámetro del escariador a utilizar

B = 0,99 × A – 0,2



Figura 3.3.5.1. Agujero previo.

JUEGO DE MACHOS Y TERRAJAS MÁS COMUNES

Rosca métrica Rosca Whitworth

Diámetroexterior en mm Paso en mm Diámetro exterior

en pulgadasPaso

h por 1”

M4 0,70 3/16 24

M5 0,80 1/4 20

M6 1,00 3/4 20

M8 1,25 5/16 18

M10 1,50 3/8 16

M12 1,75 1/2 12

M14 2,00

M16 2,00 5/8 11

Diámetro nominal Exceso de material

Hasta 6 mm 0,1

De 6 a 15 mm 0,2

De 15 a 25 mm 0,3

De 25 a 50 mm De 0,45 a 0,50

∅

∅A

B

Tipos de escariadores: Dada la diversidad de trabajo a realizar en los talleres,existen diversos modelos de escariadores en función de los trabajos a realizar, losmás empleados son los cilíndricos y los cónicos.

Escariadores cilíndricos. Son unos de los más empleados, y éstos calibran y pulenagujeros de caras paralelas; son cónicos en la punta con el fin de que entren en elagujero a escariar y garanticen la perpendicularidad del escariado, es lo que llama-mos entrada del escariador. Figura 3.3.5.2.

Escariadores cónicos. Estos escariadores son empleados para el calibrado y puli-do de pasadores cónicos.

Tienen la generatriz del cono normalizada y se miden por su diámetro mayor.

Cuando realizamos trabajos con este modelo de escariador hemos de tener encuenta el taladrado previo al escariado y la profundidad del escariado para hacercoincidir el diámetro mayor (d3) del pasador con el agujero escariado.

Estos escariadores a medida que penetran en la pieza hacen mayor el diámetro delagujero, siendo d2 el diámetro mínimo en el escariador cónico. Figura 3.3.5.3

Ángulos de corte del escariador: Como herramienta de corte que es, tiene losmismos ángulos que cualquier herramienta de corte para el tallado de metales. Sonherramientas muy precisas y delicadas, y se deben de trabajar dándoles muy pocoavance, y hacerlos avanzar siempre en el mismo sentido de giro, tanto para penetraren el agujero como para sacarlos, pues si los sacamos dándoles el sentido de giro aizquierdas la misma viruta rompe los dientes del escariador. En la figura 3.3.5.4vemos los dientes de un escariador y sus ángulos.

ρ = Ángulo de desprendimiento.β = Ángulo de punta.α = Ángulo de incidencia.

Entrada del escariador: Los escariadores tienen la punta cónica con el fin defacilitar la entrada en el agujero que tienen que pulir y calibrar, por lo tanto para cali-brar el agujero debemos de hacer pasar toda la parte cortante del escariador, no sola-mente la punta del mismo.

Otro detalle que debemos de tener en cuenta cuando trabajamos con escariadoreses la perpendicularidad del mismo; éste debe de entrar perpendicular al eje de sime-tría del agujero a mecanizar, si no fuese así estaríamos calibrando un agujero con lainclinación del desvío del escariador respecto al eje de simetría del agujero. Ver figu-ra 3.3.5.5.

G = Longitud cónica de la puntaD = Diámetro del escariador d = Diámetro de entrada en la punta

TIPOS DE ESCARIADORES• Escariadores cilíndricos• Escariadores conicos



Ejemplo

Tenemos que escariar un agujero a 20 mm de diámetro y queremos sabera qué diámetro tenemos que taladrar para pasarle después del taladrado elescariador de 20 mm.

Aplicando la fórmula tenemos que:B = 0,99 × 20 - 0,2 = 19,6 mm. Diámetro de broca a escoger previo al

escariado.

Figura 3.3.5.2. Escariador cilíndrico.

Figura 3.3.5.3. Escariador cónico.

Figura 3.3.5.4. Ángulos del escariador.

Figura 3.3.5.5. Entrada del escariador.

I1

I2

d

I1

I2

d2

d3

d5

45º

90º

D

α

G

ρβ

α

Herramientas de máquinaSon herramientas de corte diseñadas y afiladas para cada una de las máquinas en

las cuales se van a emplear, pues las máquinas de taller por la diversidad de trabajosque tienen que realizar, requieren herramientas cuyas formas, ángulos y diseño sonespecíficas a cada modelo de máquina en particular, aunque haya algunos tipos deherramientas que por su forma de trabajo tengan la posibilidad de que se puedanemplear en varias máquinas (caso de las brocas).

Las herramientas más empleadas se definen en los grupos siguientes:

3.4.1 BrocasSon herramientas de acero rápido empleadas en la mecanización de taladros, de

tal forma dispuestas y afiladas que son capaces de cortar los materiales del tallermecanizando agujeros en las piezas a trabajar a altas velocidades, dejándolos a undiámetro determinado según la medida de la broca.

En la broca distinguimos tres partes: el mango, por donde se sujeta la broca a lamáquina que puede ser cilíndrico o cónico, y donde van insertadas las medidas y suscaracterísticas. Ver figura 3.4.1.1.

Figura 3.4.1.1. Partes de una broca.

El cuerpo, tallado en forma de hélice con el fin de que la viruta que corta su puntapueda salir al exterior expulsándola del agujero que está cortando.

La punta, que está afilada adecuadamente con los ángulos precisos con arreglo ala dureza del material a cortar.

Tipos de brocas: Las brocas, por la variedad de trabajos que pueden realizar, lasencontramos de varios diámetros y longitudes, así como disponibles con diversostipos de mangos según su diámetro con el fin de que puedan ser fijadas en las máqui-nas en las cuales se va a trabajar con ellas. Ver figura 3.4.1.2.

Velocidad de corte de las brocas: Se llama velocidad de corte de una broca a lacapacidad de corte que tiene.

BROCAS SEGÚN EL MANGO• Las brocas de 1 a 13 mm de diámetro tienen el mango cilín-

drico para ser cogidas mediante portabrocas.• Las brocas a partir de 13 mm de diámetro en adelante tienen

el mango cónico, “cono morse”.

GRUPOS DE HERRAMIENTAS• Herramientas para el taladrado• Herramientas para el torneado• Herramientas para el fresado• Herramientas para el rectificado

3.4



Figura 3.4.1.2. Broca de mango cilíndrico.

Mango cónico morse

Garganta Garganta

Lengüetade expulsión

Longitud del filoLongitud de la hélice

Longitud de la

garganta

Longitud del cono

Longitud total

La velocidad de corte se da en metros por minuto y estará en función de la dure-za del material a trabajar, y nos la calcula la fórmula:

Siendo:Vc = Velocidad de corte en m/m D = Diámetro de la broca con la que trabajamosN = Número de revolucionesLa máquina de taladrar imprime el movimiento de rotación a la broca de forma

que ésta penetra en el material cortándolo.Si la broca lleva muchas revoluciones durante su trabajo la calentamos mucho por

rozamiento, pudiendo llegar a deteriorarla, incluso a quemarla.Si por el contrario le damos pocas revoluciones decimos que la broca trabaja por

debajo de sus posibilidades, no obteniendo el rendimiento requerido.Por lo tanto, para que una broca trabaje correctamente debemos de calcular las

revoluciones a las que debe de girar para realizar su trabajo. Las revoluciones las cal-culamos partiendo de la fórmula de la velocidad de corte despejando N.

Sección de corte de una broca: La broca cuando penetra en el material lo hacecon dos labios o filos de corte, por lo que saca dos virutas y su sección es el anchode la viruta cortada, siendo:

¿Qué sección de viruta obtendrá una broca de 16 mm de diámetro siestá penetrando 30 mm por minuto a 125 r.p.m.?

a = 30 / 125 = 0,24 mm/rev.S = (16 × 0,24) / 4 = 0,96 mm2

Ángulos y filos de la broca: Las brocas son herramientas de geometría cilíndricaafiladas de tal forma que cuando reciben el movimiento de rotación, éstas sean capa-ces de cortar el material para realizar el trabajo propuesto.

Problema

D × aS = ------------------

4

Vc × 1.000N = ----------------------------

π × D

π × D × NVc = -----------------------------

1.000



Ejemplo

Calcular el número de r.p.m. al que debemos de hacer girar a una brocade 12 mm de diámetro si vamos a trabajar aluminio. Sabiendo que el alu-minio debe de trabajar a una Vc de 80 m/m.

80 × 1.000N = ----------------------------- = 2.123 r.p.m.

3,14 × 12

Como todas las herramientas de corte, deben de afilarse a unos ángulos determina-dos, en función de la dureza del material a cortar. En términos generales tenemos quetener en cuenta que a mayor dureza del material, el ángulo de punta debe de ser mayor,y a menor dureza el ángulo de la punta será menor. Cuando la punta de la broca tieneun ángulo muy pequeño la broca corta más, pero es menos robusto, con lo que tambiénse desafila con más facilidad, llegando incluso a romperse. Si el ángulo es muy grandela penetración será mas costosa, pero el ángulo es más robusto y el afilado dura más.

Para materiales blandos tendremos que afilar con ángulos pequeños y para mate-riales duros con ángulos de más valor.

Lo mismo pasará con las revoluciones, a mayor diámetro a mecanizar menorr.p.m. y a menor diámetro a trabajar mayor serán las revoluciones a darle a la máqui-na. Ver las partes de una broca en la figura 3.4.1.3.

A continuación se da una tabla con los avances y ángulos más indicados para tra-bajar distintos materiales, según su dureza y su velocidad de corte.

Volumen de viruta obtenido por una broca: El rendimiento de una broca se midepor el trabajo que realiza; es decir, por la cantidad de viruta que es capaz de cortar sinque se deterioren sus filos en un tiempo determinado, y la medimos en dm³. Si queremossaber el volumen de viruta en cada uno de los taladros a realizar, calcularemos el volu-men del cilindro del agujero que ésta realiza, siendo Vv = (π×D×L)/1.000.000 = dm3.

Vv = Volumen del agujero a mecanizar.D = Diámetro de la broca.L = Longitud del agujero.Veámoslo con un ejemplo:

Tenemos que mecanizar unas piezas con agujeros de 20 mm de diáme-tro con una profundidad de 100 mm y para ello utilizamos una broca de acero rápi-do. Queremos saber la cantidad de viruta que sacará en 1 hora de trabajo. 1º Calculamos las r.p.m. que debe de llevar la broca para mecanizar ese tipo de mate-

rial, así como su avance, siendo Vc = 20 m/m, y a = 0,20 mm/rev.Despejando de la Vc tenemos que N = (Vc × 1.000) / (π × D); aplicando datos nosqueda:N = (20 × 1.000) / (3,14 × 20) = 318 r.p.m.

2º El volumen de viruta a cortar por taladro es V = π × r² × h; aplicando datos tenemos:V = (3,14 × 10² × 100) / 1.000.000 = 0,0314 dm³.Tiempo en mecanizar un agujero t = l / a × N; t = 100 / (0,20 × 210) = 2’ 22’’ poragujero.

3º En 1 hora mecanizará 3.600 / 142 = 25 piezas, luego la viruta obtenida en eseperiodo de tiempo será:Viruta = 25 × 0,0314 = 0,785 dm³.

Problema



Figura 3.4.1.3. Partes de una broca.

Superficie de incidencia Anchura de la faja

ϕ

c

Aristade corte

Superficie dedesprendimiento

Anchura del labio

DATOS PARA TRABAJAR CON BROCAS DE ACERO RÁPIDO

MATERIALA

TRABAJAR

DurezaBrinell

Resistenciaa la tracción

kg/mm²

Vc m/m

Avances según Ø de broca en (mm/rev) Ángulos de la broca

1-5 6-12 13-25 Incidencia Punta

Acero suave 140 45 20 a 40 0,10 0,20 0,30 4º a 6º 120º

Acero semiduro 250 60 25 a 32 0,10 0,18 0,25 4º a 6º 135º

Acero duro 210 85 20 a 28 0,08 0,15 0,20 4º a 6º 140º

Acero aleado 290 105 12 a 20 0,06 0,10 0,15 3º a 5º 140º

Acero inoxidable 285 98 8 a 10 0,04 0,08 0,10 5º a 7º 130º

Fundición gris 180 25 15 a 30 0,15 0,025 0,35 4º a 6º 130º

Cobre 30 a 70 0,12 0,28 6º a 8º 120º

Bronce 105 40 a 70 0,10 0,30 6º a 8º 118º

Latón 100 50 a 80 0,10 0,30 6º a 8º 118º

Aluminio y aleaciones 25 40 a 60 8º a 10º 115º

Defectos del taladrado: Las brocas, como hemos indicado anteriormente, sonherramientas de corte, y como tales para realizar su trabajo tienen que estar en per-fectas condiciones no sólo de afilado, sino de corte; es decir, se deben adecuar lascondiciones de corte a los distintos materiales a taladrar.

Por lo tanto, lo primero que tenemos que tener en cuenta a la hora de realizar tra-bajos con brocas, es conocer el material que vamos a trabajar, pues en base a estedato, podemos adecuar las revoluciones a dar a la máquina, los ángulos de afilado dela broca y el avance de penetración.

Respecto al afilado de la broca:• El esfuerzo de penetración es demasiado grande, hay que realizar mucha fuerza

y la broca corta mal.En este caso la broca está mal afilada, el ángulo de corte es muy grande. Afilaradecuadamente la broca.

• El agujero sale más grande que el diámetro de la broca.La broca está mal afilada, tiene los labios desiguales, afilarla bien.

• Una viruta sale más larga que la otra.Un labio es más largo que otro. Afilar bien para que corte con los dos labiosiguales.

• La broca patina y no corta el material, se calienta y se quema el filo.La broca es de material blando, elegir una broca de un material más duro, o bajarrevoluciones, cambiar avance.

Desviación admisible de una broca: Las brocas cuando se fabrican se comprue-ban a concentricidad, con un valor admisible del 90% (límite de error 10%) y se cal-cula mediante la fórmula:

Siendo:Ea = Error admisibleD = Diámetro de la brocaδ = 3º para diámetros de 1 a 100 mmδ = 4º para diámetros de 100 mmLa tolerancia de concentricidad se calcula por Tc (siendo L la longitud del agujero).

En los cortes de las brocas las tolerancias admitidas son sobre el 10%, calculadas por:Teniendo en cuenta que para diámetros de 1 a 100 mm δ = 3º y α = 20 y para diá-

metros de más de 100 mm δ = 4º y α = 8º

Longitud del taladro: En el taladrado deberemos de tener en cuenta la entrada dela broca, pues la punta es cónica porque tiene el ángulo de punta, por lo tanto la lon-gitud total del taladrado se considera el espesor de la pieza más la longitud del ángu-lo de la punta. (Lt = L + l). Siendo l = 1/3 del diámetro de la broca. Ver la figura3.4.1.4.

D × π × δ × tang α + 0,005Dab = -------------------------------------------------------------------

360º

(0,03 + 0,01) LTc = --------------------------------------

D

D × π × δEa = ----------------------------

360º



Figura 3.4.1.4. Profundidad de taladro.

Avance

D

Ll

L t

Brocas especiales: Se consideran brocas especiales aquellas que son capaces derealizar dos o más operaciones al mismo tiempo, como son las brocas bidiametrales,capaces de mecanizar el avellanado (alojamiento de la cabeza del tornillo) al mismotiempo que cortan el agujero del tornillo.

Estas brocas tienen dos diámetros, el del tornillo y el de la cabeza del tornillo, porlo que al penetrar en el material, cuando han taladrado el agujero del diámetro exte-rior del tornillo, realizan el diámetro de la cabeza del mismo. Son muy empleadas enlos trabajos de ensambles de piezas por tornillería, pues ahorran las operaciones decambio de herramientas y de posicionamiento de pieza. Véanse los dos diámetrosque presenta la broca de la figura 3.4.1.5.

Brocas de centrar. También llamadas brocas de punto. Son brocas considera-das especiales, y son empleadas en la mecanización de centros y para mecanizartaladros a 60º.

Cuando tenemos que mecanizar piezas largas o de mucho peso en el torno, esnecesario hacerles un taladro a 60º llamado punto, para que éstas se puedan apoyaren el punto del torno cuyo ángulo también es de 60º, ajustándose así el punto tala-drado con la broca y el punto del torno, evitando así el descentramiento de la piezadurante su mecanizado.

Estas brocas tienen entre el diámetro menor y el mayor el ángulo de 60º. Ver figura 3.4.1.6.

Estas brocas están normalizadas en diámetros y ángulo.

Avellanadores: Son herramientas consideradas como brocas, las cuales tienen unángulo que puede ser de 60º, 75º, 90º, etc., y se emplean para avellanar los alojamien-tos de los taladros en los cuales se inserta la cabeza de un tornillo.

Los avellanadores tienen los ángulos de corte respecto a una broca y también seemplean para eliminar las rebabas de los taladros mecanizados. Ver figuras 3.4.1.7 y3.4.1.8.

3.4.2 Conos Morse, conos ISOLos conos “MORSE” e “ISO” son herramientas de máquina (accesorios) que se

emplean para la fijación y colocación de otras herramientas en las máquinas deltaller, como brocas de mango cónico, portabrocas para la fijación de brocas demango cilíndrico, platos de cuchillas, etc.

Son de colocación rápida y son muy empleados. Conos Morse: Son unos útiles capaces de fijar y sujetar herramientas a las máqui-

nas para poder trabajar con ellas. Todas las máquinas (taladradoras, contrapunto del

Brocas de centrar UNE 16126

Diámetro d Diámetro D

1 2,5

1,6 4

2,5 6,3

4 10



Figura 3.4.1.5. Broca bidiametral.

L190º

Figura 3.4.1.6. Broca de centrar.

Dd 60º

Figura 3.4.1.7. Avellanador de 75º. Figura 3.4.1.8. Alojamiento de tornillo avellanado.

torno, etc.) llevan en los husillos unos alojamientos cónicos llamados conos Morseen los cuales se alojan las herramientas con las que trabajamos; estos alojamientosestán normalizados en conicidad y longitud, con el fin de que las herramientas queen ellos se alojen sean intercambiables en cualquier máquina. Ver figura 3.4.2.1.

Cuando las brocas expuestas anteriormente tienen diámetro cilíndrico (hasta 12 mm) se montan sobre el portabrocas, pero a partir de 12 mm hay que montarlassobre conos Morse, pues éstas el mango que llevan es cónico, con el ángulo del conoMorse como hemos visto en la figura de la broca.

Los conos Morse están normalizados, son de acero duro y templado y se les deno-mina por números.

Espigas Morse: Se emplean especialmente para la fijación de portabrocas; la partelarga del cono Morse se inserta en el husillo del eje de la máquina de taladrar, y enel cono pequeño se inserta el portabrocas el cual coge brocas de mango cilíndrico.Ver figura 3.4.2.3.

En la figura 3.4.2.5 se puede ver el montaje de una broca cónica mediante un conoMorse en el eje de la máquina de taladrar.

En la figura 3.4.2.6 vemos un portabrocas fijado al eje de una taladradora median-te una espiga del tipo Morse. Obsérvese las partes cónicas de la espiga Morse.

Cono Morse reductor: Son elementos que llevan como se ve en el dibujo dosconos, uno exterior que se aloja en la máquina y uno interior que a su vez aloja otrocono Morse de otra medida, generalmente más pequeño. Se emplea para reducir lostamaños de los conos Morse. Figura 3.4.2.4.

Conos ISO: Tienen las mismas aplicaciones que los conos Morse, fijar herra-mientas y accesorios en los ejes de las máquinas, pero la conicidad es mayor que enlos conos MORSE, también son más robustos; éstos son más empleados en lasmáquinas fresadoras, mandrinadoras, etc.; disponen de unos anclajes que evitan elpatinamiento de la herramienta por el esfuerzo de corte, y su fijación a la máquina serealiza mediante el cono ISO que ajusta en el cono del eje de la máquina y un husi-llo que rosca en la parte superior del cono ISO (ver figura 3.4.2.7 con las medidas).Las medidas más comunes son ISO 30, 40 y 50.

Sus medidas están normalizadas y estos conos se denominan por el diámetro exte-rior del cono.



Figura 3.4.2.1. Medidas del cono Morse.

dD

L

MEDIDAS DE LOS CONOS MORSE

Cono Morse Diámetro de la brocaMedidas de los conos

Morse

D d L

Nº 1 De 14 a 15 mm 12,06 9,7 56

Nº 2 De 16 a 23 mm 17,78 14,90 67

Nº 3 De 24 a 32 mm 23,82 20,20 84

Nº 4 De 33 a 50 mm 31,26 26,50 107

Nº 5 De 51 a 80 mm 44,39 38,20 135

Nº 6 De 81 a 100 mm 63,34 54,60 188

Figura 3.4.2.2. Cono Morse.

Figura 3.4.2.3. Espiga cono Morse.

Figura 3.4.2.4. Cono Morse reductor.

Figura 3.4.2.7. Medidas de un cono ISO. Figura 3.4.2.8. Distintos modelos de conos ISO.

f

I2I1

d1

d8 g

Figura 3.4.2.5. Broca con conos Morse

Figura. 3.4.2.6. Portabrocas con su cono Morse.

Husillo de la máquina de taladrar

ConoMorse

Broca demangocónico

Eje de lamáquina

de taladrar

EspigaMorse

Portabrocas

3.4.3 Herramientas para tornoEl torno es una máquina en la que se mecanizan trabajos, generalmente cuerpos de

revolución, el cual por sus características y forma de trabajar requiere unas herramien-tas específicas para sus mecanizados, de manera que requieren un estudio especial.

Las herramientas de este tipo de máquinas, también llamadas cuchillas de corte,existen de varios tipos de materiales, desde las de acero rápido que son afiladas porlos propios operarios dándoles la forma y filo adecuado al trabajo a realizar, las deplaquita de metal duro que van soldadas a un mango de acero suave (admiten afila-dos en muelas especiales), y las de metal duro que por su dureza no admiten afila-dos, pues tienen forma y ángulos constantes.

Hoy, modernamente, estas herramientas están estudiadas y perfeccionadas paravalorar su poder de corte y su rendimiento a altas velocidades de trabajo, por lo queestán normalizadas y generalmente suelen ser de plaquita intercambiable (metalduro), de forma que no se contempla el afilado de las mismas, simplemente nos limi-taremos a cambiar la placa de corte en el portaherramientas, la cual ya viene afilada,evitando así los afilados y las pérdidas de tiempo en los mecanizados. Este tipo deherramienta es muy empleada en las máquinas de control numérico.

Herramientas de acero rápido: También llamadas herramientas de cobalto. Sonherramientas que satisfacen cierta parte de los trabajos del taller, como son el meca-nizado de materiales blandos y de dureza media; se encuentran en el comercio enbarras de varias geometrías y tamaños, teniendo que afilarlas en forma y ángulo decorte según el tipo de trabajo que vayamos a realizar. Las encontramos en forma debarra de una longitud determinada, y la ventaja que tienen es que admiten muchosafilados (prácticamente ¾ de la longitud de la barra).

Son económicas en comparación con otras herramientas, el inconveniente queplantean es que cada vez que necesitamos afilar una herramienta de este tipo perde-mos los puntos de máquina, por lo tanto no son muy operativas para las máquinas decontrol numérico. Pero son muy empleadas en los tornos paralelos convencionales,para el mecanizado de todo tipo de piezas.

Para trabajar con ellas requieren portaherramientas específicos, y una vez afiladasy preparadas se montan en el portaherramientas adecuado a la forma de la geometríade la cuchilla, los cuales se fijan a máquina. Cuando requieren un afilado nuevo,solamente hace falta sacar la cuchilla de dicho portaherramientas, afilarla y volverlaa montar. Ver portaherramientas en las figuras 3.4.3.1 y 3.4.3.2.

Son muy empleadas para trabajar materiales blandos (latones, bronces, aluminios,etc.), que necesitan herramientas afiladas de forma especial, y para el mecanizado depiezas generalmente pequeñas de geometrías especiales.

Geometría de las herramientas: En toda herramienta de corte hay que conside-rar dos elementos fundamentales, las superficies de corte por donde resbala la viru-

HERRAMIENTAS DE COBALTO MÁS EMPLEADAS

Geometría Aplicaciones según su geometría Medidas máscomunes

Cuadrada Se emplea para cilindrar, mecanización de desbastes, roscado.

4 x 4 x 1006 x 6 x 1008 x 8 x 100

10 x 10 x 160

TrapecialSon muy empleadas para cortar, pues tienen un ángulo cons-tante, sólo hace falta afilarlas frontalmente; también seemplean para el roscado de geometría cuadrada.

10 x 2,5 x 12513 x 2,5 x 10019 x 3,5 x 12520 x 5 x 160

Redonda Se emplean para el mecanizado de interiores, afiladas a losángulos adecuados.

4 x 804 x 1006 x 1008 x 100

10 x 100

Estas herramientas las podemos encontrar con el 10%, 14% y 19% de cobalto



Figura 3.4.3.1. Portaherramientas de cilindrar.

Figura 3.4.3.2. Portaherramientas de cortar.

ta y los ángulos que debe de tener, los cuales varían en función del tipo de materialque tienen que cortar. Por lo tanto, en toda herramienta debemos de tener en cuenta:

Las superficies de corte: Son las caras de la herramienta dispuestas y afiladas deforma que faciliten el trabajo de la cuchilla; tienen contacto con la pieza a trabajar,y están sometidas a rozamientos elevados durante el corte, los cuales generan calorllegando a destemplar la herramienta.

Las superficies de corte forman con la pieza a mecanizar los ángulos de corte dela herramienta y generalmente suman 90º. Figura 3.4.3.3.

Superficie de desprendimiento: Es la superficie de la herramienta sobre la cual sedesliza la viruta cortada durante el mecanizado de la pieza. Figura 3.4.3.4.

Superficie de incidencia: Es la superficie de la herramienta que interfiere con la super-ficie de la pieza que se está mecanizando, es una de las superficies más importantes.

Superficie secundaria: Es la superficie de la herramienta que define el ángulo dedesahogo.

Los ángulos de las herramientas: El ángulo nos da la robustez del filo de laherramienta y es la parte más precisa de una herramienta, los ángulos más importan-tes son:

Ángulo de incidencia: Es el ángulo formado por la superficie de corte de la herra-mienta y la superficie de incidencia (A), representado en la figura 3.4.3.3.A por α.El ángulo de incidencia depende de la tenacidad de la herramienta, es uno de los másimportantes y su valor está entre los 3º para trabajar materiales duros y los 12º paramateriales muy blandos, y en términos generales podemos decir que:• A menor dureza del material a trabajar, mayor será el ángulo de incidencia.• A mayor dureza del material a trabajar, menor será el ángulo de incidencia.Ángulo de desprendimiento: Es el formado por la superficie de desprendimiento y

la perpendicular a la superficie de corte (D); es el ángulo que hace que se deslice laviruta por la superficie de desprendimiento. Se muestra en la figura 3.4.3.3.A por β.

Es uno de los ángulos que más importancia tiene y debe de tener los grados ade-cuados al tipo de material a cortar, pues condiciona la superficie de desprendimiento,por donde se desliza la viruta cortada; esta superficie está sometida al calentamientopor el roce de la viruta cuando se corta el material, llegando incluso a ponerse al rojo.

También sufre la erosión de la superficie por el esfuerzo que realiza la viruta sobredicha superficie, llegando a desgastarla y como consecuencia de la erosión llega a defor-mar dicha superficie formando un vacío de material que recibe el nombre de cráter. Verfigura 3.4.3.4.

En términos generales este ángulo deberá ser menor cuanto mayor dureza tenga elmaterial a trabajar, y mayor cuanto más blando sea el material a trabajar.

Ángulo de desprendimiento negativo: Se le da el nombre de ángulo negativo, cuan-do el ángulo de desprendimiento en vez de ser positivo es negativo. Este tipo de ángu-lo va bien para cuando tenemos que trabajar materiales muy duros, pues la punta de laherramienta es más robusta y aguantan más corte de material; también se puede aumen-tar la velocidad de corte, pero tiene el inconveniente de que necesitamos más potenciade motor. Los ángulos negativos β están comprendidos entre 8º y 10º. Figura 3.4.3.5.

Ángulo de punta: Es el formado por la punta de la herramienta definido por la aris-ta de desprendimiento y la de incidencia (D). Si el valor del ángulo de la punta de la

Aº + Cº + Dº = 180ºDº + Cº = 90º

A TENER EN CUENTA:• Las superficies de corte• Los ángulos de corte



Figura 3.4.3.3. Superficies y ángulos de corte.

Figura 3.4.3.4. Superficie de desprendimiento.

Figura 3.4.3.3.A. Ángulos de las herramientas.

Figura 3.4.3.5. Ángulo de desprendimientonegativo.

D

A

β

α

C

C

D

β

α

herramienta es pequeño (figura 3.4.3.6), la punta de la herramienta se clavará mejoren la pieza, pero la punta será más débil con lo que el deterioro de la herramienta esmayor.

Si el valor del ángulo de la punta es muy grande (figura 3.4.3.7), la herramientaserá más robusta, pero también se clavará menos en el material a cortar y por lo tantonecesita mayor esfuerzo de corte.

La robustez y el valor del ángulo de punta estará en función de la dureza del mate-rial a cortar.

Ángulo de desahogo: Es el formado por la arista de la pieza a trabajar y la aristasecundaria de la herramienta (C).

Valores de los ángulos para las herramientas en términos generales: Los mate-riales que se mecanizan o trabajan en el taller generalmente suelen ser siempre losmismos, y para facilitar el afilado de las herramientas y saber escoger el ángulo ade-cuado a cada material que más comúnmente se trabaja se facilita la tabla siguiente:

Posicionamiento de la herramienta: La herramienta deberá de estar fijada a lamáquina en su portaherramientas correspondiente, pero siempre deberá estar situadaen el eje de simetría de la pieza a mecanizar, con el fin de garantizar el corte. Verfigura 3.4.3.8.

Si está por debajo del eje de simetría de la pieza, la viruta que corta tiende a amon-tonarse en la superficie de desprendimiento, pues la herramienta se clava demasiadolevantando la pieza, con lo que se produce un calentamiento por mal corte de la herra-mienta y una fuerza excesiva en la punta pudiendo llegar a partirse.

Si la herramienta está por encima del eje de simetría, la punta no se clava bien en lapieza y más que cortar lo que hace es rozar la superficie de incidencia con la pieza a tra-bajar, teniendo un rozamiento excesivo aumentando la temperatura de la herramientallegando a destemplar la punta de la misma si es una herramienta de acero rápido y chi-llando y metiendo ruido si es una placa de metal duro. Observar las cotas A y B.

Fuerzas en las herramientas de torno: Cuando trabajamos un material del taller, loque hacemos es cortarlo con la herramienta, la cual hemos preparado buscando el mate-rial adecuado a la misma, dándole la forma y afilándola con los ángulos precisos.

Pero a toda herramienta la sometemos a unas fuerzas de corte (figura 3.4.3.9) y sidichas fuerzas no las hemos calculado bien, lo que suele pasar en el mejor de loscasos, es que la herramienta vibra porque no puede cortar lo que se le pide, dejandounos acabados malos y realizando un trabajo molesto por ruidos indebidos, o serompe por exceso de carga. Lo que quiere decir que si estos datos los conocemosestaremos en condiciones de darle a las herramientas la robustez adecuada y garan-tizar así el buen funcionamiento de las mismas.



Figura 3.4.3.6. Ángulo de punta débil.

Figura 3.4.3.7. Ángulo de punta robusto.

D

D

VALORES DE LOS ÁNGULOS PARA LAS HERRAMIENTAS DE TORNO

Ángulo incidencia Ángulo desprendimiento

Material a trabajarPara

acerosrápidos

Plaquita de M.D. soldada

Plaquita demetal duro

intercambiable

Para aceros rápidos

Plaquita de M.D.soldada

Plaquita demetal duro

intercambiable

Acero suave 8º-10º 7º-9º 6º-8º 12º-20º 8º-16º 6º-12º

Acero semiduro 7º-9º 6º-8º 5º-7º 10º-15º 4º-8º 4º-8º

Acero duro 6º-8º 6º-8º 5º-7º 10º-15º 4º-8º 4º-8º

Acero aleado 4º-6º 5º-7º 5º-7º 8º-14º 5º-10º 3º-7º

Fundiciones 8º-10º 8º-10º 5º-7º 12º-15º 5º-10º 3º-7º

Bronces 10º 10º 8º-10º 15º-20º 10º-12º 10º-12º

Latones 10º 10º 8º-10º 15º-20º 10º-12º 10º-12º

Aluminio 12º 12º 10º-12º 20º 15º-20º 15º-20º

Plásticos 15º 15º 13º-15º 25º 20º-25º 20º-25º

Figura 3.4.3.8. Posición de la herramienta.

AB

Figura 3.4.3.9. Fuerzas de corte.

RP

a

Las fuerzas a las que se somete una herramienta son: R = Resultante R² = a² + p²P = Fuerza de penetracióna = Fuerza de avanceLas fuerzas ejercidas sobre la superficie de desprendimiento y la de ataque (ver figu-

ra 3.4.3.10) son las que más deterioran la punta de la herramienta durante su trabajo.Las virutas en las herramientas de torno: La viruta es el exceso de material que

tiene una pieza en bruto y que cortamos cuando la mecanizamos, y si la analizamospodemos averiguar varias cosas, como son el estado del filo de la herramienta, si losángulos están bien afilados o no, así como su grado de acabado, etc.

Al hablar de virutas podemos distinguir dos clases, las llamadas virutas continuas(tienden a desestimarse), que son las obtenidas por herramientas generalmente afila-bles; es decir, las fabricadas con aceros rápidos, que nosotros afilamos dándole formay ángulos.

Y las virutas discontinuas, las cuales tienden a mejorar los acabados pero que tie-nen sus problemas; las vemos a continuación.

La viruta continua: Cuando las revoluciones y la velocidad de corte son elevadasla viruta sale al rojo, cerca de los 500 ºC o más, y si al operario le roza como ya hapasado en ocasiones por la velocidad de salida, ésta le puede producir quemaduras ycortes (aspecto muy temido por los torneros). Otro problema que nos plantea la viru-ta continua es que cuando las virutas son muy largas se enrollan en la pieza y en laherramienta, rayando dicha pieza y produciendo interferencias en el avance de laherramienta; también dañan la superficie de desprendimiento de la herramienta porsu roce continuo; al ser muy larga ésta, no deja de rozar con la cuchilla y terminahaciéndole un cráter en la arista de corte necesitando disponer de un gancho para eli-minarlas, con su correspondiente riesgo de corte.

Otra desventaja que presentan es el poder de recuperación del aceite de corte, puesal ser virutas largas se enrollan y ocupan mucho volumen.

Como podemos ver, este tipo de virutas son incómodas y se tiende a no emplearherramientas que obtengan este tipo de virutas.

La viruta discontinua: Llamamos viruta discontinua cuando obtenemos virutamuy corta, de 3 a 5 mm de longitud, lo cual se consigue con los llamados rompevi-rutas. Ver un rompevirutas en las figuras 3.4.3.11 y 3.4.3.12.

Se obtienen por herramientas de metal duro no afilables, pues estas herramientasllevan el afilado con su rompevirutas, y cuando la herramienta se deteriora o se gastael filo, ésta se sustituye por una herramienta nueva. La ventaja que tienen sobre lascontinuas es que no se enrollan en las piezas dando mejor acabado, se evitan acci-dentes por corte de las mismas.

Los rompevirutas no son ni más ni menos que un rebaje que se le hace a la herra-mienta a continuación del filo, con el fin de que cuando la viruta sale desprendidachoque con este rebaje y por la misma fuerza que lleva, ésta se rompa en trozospequeños, con lo que estas virutas troceadas caen en la bandeja de la máquina, evi-tando los posibles cortes y los enrollamientos en las piezas.

Otra ventaja que presentan es que si tenemos que recuperar el aceite de corte, alser virutas más pequeñas (ocupan menos volumen) las podemos centrifugar mejor yrecuperamos con más facilidad el aceite empleado en el corte de los materiales.

El inconveniente que presentan es que necesitan más potencia en la máquina parasu corte, aumentando el consumo de potencia de la máquina, y si no se fijan bien alportaherramientas vibran; también el inconveniente de que son más caras (los rom-pevirutas generalmente son aplicables a las herramientas plaquitas de metal duro).

3.4.4 Plaquitas de metal duroPlaquitas de metal duro soldadas: Son herramientas más duras que las de acero

rápido, y se emplean para trabajar materiales que por su dureza y características los



Figura 3.4.3.10. Fuerzas que deterioran los filos de corte.

Figura 3.4.3.11. Rompevirutas.

Figura 3.4.3.12. Distintos tipos de rompevirutas.

a

Fuerza sobre la superficie dedesprendimiento

Deterioro de la punta

e

l

aceros rápidos no los pueden cortar, o queremos conseguir velocidades de corte máselevadas.

Estos modelos de herramientas son placas de metal duro que se sueldan a unmango de acero suave con el fin de darles el soporte adecuado y poderlas fijar así enla máquina, dándoles la robustez adecuada y evitando al mismo tiempo las vibracio-nes del trabajo.

Son más difíciles de afilar que las de acero rápido, pues requieren muelas especia-les, admiten pocos afilados; cuando la plaquita se gasta, la herramienta se pierde, esdecir no se puede volver a soldar una placa nueva en el mango (el mango o soportede la placa se gasta con el afilado, no pudiéndose recuperar).

Existen varios tipos de geometrías de plaquitas, así como varios tamaños de man-gos, los cuales tendremos que adaptar a la máquina según el tipo de trabajo a meca-nizar. En la figura 3.4.4.1 se representan varias formas de herramientas.

Están normalizadas según normas DIN en tamaños y formas; a continuación se dauna tabla con los modelos y tamaños más comunes con el fin de poder elegir la másadecuada en función del trabajo a realizar.

Dada la gran cantidad de materiales a trabajar en el taller, así como diversas alea-ciones de características distintas, las herramientas de metal duro soldadas se clasi-fican según los materiales a cortar por una letra y un color, y según su dureza por unaletra seguida de una cifra, la cual nos indica la dureza de la placa soldada.

De esta manera podemos elegir la herramienta adecuada a cada tipo de trabajo, obte-niendo así las mejores velocidades de corte y el máximo rendimiento de la herramienta.

La tabla siguiente nos da la referencia de las calidades de las herramientas de metalduro soldadas con el fin de poder elegir según el material a mecanizar la más adecuada.



Neutra

De cilindrar

De interior

Figura 3.4.4.1.

HERRAMIENTAS DE PLAQUITAS SOLDADAS PARA TORNO

Herramientapara grandes

desbastes DIN 4972

Herramientapara desbastar

DIN 4980

Herramientaneutra para

cilindrar DIN 4975

Herramientapara roscar DIN 4982

Herramientapara cortar DIN 4980

Herramientapara roscar

interior DIN 4983

MEDIDAS DE LAS HERRAMIENTAS MÁS COMUNES PARA LAS TORRES DE TORNOS

10 X 10 10 X 10 16 X 10 10 X 10 12 X 8 10 X 1012 X 12 12 X 12 20 X 12 12 X 12 16 X 10 12 X 1216 X 16 16 X 16 25 X 16 16 X 16 20 X 10 16 X 1620 X 20 20 X 20 32 X 20 20 X 20 25 X 16 20 X 2025 X 25 25 X 25 40 X 25 25 X 25 32 X 20 25 X 25

CLASIFICACIÓN DE LOS METALES DUROS SOLDADOS (CALIDADES)

SÍMBOLO LETRA(Color)

TRABAJOS A REALIZAR CALIDAD CARACTERÍSTICAS GENERALES

PAZUL

Esta calidad está indicada para trabajar aceros, ace-ros fundidos, aceros inoxidables, fundición malea-ble. Donde sea necesario conseguir velocidadesaltas pero con avances pequeños. Indicada para des-bastes discontinuos, corte, o mecanizado de piezasque estén sometidas a golpes.

P01

La denominación va del número más bajo, la P01,M10, K01, al número más alto, P40, M30, K40. Sien-do los números más bajos los que admiten mayorvelocidad de corte, y de mayor resistencia al desgas-te. Siendo los números más altos los que puede lle-var mayor avance y los de mayor tenacidad.

P10

P20

P30

P40

MAMARILLO

Calidad adecuada para trabajar aceros aleados y fundi-ciones aleadas de fácil mecanización, también mecani-za bien los aceros inoxidables de alta aleación. Emple-ada para grandes desbastes con velocidades de cortemás bien medias y altas con una pasada alta.

M10

M20

M30

Plaquitas de metal duro intercambiables: Son las herramientas de corte másduras que tenemos, pues son conglomerados metálicos que requieren un estudio espe-cial; estas herramientas traen la geometría, es decir las superficies y los ángulos, defi-nidos de fábrica, y adecuados a cada tipo de material a trabajar, de forma que sólotenemos que montarlas en sus portaherramientas específicos, y trabajar con ellas. Unavez gastado el filo, no podemos afilarlas, debiendo sustituir la plaquita por otra nueva.

Estas herramientas trabajan a velocidades de corte muy elevadas, dando rendi-mientos muy buenos en el trabajo. Tienen la ventaja de que no tenemos que afilarlasy la sustitución de la misma se realiza de forma muy rápida, no perdiendo tiempo enel desmontaje, afilado y montaje de una herramienta de acero rápido.

Son las herramientas que insertan las máquinas de gran producción, como son lasmáquinas de control numérico, aunque actualmente dada la robustez de las máqui-nas de taller se emplean prácticamente para casi todo tipo de trabajo.

Composición: Son herramientas de corte derivadas de los productos pluvimeta-lúrgicos; estos productos no son aleaciones como el resto de los aceros aleados paraherramientas, se obtienen de un proceso metalúrgico en el que interviene la mezclade polvo de partículas metálicas las cuales se incrustan unas dentro de otras ymediante un tratamiento de prensado y sinterización se obtiene una pastilla, suma-mente dura y lo suficientemente tenaz para que durante su trabajo y manipulación nose rompa por el golpe, así como los golpes a que pueda estar sometida durante su tra-bajo y manipulación. Aunque debemos de considerar esta tenacidad, pues un mate-rial cuanto más duro es, también se hace mas frágil.

Geometría de una placa de metal duro y su denominación: Dada la gama tangrande de geometrías, y la cantidad de medidas existentes que abarquen todo tipo detrabajos, estas placas están sometidas a las normas I.S.O. y ésta las denomina con unaserie de letras y números los cuales tienen un significado que vemos a continuación.



CLASIFICACIÓN DE LOS METALES DUROS SOLDADOS (CALIDADES)

SÍMBOLO LETRA(Color)

TRABAJOS A REALIZAR CALIDAD CARACTERÍSTICAS GENERALES

KROJO

Esta calidad está adecuada a los materiales de fundi-ciones duras y aceros duros o endurecidos, acerostemplados, metales no férricos, aluminios, plásticosy maderas.

Tiene una buena resistencia de filo al desgaste.

K01

K10

K20

K30

K40

SIGNIFICADO DE LA SIMBOLIZACIÓN DE PLAQUITAS DE METAL DURO

1ª letraIndica la geometría

2ª letraÁngulo

incidencia

3ª letraTolerancia en radio

y espesor

4ª letra Tipo de fijación

al portaherramientas

1ª Cifra

2ªCifra

3ªCifra

4ªCifra

H Hexagonal A 3º A 0,005 - 0,025 W Con agujero avellanado una cara

Ind

ica

la lo

ngitu

d d

e la

ari

sta

de

cort

e

Ind

ica

el e

spes

or

de

la p

laca

Ind

ica

el r

adio

en

la p

unta

de

la p

laca

Ind

ica

la c

alid

ad d

e la

pla

ca y

el r

om

pev

irut

as

O Octogonal B 5º F 0,005 - 0,025 T Con agujero avellanado una cara

P Pentagonal C 7º C 0,013 - 0,025 Q

C Rómbica 80º D 15º H 0,013 - 0,025 U Con agujero avellanado a dos caras

T Triangular E 20º E 0,025 - 0,025 B Con agujero cilíndrico

V Rómbica 35º F 25º G 0,025 - 0,13 H Con agujero avellanado una cara

F Rómbica 50º G 30º J 0,005 - 0,025 C Con agujero cilíndrico avellanado

E Rómbica 75º N 0º K 0,013 - 0,025 J Con agujero cilíndrico avellanadodos caras

L Rectangular P 11º L 0,025 - 0,025 A Con agujero sin avellanar

B Paralelogramo 82º O M 0,08 - 0,13 M Con agujero rompevirutas a una cara

K Paralelogramo 55º N 0,08 -0,025 G Con agujero rompevirutas a dos caras

S Cuadrada U 0,13 - 0,13 N Sin agujero y sin rompevirutas

R Redonda R Sin agujero y con rompevirutas

De tal forma que si ahora tenemos una placa cuya geometría y símbolo vemos enla figura 3.4.4.2 y queremos saber qué características y medidas tiene, no tenemosnada más que ver lo que nos dice el símbolo TNMG 160408 8F

Figura 3.4.4.2. Plaquita de geometría triangular

T Significa que es una placa de geometría triangular.N Que el ángulo de incidencia es de 0º.M Es la tolerancia de fabricación, en este caso es de ± 0,05.G Que la fijación en el portaherramientas es por tornillo.16 Es la medida de la arista de corte, en este caso es de 16 mm.04 Es el espesor de la placa, en este caso sería de 4.08 Es el radio de la punta de la herramienta; será de 0,8 mm.8F Son datos dados por el fabricante referidos a la calidad de la placa (indica

qué tipo de material puede cortar).

Portaherramientas de metal duro: Dada la dureza de este tipo de herramientade corte que no admite afilados, requiere un portaherramientas específico en dondese inserta la placa para su posicionamiento y fijación de la misma, de forma que sepueda trabajar con ella en condiciones.

Este tipo de útil está estudiado de forma que no solamente soporte la placa comoherramientas de corte, sino que evite vibraciones y que su forma sea la adecuada acada tipo de trabajo, dando lugar a un intercambio de placa sin perder los puntos demáquina o sin tener que ajustar la medida de la herramienta a los programas demáquina establecidos de antemano.

Denominación: Dada la cantidad de trabajos a realizar y la variedad de formas delos portaherramientas, tenemos que saberlos definir y denominar según el tipo degeometría de placa que inserte y del tipo de trabajo para el que se emplee, pues aveces nos encontramos con tener que equipar una máquina para realizar un determi-nado trabajo y debemos de conocerlos.

Portaherramientas de exteriores para torno: Son aquellos que fijan e insertanplacas para realizar trabajos de mecanizado, los cuales se realizan en la superficie delas piezas, por eso se llaman portaherramientas de exterior; están diseñados especí-ficamente para este tipo de máquinas. Dada la variedad de ellos que podemos encon-trar para los distintos tipos de trabajos, están designados por las normas ISO, deforma que su designación tiene una serie de letras y números, los cuales vamos a verqué significan.



TNMG 160408 8F

SIMBOLIZACIÓN DE LOS PORTAHERRAMIENTAS DE METAL DURO

1ª letra indicasistema fijación

de la placa

2ª letra indica laforma de la placa

que monta

3ª indica tipoportaherra-

mienta segúnángulo

4ª letraángulo de incidencia

5ª letraindica el

sentido decorte

6ª y 7ªtamañomango

8ª indicala longituddel mango

9ªcifra

CFijaciónmediantelengüeta

C Rómbica 60º A 90º C 7º

R

Sentidode

corte a derechas

8 8 D 60 Indica la longitudde la arista de

corte de la placaen mm

D Rómbica 55º B 75º E 20º 10 10 E 70

S Cuadrada D 45º N 0º 12 12 F 80

60º

d

l

r

s

Veamos un ejemplo de denominación de un portaherramientas. Tenemos un porta-herramientas cuya denominación es:

Veamos lo que significan cada una de las letras:

• La 1ª letra indica el tipo de fijación de la placa (en este caso como es P indica-ría fijación por leva).

• La 2ª letra indica la geometría de la placa que inserta (en este caso como es Csería una placa rómbica de 60º).

• La 3ª letra indica el ángulo del portaherramientas (en este caso la L será de 95ºrespecto a la arista de la pieza).

• La 4ª letra indica el ángulo de desprendimiento de la placa (en este caso comolleva la letra N sería 0º).

• La 5ª letra indica el sentido de trabajo del portaherramientas (como lleva unaletra R sería a derechas).

• A continuación se indica la medida del mango del portaherramientas (será uncuadrado de 25 × 25 mm).

• La letra que a continuación se marca indica la longitud del mango (como llevauna M la longitud del mango será de 150 mm).

• La cifra que lleva a continuación nos indicaría la arista de corte de la placa quemonta (en este caso sería de 12 mm).

SDJCR: Portaherramientas de cilindrar a derechas con un ángulo de 93º con el finde poder sacar la herramienta refrentando. Figura 3.4.4.3.

SVVBN: Herramienta de torno con un ángulo de 35º en la punta con el fin de queno destalone en el mecanizado de perfiles con radios y conos, por lo tanto es unaherramienta ideal para realizar copiados, o trabajar en máquinas de control numéri-co con perfiles (perfilado de piezas). Figura 3.4.4.4.

Portaherramientas de interior para torno: Son los útiles que se emplean parael mecanizado de interiores, como cajeados, cilindrado interior, mecanizado deconos interiores, roscado de tuercas, etc.

Tienen una denominación específica que difiere de los de exterior, y que tambiénestán bajo las normas ISO, las cuales los designa de la siguiente forma.

P C L N R 25 × 25 M 12



SIMBOLIZACIÓN DE LOS PORTAHERRAMIENTAS DE METAL DURO

1ª letra indicasistema fijación

de la placa

2ª letra indica laforma de la placa

que monta

3ª indica tipoportaherra-

mienta segúnángulo

4ª letraángulo de incidencia

5ª letraindica el

sentido decorte

6ª y 7ªtamañomango

8ª indicala longituddel mango

9ªcifra

SFijaciónmediantetornillo

T Triangular E 60º P 11º 16 16 H 100

Indica la longitudde la arista de

corte de la placaen mm

V Rómbica 35º F 90º

L

Sentidode cortea izquier-

das

20 20 K 125

W Hexagonal G 90º 25 25 M 150

M

Fijaciónmediantelengüetay tirante

R Redonda H 107º 32 32 N 160

J 93º 40 40 P 170

K 75º

NSentidode corteneutro

50 50 R 200

PFijaciónmedianteleva

L 95º S 300

N 63º T 350

Q 15º U

Figura 3.4.4.3. SDJCR.

Figura 3.4.4.4. SVVBN.

93º32º

f

l

I2

f

72º30’

72º30’

Tenemos un portaherramientas de interior, figura 3.4.4.5, que dice:

Veamos qué significa su símbolo:

• La 1ª letra significa el material del mango. En este caso es de acero.• La cifra que se expresa a continuación nos indica el diámetro del mango (en este

caso sería de 32 mm).• La letra siguiente indica la longitud del mango (como lleva la U tiene una lon-

gitud de 350 mm).

Las cinco letras siguientes indican lo mismo que en el portaherramientas de exterior.

• La 1ª letra indica el tipo de fijación de la placa (en este caso como es P indica-ría fijación por leva).

• La 2ª letra indica la geometría de la placa que inserta (en este caso como es Csería una placa rómbica).

• La 3ª letra indica el ángulo del portaherramientas (en este caso la L sería de 95º).• La 4ª letra indica el ángulo de desprendimiento de la placa (en este caso como

lleva la letra N sería 0º).• La 5ª letra indica el sentido de trabajo del portaherramientas (como lleva una

letra R sería a derechas).• La última cifra nos indica la medida de la arista de corte de la placa (será de 12 mm).

S 32 U P C L N R 12



Figura 3.4.4.5. Portaherramientasde interior.

SIMBOLIZACIÓN DE LOS PORTAHERRAMIENTAS DE METAL DURO PARA INTERIORES

1ª letra indica el material del

mango

2ª Diámetro

barra

3ª indica lalongitud del

mango

4ª Indica sistema fijación

5ª Geometría de la placa

6ª Tipo portaherra-

mientas

7ª Ángulo incidencia

8ª Indica sentido de

corte

9ªcifra

C

Mango de metal duro

08 F 80

MPor

lengüeta ytirante

C Rómbica 55ºF 90º

C 7ºR A

derechas

Ind

ica

la lo

ngitu

d d

e la

ari

sta

de

cort

e d

e la

pla

ca e

n m

m

10 H 100 K 75º

12 K 125D Rómbica 80º

L 95º

S Mango de acero

16 M 150 Q 107º

E 20º20 Q 180

P Medianteleva

S CuadradaU 93º

L A izquierdas

25 R 200 Z

E

Mango metal durocon refri-geración

32 S 250T Triangular

N 0º40 T 300

50 U 350

S Mediantetornillo

V Rómbica 35º

A

Mango acero conrefrigera-ción

P 11º

WHexagonal

GEOMETRÍA DE LOS PORTAHERRAMIENTAS MÁS EMPLEADOS PARA EL MECANIZADO DE EXTERIORES CON LA PLAQUITA QUE PUEDEN INSERTAR

Los portaherramientas aquí reflejados suelen ser los más empleados en los trabajos de torno más comunes, se indican los quemontan la plaquita mediante tornillo por ser los más prácticos; los mismos portaherramientas los podemos encontrar que mon-tan las mismas geometrías de plaquita pero la fijación se hace por lengüeta o leva.

Denominación Aplicaciones Geometría Placa que inserta

SCLC en R o L

Portaherramientas de cilindrara derechas con un ángulo de95º. Bueno para refrentar ycilindrar y para grandes des-bastes.

CCMT

95º

95º

f

b

95º

95º

80º

d

r

sl

7º



GEOMETRÍA DE LOS PORTAHERRAMIENTAS MÁS EMPLEADOS PARA EL MECANIZADO DE EXTERIORES CON LA PLAQUITA QUE PUEDEN INSERTAR

Los portaherramientas aquí reflejados suelen ser los más empleados en los trabajos de torno más comunes, se indican los quemontan la plaquita mediante tornillo por ser los más prácticos; los mismos portaherramientas los podemos encontrar que mon-tan las mismas geometrías de plaquita pero la fijación se hace por lengüeta o leva.


SDJC en R o L

Portaherramientas de cilindrara derechas con un ángulo de45º. Bueno para cilindrar y paragrandes desbastes. Es adecua-do para refrentar.

DCMTSDNCN

Portaherramientas que puedecilindrar tanto a derechas comoa izquierdas; se puede emplearpara perfilar contornos enmáquinas de CNC que no ten-gan ángulos a 90º.

SSSC en R o L

Portaherramientas de ángulorespecto a la perpendicular dela pieza de 45º; se emplea fun-damentalmente para grandesdesbastes.

SCMT

SVJB en R o L

Portaherramientas empleadopara el perfilado de piezas.Mecanización de arcos. Em-pleado para el perfilado en lasmáquinas de CNC.

VCMT

SVVBN

Portaherramientas neutro, muyempleado para el mecanizadoen las máquinas de CNC paraperfilar y acabar piezas.

GEOMETRÍA DE LOS PORTAHERRAMIENTAS MÁS EMPLEADOS PARA EL MECANIZADO DE INTERIORES CON LA PLAQUITA QUE INSERTAN


SCLC en R o L

Portaherramientas para meca-nizados de interior; mecanizacaras a escuadra de 90º; puederefrentar. Empleada para diá-metros grandes.

SDUC en R o L

Portaherramientas para meca-nizados de interior; mecanizacaras a escuadra de 90º; puederefrentar. Diámetros pequeños.

SSKC en R o L

Portaherramientas para meca-nizados de interior; indicadopara agujeros pasantes. Gran-des desbastes.

93º32º

b

62º30’

62º30’

b

a45º 45º

If

b

93º 52º

b

72º30’

72º30’

b

d

85º

r

r

l

7º

a

d

l a

7º

r

l

d

7º

35º

95º

f

d

d

d

l

l

l

s

s

s

r

7º

7º

7º

95º

93º

f

75º

f

s

3.4.5 Herramientas para fresadoraLa fresadora universal, como hemos visto anteriormente, es una máquina que tra-

baja cuerpos prismáticos, es la máquina más versátil por la diversidad de trabajos queen ella se pueden realizar, desde piezas de matricería, engranajes, cremalleras, cha-vetas, etc., hasta ajustes que no sean cuerpos de revolución.

Por este motivo merece un estudio un poco especial el tipo de herramientas queen ella se pueden colocar, pues la realización de un buen trabajo depende en la mayo-ría de las ocasiones de insertar la herramienta adecuada.

Lo primero que debemos hacer es estudiar el tipo de trabajo a realizar en dichamáquina, con el fin de elegir las herramientas adecuadas al mismo; veamos las máscomunes.

Herramientas cilíndricas (fresas cilíndricas): Reciben este nombre porque sumango es cilíndrico y se cogen a la máquina mediante un portabrocas o pinzas espe-ciales, las cuales garantizan que no patinen durante el trabajo a realizar. Las encon-tramos para todo tipo de trabajo; de geometría cilíndrica, son parecidas a las brocas,pero con un poder de corte mayor, están afiladas de forma que los cortes que gene-ran son planos, teniendo varios labios de corte de tal manera que por cada revoluciónque dan, cortan varias veces, según el número de filos que tenga (labios); las másempleadas son las de 2 y 4 labios.

Las fresas en forma de T son empleadas para el mecanizado de ranuras en T. Fre-sas con ángulo para el mecanizado de diversos tipos de ranuras con el ángulo de lafresa. También las encontramos con el filo de forma para contornear dándole a lapieza a trabajar la forma del filo de la fresa. Con la punta redondeada, etc. (ver figu-ras 3.4.5.1 a la 3.4.5.3).

Figura 3.4.5.3. Fresas de formas.

Este tipo de herramienta, llamada fresa cilíndrica, admite una buena velocidad decorte y se emplea para mecanizar chaveteros, agujeros con el fondo plano, cajeados, alo-jamientos escalonados, etc. Son de acero rápido, están calibradas a un diámetro determi-nado y no admiten afilados; cuando se dañan los filos se sustituye la fresa por otra nueva.

Herramientas circulares (fresas de tres cortes): Son discos de acero rápido a loscuales se les talla un número de dientes afilados de tal forma que son capaces de cor-tar frontal y lateralmente al mismo tiempo. Ver figuras 3.4.5.4 a la 3.4.5.6.

Su poder de corte es mayor que el de las cilíndricas, pues al llevar mayor númerode dientes, en una revolución cortan mayor número de veces. Este tipo de fresa vaalojada en un árbol portafresas, el cual le imprime el movimiento de rotación.



Figura 3.4.5.1. Fresa cilíndrica de dos labios.

Figura 3.4.5.2. Fresa en T de mango cilíndrico.

Figura 3.4.5.4. Fresa de planear. Figura 3.4.5.5. Fresa de ranurar. Figura 3.4.5.6. Fresa para ángulos.

45º45º D

h L

d

B

∅

D

h

d

D D h

d

Soportan mayor avance que las cilíndricas y el volumen de viruta a obtener es bas-tante mayor.

Cuando su filo está deteriorado o gastado se pueden afilar en máquinas especialesde afilado de herramientas.

Herramientas de forma (fresas de perfil constante): Son herramientas cuyosdientes están tallados con una geometría especial y de una medida determinada, deforma que cuando cortan el material dejan la geometría del diente en la pieza que semecaniza. Son fresas especiales y cuando se deterioran o estropean sus filos general-mente no admiten afilados. En la figura 3.4.5.7 se muestran fresas para el mecaniza-do de arcos exterior e interior.

Figura 3.4.5.7. Fresas para el mecanizado de radios.

Herramientas de módulo (fresas de módulo):Son herramientas que están consideradas de forma especial y son las herramien-

tas cuya geometría del perfil de diente es constante, por lo que pertenecen a la gamade fresas de diente de forma. La geometría del diente es especial y se emplean exclu-sivamente para el mecanizado de cremalleras y engranajes, las cuales tienen la forma(módulo) del diente del engranaje a mecanizar, dándole al tallado la forma y perfiladecuado al diente. Figura 3.4.5.8.

Cuando tenemos que construir un engranaje lo primero que tenemos que calcular esel Pc = Paso circular, que es la distancia entre dos puntos de dos dientes consecutivosmedidos sobre la circunferencia primitiva. Siendo la longitud de la circunferencia pri-mitiva L = π × dp, también podemos decir que L = Pc × Z; la relación Pc / π es cons-tante para un mismo tamaño de diente y es lo que llamamos MÓDULO.

En base a esta fórmula podemos tener engranajes con infinitos módulos, lo quedaría lugar a tener infinito número de tamaños de dientes.

Para limitar el número de herramientas (fresas) en los talleres en el tallado dedientes se agrupan las fresas por módulos según el número de dientes a tallar, de talforma que según el número de dientes del engranaje a mecanizar escogeremos lafresa adecuada en módulo y en número (ver la tabla).

Fresas madre: Son herramientas que se emplean para el mecanizado de engrana-jes. La ventaja que tienen sobre las fresas llamadas de disco, es que mecanizan todoslos dientes del engranaje cortándolos al mismo tiempo (tallado por generación), porlo que el engranaje tallado da uniformidad de corte, evitando los posibles errores deltallado con una fresa de disco, que hay que cortar el engranaje diente a diente.

Estas herramientas se emplean en las fresadoras universales, pero su gran aplica-ción está en las fresadoras talladoras de engranajes.

El inconveniente que tienen es que son más caras de adquisición que las fresas dedisco, pero su rendimiento está garantizado. En la figura 3.4.5.9 se ve una fresa madre.



Figura 3.4.5.8. Fresas de módulo.

Figura 3.4.5.9. Fresa madre.

ELECCIÓN DE LA FRESA DE MÓDULO SEGÚN EL NÚMERO DE DIENTES A TALLAR

Nº de fresa 1 2 3 4 5 6 7 8

Nº de dientes a tallar 12 a 13 14 a 16 17 a 20 21 a 25 26 a 34 35 a 54 55 a 134 135 a infinito.Cremalleras

D

R

d

h D

d

R

h

D

d

h

dD

L

Portaherramientas para fresadora (platos para fresadora): Uno de los traba-jos más populares en las máquinas de fresar es la mecanización y planeado de gran-des superficies, como matrices o placas planas sobre las cuales luego se realizanotros trabajos. Estas piezas por tener grandes superficies necesitan herramientasespeciales, las cuales se colocan en el aparato vertical de la máquina, y son capacesde dar pasadas abarcando una gran superficie y profundidad de corte, limpiando ypreparando piezas de dimensiones considerables.

En la figura 3.4.5.10 se ve un plato de planear, el cual inserta placas de metal durocuadradas, cuya posición son a 45º capaz de dar pasadas del diámetro del plato D,mecanizando así en poco tiempo grandes superficies. También se representa la placaque inserta.

Figura 3.4.5.10. Plato de fresadora.

Los ángulos en las fresas: Los ángulos de una fresa son los mismos que los decualquier herramienta de corte.

α + ß + ρ = 90º

El ángulo de incidencia es el más importante de la fresa y es el formado por la aris-ta A del diente y la superficie de la pieza, y se designa con la letra α, y puede valerentre 5º y 15º.

El ángulo de desprendimiento es el formado por la arista de corte y la superficiepor donde resbala la viruta y se le designa por la letra ß; puede valer entre 0º y 35º.Ver los ángulos en la figura 3.4.5.11.

Fuerza de corte en las fresas: Las herramientas de fresadora tienen muchos dien-tes de corte, como vemos en el dibujo de la herramienta “fresa”, pero la fuerza decorte en este tipo de herramienta la podemos definir como la fuerza que ejerce undiente de dicha herramienta para cortar el material que está trabajando.

Si la fuerza de corte es muy elevada podemos romper los dientes de la fresa, y si porel contrario es muy pequeña, se dice que estamos trabajando con poco rendimiento dela herramienta.

En la figura 3.4.5.12 tenemos que la Fp es la fuerza perpendicular al diente y Ftes la fuerza tangencial, la resultante de estas fuerzas es R = Fc.

La fuerza de corte de la herramienta nos la condiciona la dureza del material quetenemos que trabajar y la sección de corte y se calcula por:

Siendo:

Fc = Fuerza de corteK = Dureza del material en kg/mm²S = Sección de viruta

Fc = K × S



Figura 3.4.5.11. Ángulos de una fresa.

Figura 3.4.5.12. Fuerzas de corte en la fresa.

Plaquita que inserta.

SCMW

d

D

45º

H

δ

β

ρ

αA

ad

Ft

R Fp a

3.4.6 Herramientas abrasivasSe conoce con el nombre de herramientas abrasivas a todas aquellas herramientas

que trabajan por abrasión; es decir, desgastando la superficie de la pieza por rozamiento de los granos que forman la herramienta (muela). Son herramientas conlas cuales se obtiene un grado de acabado de alta precisión, encontrándolas en elmercado para cualquier tipo de trabajo, desde el desbaste hasta el acabado más finoque podamos encontrar (“lapeado”).

Muelas: Una muela básicamente está formada por granos de un material abrasi-vo y un cemento que aglutina o pega los granos, con el fin de que durante su traba-jo éstos se mantengan en perfecto estado de erosión.

Los materiales más empleados para la fabricación de muelas generalmente sonnaturales, de una dureza próxima a la del diamante, aunque también encontramosmateriales artificiales para la formación de muelas. Los granos de las muelas seclasifican por tamaños en un tamiz normalizado, y por durezas. Una muela serámás fina y dejará un mejor acabado cuanto más pequeños tenga los granos que laforman, y dejará un acabado más basto cuanto más grandes sean los granos que la forman.

Para desbastar debemos de elegir muelas de granos gruesos.

Para acabados debemos de elegir muelas de granos finos.

Los materiales más empleados en la fabricación de muelas son:

Las muelas, todas ellas trabajan a velocidades muy elevadas, entre 30 y 35 m/sg.Pues la viruta que obtienen no es larga ni de gran sección, son virutas pequeñas yde sección minúscula. En la figura 3.4.6.1 vemos el montaje de una muela con sucasquillo.

Cuanto más vivas estén las aristas de los granos que forman una muela máspoder de corte tendrá ésta, y el rozamiento será menor; si una muela roza muchosobre la superficie de una pieza y no corta, ésta se calienta y se quema, pudiendodestemplar la superficie de la pieza o herramienta en el caso de afilado de las mis-mas. Por lo que debemos de procurar que los granos de las muelas estén siemprecon aristas vivas; cuando sus granos se redondean y la muela no corta, se debe derectificar, con el fin de eliminar los granos con aristas redondas y que aparezcangranos con aristas vivas.

Los trabajos más comunes realizados con este tipo de herramienta son:

• Limpiar superficies de materiales que requieren ser mecanizados.• Rectificar superficies de piezas que previamente han sido mecanizadas en otras

máquinas, dándoles un acabado final de buena calidad.• Pulimentar superficies que han de ser ajustadas en otras piezas (lapeados).• Cortar materiales por abrasión.• Muy importante en el trabajo del afilado de herramientas, donde las encontra-

mos de varias formas y tamaños.

CLASIFICACIÓN

Materiales en la fabricación de muelas Nº de tamiz Tipo de muela

Alundum 4-10 Muy basta

Sílice 11-24 Basta

Cuarzo 25-65 Media

Diamante 66-135 Fina

Corindón 136-270 Muy fina

Carburo de silicio 271-600 Superfina



Figura 3.4.6.1. Montaje de una muela.

Rectificado y limpieza de las muelas: Las muelas durante su trabajo se desgastany se deforman, también se suelen embozar perdiendo su poder de corte abrillantan-do la pieza por rozamiento.

Estos problemas se resuelven rectificando la muela con un diamante o útiles derectificado. Cuando rectificamos una muela lo que hace el diamante es desprenderlos granos que se han quedado romos (redondos) y dejar paso a los granos con aris-tas vivas, así como eliminar las virutas pegadas a los granos o metidas entre los porosde la muela (embozamiento), al mismo tiempo que elimina la deformación de lamisma si la hubiere dejándola concéntrica y plana. En la figura 3.4.6.2 vemos elempleo del rectificador de muelas.

Aglutinantes: Los aglutinantes son los cementos con los que se pegan o unen losgranos que forman las muelas; éstos deben de ser lo suficientemente fuertes paramantener los granos pegados y que no se desprendan durante su trabajo, pero tam-bién deben de dejar que un grano se desprenda de la muela cuando éste no corte ydeje paso al siguiente con aristas vivas con el fin de que la muela siga cortando; ungrano que ha perdido sus aristas de corte calienta la pieza y no corta; en el caso delafilado de una herramienta lo que hace es que la destempla.

Los aglutinantes suelen ser cementos metálicos, gomas o resinas que según lascaracterísticas de la muela o el trabajo que ésta desempeñe así será el tipo de agluti-nante.

Estructura de una muela: Las muelas, como hemos dicho, están formadas porgranos de abrasivos y un cemento que une dichos granos, dejando entre ambos unaporosidad, la cual sirve de refrigerante de los granos y para que esas porosidades sellenen de taladrinas o refrigerantes, dando mayor rendimiento a la muela y evitandolas quemaduras de los materiales por el roce de la misma.

La relación entre los granos y el aglomerante que forma la muela se conoce porsu estructura (figura 3.4.6.3) y ésta estará en función del tipo de trabajo a realizar; laestructura de una muela puede ser cerrada o abierta. El grado de estructura de unamuela será cerrada, normal o abierta según el contenido de granos de abrasivo queentren a formar la muela.

La estructura de una muela se obtiene mediante la fórmula:

Dureza de las muelas: No todos los trabajos podemos realizarlos con el mismotipo de grano ni con la misma dureza, pues cada trabajo requiere un determinado tipode grano, tamaño y dureza. Sabemos que cuando tenemos que trabajar (rectificar)una pieza de un material duro, la muela debe de ser de un abrasivo blando y de granopequeño; y viceversa, un material blando generalmente se trabaja con una muela deabrasivo duro y grano grueso.

Las muelas se clasifican por su dureza utilizando las letras primeras del alfabetopara determinar las más blandas y las últimas letras del alfabeto para determinar lasmás duras. Ver cuadro.

Volumen del abrasivoEs = -----------------------------------------------------

Vol. total de la muela

ESTRUCTURAS MÁS COMUNES

Tipo Número

Estructura cerrada 1-2-3-4

Estructura normal 5-6-7-8

Estructura abierta 9-10-11-12



Figura 3.4.6.2. Rectificador.

Figura 3.4.6.3. Estructura de una muela.

Simbolización de una muela: Las muelas las encontramos de muchas formas ymedidas, así como formas, diámetros, modelo de máquina en la que se montan,tamaños de grano y tipo de aglomerante, y en función del tipo de trabajo que tenga-mos que realizar con ellas deberemos escoger la muela más adecuada.

En base a la cantidad de trabajos que podemos realizar con las muelas, no nosqueda más remedio que saberlas pedir comercialmente, pues su simbolización estánormalizada.

Tendríamos una muela de 250 mm de diámetro exterior, 20 mm de ancho y se alo-jaría en un eje de 25 mm de diámetro, tal como figuran las medidas en la figura 3.4.6.4.

Muela más bien de grano fino (66 a 135) y de dureza media (O).Es una muela indicada para el afilado de herramientas, brocas y cuchillas de torno.Velocidad periférica: Todas las muelas deben de girar a unas determinadas revo-

luciones calculadas de antemano, pues no por llevar más revoluciones la muela va acortar más ni su rendimiento va a mejorar, así como por emplear una muela másblanda aunque parezca que corta mejor su rendimiento va a ser mayor.

La velocidad periférica (Vp) se mide en metros por segundo, y obedece a la mismafórmula que calcula la Vc de cualquier herramienta de corte, siendo las velocidadesmás aconsejables las que figuran en el cuadro.

π × D × NVp = -------------------------------

60 × 1.000



CLASIFICACIÓN DE LAS MUELAS SEGÚN SU DUREZA

DUREZA LETRA TIPO DE TRABAJO

Muy blanda E – F – G Empleada para grandes desbastes

Blanda H – I – J – K Para trabajar materiales duros

Media L – M – N – O Para trabajar materiales de dureza media

Dura P – Q – R – S Para trabajar materiales blandos

Muy dura T – U – V

Extra dura X – Y – Z

Ejemplo

Tenemos una muela que dice:

Veamos lo que significa:

250 20 25 A 70 O 7 S

Diá

met

ro e

xter

ior

de

la la

mue

la

Anc

ho d

e la

mue

la

Diá

met

ro d

el a

guje

-ro

de

la m

uela

Ind

ica

el t

ipo

de

abra

sivo

Ind

ica

el n

úmer

o d

egr

ano

s

Ind

ica

el g

rad

o d

ed

urez

a

No

s d

a la

est

ruct

ura

de

la m

uela

No

s in

dic

a el

tip

od

e ag

lutin

ante

250 × 20 × 25 A 70 – O 7 S

Figura 3.4.6.4. Medidas de una muela.

Muela

Casquillo

∅25

∅25

0

20

Calcular la velocidad periférica a la que trabaja una muela que lleva2000 r.p.m. si su diámetro exterior es de 250 mm.

3,14 × 250 × 2.000Vp = ------------------------------------------------ = 26,16

60 × 1.000

Rendimiento de una muela: El rendimiento de una muela está en función del tra-bajo que tenga que realizar, pero en términos generales dependerá de las pasadas querealicemos y del refrigerante empleado.

Pasadas: En su mayor parte lo define el tamaño del grano y del acabado que que-ramos obtener, cuanto más fino el acabado la pasada será menor, y las últimas pasa-das serán de carga 0 mm. Las pasadas recomendadas según el tamaño del grano son0,05 mm para los desbastes y 0,02 para los acabados, siendo la última pasada 0 mm.

Refrigerante: El refrigerante juega un factor importante en el empleo de las mue-las durante su trabajo, pues disipan el calor generado por el roce con los materialesa rectificar, manteniendo los granos que forman la muela en buenas condiciones decorte; los refrigerantes resuelven ciertos problemas como:

• Evitar la rotura de la muela por calentamiento.• Aumentar el rendimiento de la muela.• Evitar la deformación del material trabajado por calentamiento.• Evitar el embozamiento de la muela por arrastre de las virutas.

Los refrigerantes más empleados en el rectificado son las taladrinas, emulsionesde petróleo y ácido carbónico.

Ver capítulo 3, punto 3.7. Refrigerante.

Formas comerciales: Dada la cantidad de trabajos a realizar con las muelas,empleándose en diversidad de máquinas, en el comercio las encontramos de todostamaños y formas, siendo las más empleadas o usuales las representadas en la figu-ra 3.4.6.5.

En matricería se emplean diversidad de tamaños y medidas de muelas pequeñas,para retocar piezas, quitar rebabas, rectificar elementos mecánicos y rectificado amano de moldes y matrices. Este tipo de muelas suelen ser empleadas en rotalines.

En la figura 3.4.6.6 se exponen las más empleadas.

Figura 3.4.6.6. Muelas para rotalines.

Nota

Problema

VELOCIDADES ACONSEJABLES

Tipo de aglomerante Velocidad en m/seg

Aglomerantes metálicos 18

Aglomerantes de resina 26

Aglomerantes orgánicos 75



Muela cilíndrica Muela de vaso

Muela de doblevaso

Muela de copa

Muela cónica Muela de doblecono

Muela con los cantos redondeados

Figura 3.4.6.5. Tipos de muelas por su forma.

Precauciones a tener en cuenta en el montaje de las muelas: Las muelas por sutrabajo y velocidad de rotación que llevan son elementos peligrosos y debemos detener en cuenta una serie de normas a la hora de trabajar con ellas con el fin de evi-tar los accidentes (suelen ser graves y difíciles de curar).

Si una muela se rompe durante su trabajo, bien sea en una afiladora manual, unamáquina radial, o máquina de rectificar, lo que suele pasar si no se cuidan los ele-mentos de seguridad es que la muela al romperse los trozos salen despedidos comosi fueran proyectiles, y no solamente dañan al operario que en ese momento estámanipulando la máquina, sino que pueden dañar a algún compañero del taller.

A la hora de trabajar, montar y manipular muelas debemos de tener en cuenta:

• Que la muela a montar esté en perfecto estado, no presente fisuras (a veces nose ven a simple vista) ni daños en la misma por el almacenamiento, así comogolpes, humedad, etc.

• Montarlas siempre con las arandelas adecuadas y de su medida.• Apretar bien las tuercas del montaje según el tipo de muela, no dejarla floja, tor-

cida, o poner una muela en un eje que no es de su medida.• Una vez montada la muela en la máquina correspondiente, sea afiladora o

máquina de rectificar, poner la máquina en marcha despacio tanteando la muelapor si estuviese rota.

• Trabajar siempre frontalmente con la muela, no ejercer más presión con lasherramientas de la que se precise; se suelen romper por exceso de presión ycalentamiento.

• Cuando se trabaje afilando herramientas en una afiladora protegerse los ojosponiéndose gafas, y no quitar los elementos de seguridad a la afiladora.

• En las máquinas rectificadoras no prescindir nunca de los elementos de seguri-dad de la máquina.

Afilado de herramientasLas herramientas son siempre caras y en ocasiones difíciles de obtener, por lo que

debemos de aprovecharlas y sacarles el máximo rendimiento, sobre todo cuandotenemos que mecanizar trabajos de ciertas geometrías en las cuales tenemos afiladosespeciales, como en el caso de las cuchillas de torno.

En el taller disponemos de muchas herramientas tanto manuales como de corte quedurante su trabajo se deterioran y estropean sus filos, como son granetes, cortafríos,brocas, cuchillas de torno, fresas, etc., las cuales cuando se desgastan, se deterioran ose rompen como consecuencia del trabajo realizado, tenemos que recuperarlas paraseguir utilizándolas para nuevos trabajos.

La recuperación generalmente se realiza mediante afilados con muelas adecuadasa la herramienta a recuperar que en ocasiones pueden ser de forma especial, como esel caso de afilados de fresas. En el afilado de herramientas debemos de tener en cuen-ta la forma de la muela, el tipo de grano, la dureza de la muela, etc.

En el caso de los afilados de las herramientas a mano en las electroafiladoras desobremesa se afilarán de forma frontal a la muela, nunca en el lateral de la misma.Figura 3.5.2.

Una de las máquinas más empleadas para estos tipos de afilados son las electroa-filadoras de sobremesa, representada en la figura 3.5.1.

Elementos de protección a tener en cuenta en el afilado de herramientas:

Siempre que manejamos muelas, y es el caso de los afilados de herramientas, tene-mos que tener en cuenta unas medidas básicas de seguridad, pues los riesgos de acci-dentes son de quemaduras en las manos, virutas de material que saltan y nos puedendañar los ojos, etc.

3.5



Figura 3.5.1. Electroafiladora de sobremesa.

Figura 3.5.2. Forma de afilar las herramientas.

Muela

Soporte

Herramienta

Dada la peligrosidad que ofrece el afilado de herramientas, siempre que realice-mos este trabajo deberemos de emplear:• Guantes para la protección de las manos.• Gafas para la protección de los ojos.• Las electroafiladoras de sobremesa deben disponer de pantallas de protección

para evitar que salten virutas tanto de la muela como de la herramienta que seestá afilando.

• Se deberá disponer de un depósito de agua para poder enfriar la herramienta quese está afilando, evitando así que el operario se pueda quemar al mismo tiempoque evitamos que la herramienta se destemple por el exceso de calor que adquie-re durante el afilado por el rozamiento de la muela.

Defectos del afilado de herramientas: Cuando rectificamos o afilamos herramien-tas los defectos a tener en cuenta son:• Calentamiento de la herramienta sobre la muela, por lo que tenemos que ejercer

una presión de la herramienta sobre la muela muy suave, dando varias pasadassi es necesario en vez de una pasada grande.

• Enfriar la herramienta durante el afilado de vez en cuando con el fin de disiparel calor generado por el roce con la muela y evitar el calor no deseado.

• Trabajar y posicionar la herramienta en el frente de la muela, nunca en los laterales.• Mantener la arista de la muela en perfecto estado, no redondeada.

Verificación del afilado de una herramienta: Una vez afilada y rehabilitada laherramienta tenemos que verificar su afilado para ver si cumple las característicaspara la que ha sido afilada y recuperada; estas verificaciones están en torno a:• Comprobación de los ángulos del afilado.• Comprobación de las superficies de la herramienta.• Comprobación de las grietas producidas por el calentamiento en el afilado de la

herramienta, pues cuando se afila una herramienta si la presión de la misma con-tra la muela es demasiado grande ésta tiende a calentarse por rozamiento con losgranos de la muela y por tanto suele destemplarse, perdiendo su dureza.

• Calidad del filo.• Comprobación de la soldadura de la plaquita en el caso del afilado de herra-

mientas soldadas de torno o brocas con metal duro.

Rendimiento de una herramientaCuando trabajamos con una herramienta, generalmente lo que hace ésta es cortar

el material para el mecanizado de la pieza o tallado de la misma, y decimos que unaherramienta es de mejor o peor calidad en función de su rendimiento; es decir, deltrabajo que realiza, o en otros términos de la cantidad de viruta que es capaz de sacaro cortar antes de que se estropee su filo o poder de corte.

En términos generales y buscando una definición, diremos que el rendimiento deuna herramienta es el volumen de viruta que es capaz de obtener dicha herramientaentre dos afilados consecutivos, medida en cm³.

Si en una herramienta permanece su filo en perfecto estado de corte, ésta obten-drá mayor número de piezas que otra que haya que afilarla con más frecuencia.

Debemos de tener en cuenta que el afilado de una herramienta es una operaciónque supone quitarla de la máquina, afilarla y volverla a montar en la máquina, con elconsiguiente paro de producción, pues en las operaciones de desmontaje, afilado ymontaje de la herramienta, la máquina la tenemos parada, es decir no está obtenien-do piezas. Por lo tanto debemos de valorar el poder de corte de cualquier útil paraobtener su rentabilidad.

Para poder valorar el rendimiento de una herramienta tenemos que conocer algu-nos parámetros de las mismas.

3.6



Avance: Se denomina avance, a la velocidad con que se desplaza la herramientasobre la pieza cortando el material (es el espesor de viruta que saca la herramienta)y se da en mm por vuelta completa, bien de herramienta o de pieza, según sea laherramienta o la pieza la que gire.

En términos generales y para cualquier máquina, a mayor avance de la herramien-ta el acabado de la superficie de la pieza queda con más rugosidad (peor calidad deacabado), pero al avanzar muy deprisa acortamos los tiempos del mecanizado.

A menor avance la superficie de la pieza queda con menos rugosidad (más fina,mejor acabado), pero alargamos los tiempos del mecanizado. En los dibujos 3.6.1 serepresentan dos tipos de avance con la rugosidad de la superficie.

Los avances de mecanizado deben de ser estudiados antes de comenzar el mecaniza-do, pues del avance también depende la duración de la herramienta con la que se trabaja.

Ver las tablas de avances indicadas para cada máquina y herramienta según losmateriales a trabajar.

Avance en la taladradora: En la taladradora se denomina avance a la penetraciónque lleva la broca cortando material y se da en milímetros por revolución.

Para determinar el avance de trabajo de una broca tenemos que tener en cuenta ladureza del material a trabajar y la calidad de la broca que vamos a emplear.

Avance en el torno: En el torno el avance se lo damos al carro longitudinal o trans-versal, de forma que hacemos que la herramienta lleve una velocidad uniforme ycontinua con el fin de obtener superficies de trabajo lo más pulidas posible.

El avance se da en milímetros por revolución o más común en milímetros porminuto de trabajo.

Avance en la fresadora: En la fresadora, al trabajar con herramientas con variosdientes, por cada vuelta que da la herramienta ésta realizará tantos cortes como dien-tes tiene, por lo tanto el avance en la fresadora se puede dar por diente (ad) o porminuto de trabajo (am); también lo podemos dar por revolución (ar). Ver figura 3.6.2.

El sistema más común es dar los avances por minuto de trabajo, siendo:ad = Avance por dientear = Avance por vuelta completa de herramienta, teniendo que ar = ad × nam = Avance por minuto de trabajo de la herramienta am = ar × n × Nn = Número de dientes de la fresaN = Número de r.p.m. de la fresa

Pasada: Es la profundidad de corte, es decir el ancho de la viruta que saca laherramienta durante el corte.

Sección de viruta: Si cogemos la viruta que está obteniendo una herramienta (figura 3.6.3) y la dimensionamos ancho por grueso, obtenemos su sección en mm². Porlo tanto, definimos como sección de viruta el producto del avance (a) por la pasada (p).

Se calcula por:

Sección de viruta en la taladradora: Cuando la broca penetra en el material loslabios sacan una viruta cuya sección está en función de la fuerza de penetración y delas revoluciones por minuto.

La sección de viruta en la taladradora se calcula por:

Siendo:

S = Sección en mm²D = Diámetro de la brocaa = Avance por revolución

S = D × a

S = a × p



Figura 3.6.1.

Figura 3.6.3. Sección de viruta.

Figura 3.6.2. Avance de la fresadora.

a a

Mucho avance Poco avance

ad

a

L

P

M

ap

a

¿Qué sección de viruta corta una broca que trabaja a 500 r.p.m. si sudiámetro es de 12 mm y en un minuto de trabajo ha penetrado en el material 25 mm?

Si en 500 r.p.m. ha penetrado 25 por revolución lleva un avance de 25 / 500 =0,05 mm.

S = 12 × 0,05 = 0,6 mm²

Sección de viruta en el torno: En el torno obtenemos la sección de viruta obteni-da multiplicando la profundidad de pasada que lleva la cuchilla por el avance.

Debemos de tener en cuenta que si el avance es muy grande, la pieza queda comoroscada, y la sección es algo menor que la calculada en la fórmula anterior.

S = Sección en mm²p = Profundidad de pasadaav = Avance por revolución

¿Qué sección de viruta corta una herramienta de torno cuya pasada esde 4 mm y el avance del carro es de 0,15 mm por r.p.m.?

S = 4 × 0,15 = 0,6 mm²

Sección de viruta en la fresadora: En la fresadora la sección de viruta se da pordiente, de forma que diremos que es igual al avance del diente por el ancho de lafresa. En la fresadora la herramienta se va clavando a medida que ésta avanza, por loque la sección de viruta se calcula a la salida del diente de la pieza a trabajar.

S = Sección en mm²p = Profundidad de pasadaaf = Avance por revolución

¿Qué sección corta por diente una fresa que está trabajando a 300 r.p.m.y durante un minuto ha avanzado 80 mm de longitud, siendo el ancho de la fresa 10 mm y teniendo 12 dientes?

80 : 300 = 0,2666 mm avanza por r.p.m.0,2666 : 12 = 0,022 mm avanza por diente y r.p.m.S = 10 × 0,022 = 0,222 mm²

Volumen de viruta obtenida por una herramienta: El volumen de viruta obte-nido por una herramienta es la cantidad de viruta medida en cm³ que esa herramien-ta es capaz de obtener o cortar desde que su filo de corte es nuevo hasta que se des-gasta o se deteriora.

Se dice que una herramienta tiene el filo desgastado o deteriorado, cuando laherramienta vibra más de lo común, cuando se calienta por exceso de rozamiento (elfilo está redondeado por desgaste y no corta), cuando las superficies mecanizadaspresentan un acabo de mala calidad, cuando la máquina requiere más potencia de lanormal para el mecanizado de la pieza, etc.

Cuando nos presenta problemas de corte hay que afilarla o sustituirla por otra. Entérminos generales podemos calcular el rendimiento de una herramienta por:

Q = a × p × Vc × t

Problema

S = p × af

Problema

S = p × a

Problema



Figura 3.6.4. Sección de viruta en el torno.

av

p

p

Siendo:

Q = Cantidad de viruta en cm³Vc = Velocidad de corte en m/mp = Pasadat = Tiempo en minutos que dura el afilado de la herramienta

En función de la cantidad de viruta que una herramienta es capaz de obtener(número de piezas a mecanizar) diremos que esta herramienta rinde más que la otrao es de mejor calidad.

¿Qué volumen de viruta cortará el torno que trabaja cortando una sec-ción de viruta de 0,6 mm2 si trabaja a 800 r.p.m. durante 30´ de trabajo?

Trabajando a 800 r.p.m. y con un avance de 0,15 mm/v, tendremos que en 1 minu-to la herramienta avanzará:

800 × 0,15 = 120 mm/m.120 × 30 = 3.600El volumen de viruta cortado será: 3.600 × 0,6 = 2.160 mm³

Caudal específico de viruta: Decimos que caudal específico de una herramientaes la relación que existe entre la cantidad de viruta que obtiene la herramienta dadaen cm³ en la unidad de tiempo y la potencia de la máquina en la cual trabaja.

Siendo:

Qe = Caudal específicoQ = Cantidad de viruta cortada en cm³P = Potencia de la máquina en C.V.

También podemos definir este concepto como la cantidad de material cortado porminuto y por C.V. de potencia de la máquina.

Esbeltez del corte: No solamente tenemos que trabajar las piezas del taller, sinoque también hay que tener en cuenta la precisión y presentación adecuadas; si losavances son muy grandes, la superficie de la pieza no queda fina, sino rugosa, por loque se deduce que no debemos dar avances excesivamente grandes; si es necesariodesbastar mucho material, lo que se hace es dar unas pasadas de desbaste donde elavance es grande y luego dar una pasada de acabado con menos avance, garantizan-do de esta forma un buen acabado y una buena presentación.

Podemos definir esbeltez de corte como la presentación de la pieza sin rugosidaden la superficie mecanizada, y se estima por:

E = p / a

QQe = ------------

P

Problema



Ejemplo

Calcular la potencia de una máquina que lleva 0,3 mm de avance y 5 mmde pasada con una velocidad de corte de 25 m/m, si se obtienen 28 cm³ deviruta.

P = (0,3 × 5 × 25) / 28 = 1,34 C.V.

En todo mecanizado en la esbeltez de corte (acabado de la pieza) tenemos quetener en cuenta varios factores que influyen en el mismo, y que nos mejoran el aca-bado y por lo tanto la esbeltez de la pieza mecanizada, como son:

Velocidades de corte de las herramientas: Uno de los parámetros que nos indi-can el poder de corte de una herramienta, diciéndonos si ésta corta mucho o poco, esla llamada velocidad de corte.

La velocidad de corte es un dato que lo empleamos para comparar el rendimientode una herramienta con otra y valorar así sus características técnicas, indicándonosqué tipo de material puede trabajar.

Velocidad de corte es la cantidad de metros por minuto que recorre una herramien-ta (metros de viruta cortada en un minuto). Se define como la cantidad de metros deviruta que es capaz de cortar una herramienta durante un minuto de trabajo, sin queésta de deteriore o se desgaste.

La velocidad de corte se da en metros/minuto y se calcula mediante la fórmula:

La velocidad de corte generalmente es conocida en función de la dureza del mate-rial a trabajar, y lo que tenemos que calcular son las revoluciones a las que tenemosque hacer girar la pieza en el caso del torno, o las herramientas en el caso de taladra-doras y fresadoras.

Para ello despejamos las revoluciones N de la fórmula general.Siendo:V = Velocidad de corte en m/mD = Diámetro de la pieza a trabajar o de la herramientaN = Número de revoluciones

¿Qué cantidad de viruta cortará un torno durante 1 hora de trabajomecanizando piezas de aluminio cuyo diámetro hay que rebajar de 60 mm a 56 mmcon un avance de 0,25 mm/rev., trabajando a 1.500 r.p.m.?

Calculamos la sección de viruta:S = a × ρ; S = ((60 – 56) / 2) × 0,25 = 0,5 mm²/r.p.m.

Calculamos la velocidad de corte:Vc = (π × D × N) / 1.000; Vc = (3,14 × 60 × 1.500) / 1.000 = 282,6 m/m

Calculamos el volumen de viruta obtenida por minuto:Vv = S × Vc; Vv = 0,5 × 282,6 = 141,3 cm³

En una hora tendremos que Vv = (S × Vc) 60; Vv = (0,5 × 282,6) 60 = 8.478 cm³ Si queremos saber el peso del material cortado lo multiplicamos por el peso espe-

cífico del material que trabajamos y tendremos que en el caso del aluminio Pe = 2,7:P = (8.478 / 1.000) 2,7 = 22,89 kg

Problema

π × D × NV = -----------------------------

1.000

LA ESBELTEZ DE CORTE NOS LA DEFINE• El refrigerante a emplear durante el corte• El afilado de la herramienta y su radio en punta• El ángulo de desprendimiento, por donde resbala la viruta• Las revoluciones a dar a la pieza• El avance



Factores que determinan la elección de la velocidad de corte: Los factores quedebemos de tener en cuenta para conseguir una velocidad de corte adecuada y demenor coste de producción, sabiendo que las herramientas son caras y que cada vezque afilamos o sustituimos una herramienta tenemos un paro de máquina, a la horade mecanizar piezas con herramientas de corte se debe de pensar en:• La dureza y tipo de material a trabajar nos ayudarán a elegir la herramienta, de

acero rápido, de plaquita soldada, placa intercambiable, etc.• El tipo de trabajo que vamos a realizar, si es cilindrar, cortar, roscar, mecanizar

interiores, etc.• Si conviene refrigeración y qué tipo de aceite de corte o refrigerante, etc. Se

escogerá en función del tipo de herramienta y material a cortar.• Qué sección de viruta necesitamos cortar. Si la sección a cortar es pequeña con

una pasada terminamos el corte, pero si necesitamos dar varias pasadas a lomejor merece la pena poner una herramienta de mayor arista de corte.



REVOLUCIONES EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORTE Y DEL DIÁMETRO DE LA PIEZA A TRABAJAR

Diámetrode lapieza

Velocidad de corte en m/min

25 30 35 40 50 60 80 100 125 150 175 200 300 400

10 796 955 1.115 1.274 1.592 1.911 2.548 3.185 3.981 4.777 5.573 6.369 9.554 12.739

15 531 637 743 849 1.062 1.274 1.699 2.123 2.654 3.185 3.715 4.246 6.369 8.493

20 398 478 557 637 796 955 1.274 1.592 1.990 2.389 2.787 3.185 4.777 6.369

25 318 382 446 510 637 764 1.019 1.274 1.592 1.911 2.229 2.548 3.822 5.096

30 265 318 372 425 531 637 849 1.062 1.327 1.592 1.858 2.123 3.255 4.246

35 227 273 318 364 455 546 728 910 1.137 1.227 1.592 1.820 2.730 3.640

40 199 239 279 318 398 478 637 796 995 1.194 1.393 1.592 2.389 3.185

45 177 212 248 283 354 425 566 708 885 1.062 1.238 1.415 2.123 2.831

50 159 191 223 255 318 382 510 637 796 955 1.115 1.274 1.911 2.548

55 145 174 203 232 290 347 463 579 724 869 1.013 1.158 1.737 2.316

60 133 159 186 212 265 318 425 531 663 796 929 1.062 1.592 2.123

65 122 147 171 196 245 294 392 490 612 735 857 980 1.470 1.960

70 114 136 159 182 227 273 364 455 569 682 796 910 1.365 1.820

75 106 127 149 170 212 255 340 425 531 637 743 849 1.274 1.699

80 100 119 139 159 199 239 318 398 498 597 697 796 1.194 1.592

85 94 112 131 150 187 225 300 375 468 562 656 749 1.124 1.499

90 88 106 124 142 177 212 283 354 442 531 619 708 1.062 1.415

100 80 96 111 127 159 191 255 318 398 478 557 637 955 1.274

125 64 76 89 102 127 153 204 255 318 382 446 510 764 1.019

150 53 64 74 85 106 127 170 212 265 318 372 425 637 849

175 45 55 64 73 91 109 146 580 227 273 318 364 546 728

200 40 48 56 64 80 96 127 406 199 239 279 318 478 637

Ejemplo

Tenemos que mecanizar una pieza de 45 mm de diámetro, cuyo materialnos da que hay que trabajarlo con una velocidad de corte de 60 m/m. Bus-car en la tabla a qué revoluciones debemos de poner la máquina.

Llevamos los datos a las columnas correspondientes y en la casilla quese corten será el valor calculado, que en este caso serán 425 r.p.m.

La velocidad de corte pequeña aumenta la duración del afilado y de la herramien-ta, pero también alarga los tiempos del mecanizado.

Una velocidad de corte grande disminuye la duración de los afilados y de la herra-mienta, por lo tanto tampoco es muy rentable.

La velocidad de corte adecuada la llamamos velocidad económica de corte y es laque permite obtener el mayor rendimiento de la herramienta; es decir, que saque lamayor cantidad de viruta con el menos desgaste posible.

Velocidad económica de corte: Teniendo en cuenta estos factores y los costes deproducción, así como los gastos generales del mecanizado de una serie de piezas, ymidiendo la viruta obtenida en dm³, está demostrado que la velocidad económica decorte teniendo en cuenta el mínimo desgaste de la herramienta es:

Siendo: Vp = Velocidad prácticaVmd = Velocidad del mínimo desgasteEl gráfico de la figura 3.6.5 nos muestra la velocidad económica de corte; si en el

eje X aumentamos mucho la velocidad de corte sacaremos mucha viruta, como se veen el eje Y, pero disminuimos la duración de la herramienta.

No es recomendable realizar muchos afilados o sustituir la herramienta variasveces en un trabajo determinado.

La refrigeraciónCuando mecanizamos una pieza en una máquina, generalmente lo hacemos cor-

tando con una herramienta el material sobrante de la misma; como hemos visto ante-riormente, las herramientas están dispuestas para realizar ese corte en las mejorescondiciones y de forma que la cuchilla dure lo más posible (geometría de la punta,dureza de la herramienta, etc.).

Esto genera unos rozamientos del filo de la herramienta con la superficie de lapieza a mecanizar, el cual se traduce en calor, por lo que se deteriora rápidamente elfilo de la herramienta, al extremo de que llega a destemplarse y por lo tanto la tene-mos que afilar o sustituir durante el mecanizado varias veces aumentando así el costede producción.

Para que esto no suceda o por lo menos atenuarlo, tenemos los refrigerantes o losllamados aceites de corte, cuya finalidad es la de refrigerar la cuchilla y pieza duran-te el mecanizado de la misma, eliminando el calor producido y facilitando el ro-zamiento entre pieza y herramienta, consiguiendo así alargar la duración de la herra-mienta y disminuir los costes de producción.

El calor generado durante el corte: Cuando cortamos material especialmenteduro con una herramienta el roce con la pieza es tan grande que la punta del filo dela herramienta llega a ponerse al rojo, y tenemos que tener en cuenta que los aceroscon el aumento de la temperatura disminuyen su dureza, de tal forma que los acerosrápidos pueden trabajar hasta los 400 ºC sin perder su poder de corte (los aceros aleados pueden llegar hasta los 800 ºC). Pasada esta temperatura disminuyen supoder de corte llegando a perder su temple deteriorando el filo de corte. La gran fun-ción del refrigerante es disipar el calor generado durante el corte para que no aumen-te la temperatura, evitando así que se destemple la herramienta y como consecuen-cia se aumente la duración del poder de corte.

Características de un lubricante: Los lubricantes son generalmente aceitesminerales o vegetales (también llamados aceites de corte), los cuales tienen una vis-cosidad de entre 2º y 4º Engler, a los cuales se les añade productos químicos con elfin de mejorar sus propiedades para que cumplan satisfactoriamente el trabajo quetienen que realizar.

3.7

Vp = 4 / 3 Vmd



Figura 3.6.5. Gráfica de la V. E. de corte.

x

y

Q =

dm

3

Vc = m/m0 1 2 3 4 5 6

Los aceites de corte son aceites minerales solubles en agua (taladrinas), los cualescon los aditivos adecuados realizan satisfactoriamente la refrigeración del corte delas herramientas.

Aditivos de un lubricante: Se conoce con el nombre de aditivos a todos los ele-mentos que se le añaden al lubricante, los cuales mejoran sus características y suspropiedades, como:

• Alto calor específico.

• Elevada conductibilidad térmica, con el fin de que disipen rápidamente el calorgenerado en el corte por rozamiento.

• Índice bajo de viscosidad (muy fluidos); deben de circular rápidamente por laviruta generada y caer rápidamente al depósito de la máquina.

• Ser antioxidantes, con el fin de proteger las piezas de la oxidación.

• Ser antiespumante, con fin de que durante la refrigeración, al ser batido, noforme espuma.

• Untuosidad, que se encarguen de aumentar la adherencia entre pieza y filo.

• Punto alto de inflamación.

Si hablamos de las ventajas de un lubricante, diremos que deben de cumplir satis-factoriamente los siguientes apartados:

• Disminuir el rozamiento de la herramienta y la pieza a trabajar.

• Disipar lo más rápidamente el calor generado por el corte.

• Evitar las dilataciones de la pieza por exceso de calor.

• Arrastrar las virutas del corte de la herramienta.

• Aumentar la velocidad de corte.

Los rozamientosLas piezas y órganos de las máquinas del taller están ajustadas y acopladas entre

sí, de forma que durante su funcionamiento se deslizan unas sobre otras, rozando sussuperficies; éste es el caso de los ajustes, colas de milano, guías de máquina, etc.;este rozamiento en mecánica tenemos que valorarlo, pues en muchas ocasiones de éldepende el buen funcionamiento de una máquina.

El rozamiento (figura 3.8.1) de elementos mecánicos está en función del peso quetengan que soportar y la fuerza que tengan que ejercer.

El rozamiento de una pieza será más grande cuanto más áspera o peor acabadaesté la superficie de contacto; es decir, cuanto más rugosidad tenga, y será más suavesu rozamiento cuanto más pulida y menos rugosidad tenga su superficie. Por otrolado, una pieza que tiene un gran rozamiento durante su trabajo se desgasta muy rápi-damente; es decir, pierde medida, con lo cual aparece la holgura entre sus ajustes yse requiere su sustitución por otra pieza nueva de mayor medida.

Este desgaste por rozamiento hace que las máquinas se hagan ruidosas, sus piezascojan holgura, pierdan precisión. Un desgaste prematuro de piezas encarece el man-tenimiento de los elementos mecánicos y de las máquinas en general.

La figura 3.8.2.A demuestra una superficie bien acabada, tiene poco desgaste, suajuste es bueno, y también la precisión. La figura 3.8.2.B tiene una superficie muyrugosa, tendrá un desgaste rápido (pérdida de medida), se hará un funcionamientoruidoso, y tendrá holgura su ajuste.

3.8



Figura 3.8.1. Rozamientos.

F

RP

Figura 3.8.2.A.

Figura 3.8.2.B.

El rozamiento de un ajuste en términos generales depende:

Aceites de engrase: Para suavizar el rozamiento entre elementos mecánicos tene-mos los aceites de engrase y lubricantes, los cuales hacen que la resultante R en losrozamientos sea lo más baja posible. Son los encargados de suavizar los rozamien-tos entre los órganos de las máquinas y de alargar la vida de su funcionamiento, puesevitan el desgaste prematuro de las piezas mecánicas.

El aceite de engrase lo que hace es dejar una película entre las caras de las piezassometidas a engrase de forma que ésta disminuya la fricción o rozamiento durante eltrabajo.

Los aceites de engrase deben de tener un punto de inflamación alto, suele estaralrededor de los 250 ºC. Deben de ser buenos disipadores del calor.

Han de tener una buena adherencia. Esta cualidad es una de las más valorables enun aceite de engrase.

La densidad de los aceites está por debajo de 1, se toma a 15 ºC de temperatura,y se expresa en gramos/decímetro cúbico (gr/dm³).

Se considera un buen aceite de engrase aquel que cumple las siguientes funciones:• Suavizar los rozamientos entre piezas.• Reducir los esfuerzos del rozamiento.• Facilitar el movimiento entre piezas ajustadas.• Alargar el desgaste entre piezas.• Disipar el calor generado por el rozamiento, evitando así el gripado entre piezas. • Mantener la temperatura de funcionamiento en unos límites razonables (refrige-

ración de elementos mecánicos).

Viscosidad de un aceite: Se conoce con el nombre de viscosidad a la resistenciaque opone un aceite a circular por el tubo que lo conduce. Esta resistencia es debidaal rozamiento de las partículas que constituyen el aceite.

Se dice que un líquido, y en nuestro caso un aceite, tiene un índice bajo de visco-sidad o es poco viscoso (muy fluido) cuando circula con facilidad, y tiene un índicealto de viscosidad o es muy viscoso (poco fluido) cuando circula con dificultad porel interior de la tubería. En los aceites que empleamos en las industrias mecánicas esimportante tener en cuenta su viscosidad, pues de ello depende una buena refrigera-ción o engrase. En los aceites de corte (Taladrinas) deben ser muy poco viscosos, ylos aceites de engrase deben ser más viscosos.

La viscosidad de un aceite se determina con un aparato llamado VISCOSÍMETROy se mide en grados "Engler".

El Viscosímetro: Es un aparato que consta de un depósito al baño María, en el cualse deposita el líquido a determinar su fluidez; este depósito tiene un orificio de sali-da cuyo paso podemos regular a voluntad. Incorpora un sistema de calefacción conel fin de poder calentar el agua, que a su vez calienta el líquido a valorar si fuesenecesario. Figura 3.8.2.C

Lo que se mide es el tiempo en segundos que tarda en vaciarse el aceite del depó-sito a valorar a temperatura de 20 ºC y se determina por:

Tiempo en vaciarse el líquido a determinarEº = ---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tiempo en vaciarse el agua

LOS ROZAMIENTOS DEPENDEN• Del material de fabricación de sus piezas• Del grado de acabado de sus superficies• Del aceite de engrase a emplear



Figura 3.8.2.C. Viscosímetro.

Líquido avalorar

Agua

Llave de caudal

Caudalímetro

Los aditivos de los aceites: Los aceites de engrase según el empleo y uso que se lesda, incorporan una serie de elementos que mejoran sus propiedades de funcionalidad.

Los aditivos que se incorporan a los aceites evitan su degradación por el uso alar-gando el poder de engrase, protegen la superficie de las piezas a engrasar de losagentes atmosféricos evitando el contacto con el oxígeno del aire (oxidación de laspiezas del taller y del almacén).

Añaden las características específicas al aceite que en cada caso necesitan segúnel tipo de empleo y engrase. Los aditivos más comunes son:

Antioxidantes: Estos aditivos evitan que el aceite se enrancie con el tiempo y ade-más también evitan la oxidación de los elementos que engrasan.

Anticongelantes: Son elementos químicos que se les añade, los cuales bajan elpunto de congelación del aceite en cuestión, por lo que éstos mantienen el engraseen perfectas condiciones con temperaturas por debajo de los 0 ºC.

Antiespumantes: Cuando tenemos que bañar cajas de cambios de máquinas como es elcaso de los tornos, máquinas de C.N., etc., tenemos que llenar depósitos con una cantidadconsiderable de aceite y éste está constantemente en movimiento; si no se le añade un adi-tivo que evite la formación de espuma, tendríamos grandes cantidades de espuma (burbu-jas de aire) y la bomba de engrase fallaría porque nos cogería aire en vez de aceite.

Detergentes: La misión de los aditivos detergentes es mantener limpios los órga-nos que este aceite baña o engrasa.

Colorantes: Con el fin de distinguir un tipo de aceite de otro, por ejemplo un acei-te de engrase y un aceite de corte, o distinguirlo para un uso determinado, se lesañade colorantes con el fin de conocer su aplicación, su composición, etc.

Untuosidad: Cuando necesitamos elevar el índice de untuosidad de un aceite loque se hace es aumentar mediante aditivos la untuosidad del mismo, haciéndolo máspegajoso, con lo cual se hace más resistente la capa de engrase; en otros términos, seaumenta el índice de viscosidad.

Como hay muchos tipos de aceites, éstos se denominan por las siglas S.A.E. y acontinuación una cifra la cual indica el grado de fluidez. Los más empleados losvemos en la siguiente tabla.

Engrasadores para aceite: Como hemos visto anteriormente, las máquinas estánsometidas a esfuerzos y trabajos en ocasiones muy enérgicos generalmente por losrozamientos de las piezas que las componen, y para suavizar estos rozamientos alar-gando la vida de las piezas mecánicas que las componen debemos de engrasar suscomponentes.

Para ello disponemos de los llamados engrasadores, de los cuales hay montonesde modelos en el mercado, pero básicamente todos funcionan de la misma forma.

El engrasador de aceite es un elemento mecánico que dispone de un orificio porel cual se mete la punta de la aceitera escondiendo una bola que cierra el orifico deengrase, y mediante la presión de la aceitera se introduce el aceite al elemento mecá-nico; una vez engrasado o llenado de aceite se retira la aceitera y la bola cierra el ori-ficio de engrase por la presión del muelle, manteniéndolo cerrado, guardándolo asídel polvo y la suciedad. Ver figura 3.8.3.

DENOMINACIÓN DE ACEITES

S.A.E. 10 Muy fluido

S.A.E. 20 Fluido

S.A.E. 30 Semifluido

S.A.E. 40 Semidenso

S.A.E. 50 Denso

S.A.E. 60 Semiespeso

S.A.E. 70 Espeso



Figura 3.8.3. Engrasador para aceite.

Grasas: Las grasas son elementos de engrase pero tienen un empleo diferente delos aceites, se emplean en donde no se pueden usar los aceites y la ventaja que tie-nen sobre éstos es que la duración de engrase es mucho mayor que con el aceite, ysoportan más presión que éstos; sin embargo, se enrancian con más facilidad que losaceites.

Son mezclas de aceites minerales, jabones, agua, las cuales en condiciones norma-les están solidificadas, etc.

Los elementos más comunes que entran a formar parte de las grasas son: grafito,talco, siliconas, mica.

Engrasadores para grasas: Los engrasadores para grasa generalmente son undepósito (cuerpo), el cual está roscado en el elemento mecánico o máquina a engra-sar, y éste dispone de una tapadera que está roscada al cuerpo; si depósito y tapade-ra los llenamos de grasa, cuando roscamos la tapadera sobre el cuerpo disminuimosel volumen del engrasador por el avance de la rosca, empujando la grasa por el ori-ficio hacia el órgano mecánico a engrasar. Ver figura 3.8.4.

3.1 ¿Cómo se denomina una lima técnicamente?3.2 Tenemos que mecanizar un agujero roscado a M 6 x 100. ¿Qué diámetro de

broca emplearemos para el taladrado?3.3 ¿Por qué los juegos de machos para roscar a mano tienen tres piezas?3.4 Tenemos que calibrar un agujero a 8 mm de diámetro. ¿Qué broca debemos

emplear para el taladrado previo y pasar el escariador?3.5 Calcular las revoluciones a dar a una broca que va a mecanizar aluminio y

tiene 12 mm de diámetro.3.6 Tenemos que mecanizar taladrando una serie de piezas de acero suave, con

brocas de 8 y 16 mm de diámetro. Queremos saber el avance que tenemos quedar a la máquina, las revoluciones a poner, así como los ángulos que tenemosque dar a la broca cuando la afilemos.

3.7 Razona, por qué la herramienta de tornear debe de estar justo en el eje de sime-tría de la pieza.

3.8 Tenemos un portaherramientas cuya denominación es MVJN 20 x 20 M 12 ymonta una plaquita cuya denominación es VNMA 150404. Decir qué tipo deportaherramientas es y qué características tiene la plaquita que monta.

3.9 Tenemos que tallar un engranaje de 85 dientes y M = 2. Decir qué tipo de fresatendremos que elegir y por qué.

3.10 ¿Cómo pedimos una muela comercialmente?3.11 ¿Qué tiempo estará cortando una herramienta si el volumen de viruta obtenido

es de 250 cm³, el avance que lleva 0,15 mm, la profundidad de pasada 3 mm,y la Vc 80 m/m?



Figura 3.8.4. Engrasador para grasa.

Ejercicios

PRÁCTICAS

UNIDAD TEMÁTICA 3



A

20 30 20

B

2030

20 ∅10

∅10

∅12

10

1025

2510



80

M10

14

2537

80 6



45º

35 35

15

20

70

15

M10 w 1/2

6

2535

416

B

A

10

SECCIÓN AB



90

90

3030

3030

M 1

0

M 1

0

W 1

/2

W 1

/2



HÉLICE

ANCHOHÉLICE

A. PUNTA

6/26/2

A. INCIDENCIA

DECIR EL VALOR DE LOS ÁNGULOS QUE NECESITARÍAMOS DAR A LA BROCA SI EL MATERIAL A TALADRAR FUESE:

Incidencia Punta

Acero duro

Aluminio

Bronce



A

B α

ρ

β

DECIR EL VALOR DE LOS ÁNGULOS QUE NECESITARÍAMOS DAR A LA CUCHILLA SI EL MATERIAL A CORTAR FUESE:

α β δ

Acero duro

Aluminio

Bronce

60º

C

A

B

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Determinación y análisis de los conformados

Determinación y análisis de

los conformados

Capítulo

• Clasificación de las máquinas del taller• Estudio de la calidad del mecanizado• Manejo de las máquinas del taller • Verificación de piezas mecanizadas

IntroducciónEn esta Unidad Temática se pretende ver y estudiar la forma de mecanizar pie-

zas con las distintas máquinas del taller, precisar cada máquina a los distintostipos de fabricados, así como saber, manejar y disponer de los útiles adecuados enla fabricación de las piezas, teniendo en cuenta las tolerancias de fabricación,comprobando y verificando la validez de las piezas obtenidas.

Adquirir una visión general de la tec-nología de los mecanizadosConocer el manejo de las máquinasdel taller de metalAprender a comprobar y verificar laspiezas obtenidas en el taller de metal

Contenido Objetivos

Fabricación y obtención de piezasEn las industrias siderometalúrgicas se obtienen y fabrican todo tipo de piezas,

tanto para usos industriales, agrícolas, material ferroviario, piezas para automoción,electrodomésticos, etc.

Las piezas de tipo mecánico se pueden obtener de muy diversas maneras y formas,desde un simple golpe de prensa, que nos daría una pieza terminada, hasta pasandopor un proceso de fabricación en los que intervienen varias máquinas, y su procesodesde que tenemos el material en bruto hasta que la pieza está terminada puede serde lo más complejo.

Por lo tanto, en los talleres de metal se dispone de muchos métodos de fabricacióny dependiendo del tamaño de la pieza a obtener, su empleo y sus aplicaciones así seescogerá el método de fabricación más adecuado.

Por todo esto y a título informativo clasificamos la forma de obtener piezas por suforma de fabricación.

Clasificación de la obtención de piezas por su forma de fabricación: Sabien-do que tenemos un número tan elevado de tipos y modelos de piezas a obtener y susvariadísimas características y aplicaciones, clasificamos el método de obtención depiezas en términos generales de la siguiente manera:

Piezas obtenidas por moldeo: Se llaman así las piezas obtenidas con material fundi-do en un molde. El procedimiento se realiza mediante un molde que suele ser de arena(arcilla) al cual interiormente se le da la forma de la pieza que queremos obtener, se llenael molde de material fundido y éste ocupa todos los espacios del molde, el cual cuandose solidifica y enfría se saca del molde que le ha dado forma quedando así la pieza obte-nida, a la que posteriormente se le suele dar una operación de pulido o mecanizar.

Mediante este procedimiento se obtienen piezas generalmente de grandes dimen-siones, como bancadas de máquina, soportes, culatas y bloques de motores, etc., aun-que también se emplea para la obtención de piezas de pequeñas dimensiones cuyoacabado superficial no requiere gran precisión.

Primeramente se fabrica el modelo de la pieza a obtener de un material fácil detrabajar, como madera, cemento, escayola, etc. Este modelo de pieza es el que nosservirá para la fabricación del molde de arena.

Las arenas o arcillas que se emplean para hacer los moldes son arenas especialespara este fin, las cuales tienen que ser tratadas antes de construir el molde, puesdeben de soportar las temperaturas de fusión del material con el que se va a rellenar,así como ser lo suficientemente compactas y finas según el acabado superficial quequeramos obtener. Las arenas se amasan con aglomerantes y la construcción delmolde se realiza por presión compactando así el material del mismo.

En un horno (figura 4.1.1) se funde el material del cual queremos obtener la piezaque vamos a moldear y mediante una cuchara de colada se vierte el material líquidoen el molde por la parte llamada bebedero, hasta que éste se llena, dejando que seenfríe el material, luego se desmoldea y se obtiene así la pieza requerida.

Cuando tenemos que obtener piezas cuyo material funde a una temperatura baja,como puede ser el aluminio, los moldes (figura 4.1.2) para la obtención de piezas coneste tipo de material se fabrican con resinas, escayolas, cementos y otros materialesmás fáciles de trabajar que las arcillas.

Las piezas así obtenidas requieren un proceso de mecanizado para la eliminaciónde rebabas y algunas partes de las piezas requieren un mecanizado, por lo que la

• Piezas obtenidas por moldeo• Piezas obtenidas por estampación• Piezas obtenidas por matricería de corte• Piezas obtenidas por corte de material

4.1



Figura 4.1.1. Horno eléctrico.

Figura 4.1.2. Molde.

Electrodos

Metal fundido

CucharaMolde

Pieza

parte del molde de la zona que luego se mecanizará está sobredimensionada, con elfin de que tenga sobrante de material para el mecanizado final. Ver figura 4.1.3.

Piezas obtenidas por estampación: Son las piezas obtenidas por golpe de pren-sa. Este procedimiento se basa en calentar el acero a una temperatura de unos 1.100 ºC a 1.300 ºC y mediante golpe de prensa darle la forma de la pieza que sequiere obtener.

Basándonos en las propiedades que tiene el acero de que al aumentar la tempera-tura se vuelve plástico y blando, y se puede moldear con facilidad, el procedimientoaprovecha esta propiedad, por lo que un trozo de acero calculado previamente a lasdimensiones que tiene que tener la pieza que se va a obtener, se calienta a tempera-tura de moldeo en un horno o fragua, se pone en un molde preparado al respecto ymediante golpes de prensa éste toma la forma del molde que es la pieza que necesi-tamos obtener.

De esta manera se fabrican multitud de piezas, como cigüeñales, ejes de máquina,bielas, engranajes, etc., las cuales una vez que toman la forma que deben de tener, semecanizan dándoles las medidas y acabados precisos para sus montajes y funcio-namiento.

Este sistema de obtención de piezas agiliza mucho los mecanizados en máquinas,pues generalmente el mecanizado de la pieza es mínimo, pues la pieza obtenida porestampación está sobredimensionada de forma mínima, con el fin de obtener lamenor viruta posible acortando los tiempos de mecanizado y ahorrando tiempos demáquina y material que no queda convertido en viruta.

Obtención de piezas por matricería de corte: Este método está basado en obte-ner piezas de chapa generalmente de pequeño espesor cuya geometría y formaestán definidas de antemano.

Por este procedimiento se obtienen grandes series de piezas cuyas toleranciasno suelen ser muy exigentes, pero las piezas tal como salen de la prensa sirvenpara su montaje.

Para la fabricación de piezas por este procedimiento necesitamos un troquel,el cual dispone de las cuchillas y punzones de corte y doblado, de tal forma mon-tadas que cuando éste lo instalamos en una prensa sea capaz de cortar y doblar lageometría de la pieza que queremos obtener. Mediante un solo golpe de prensa,la pieza se corta de una banda o bobina de material, la cual la hacemos pasar porel troquel.

Hay que hacer observar que la fabricación del troquel puede ser costosa y cara,pero al cortar grandes series de piezas (un troquel puede cortar por cada golpe deprensa 2, 4, 6... piezas por cada golpe) se abaratan los costes de producción, aba-ratando el precio de la pieza obtenida y haciendo que la obtención de piezas poreste procedimiento sea competitivo en el mercado.

Piezas obtenidas por corte del material: Este tipo de proceso de obtención de pie-zas es el que se realiza partiendo de un trozo de material en bruto en frío y median-te máquinas ir cortando el sobrante de material, dándole forma hasta conseguir lapieza requerida.

Es uno de los procedimientos más empleados para la obtención de piezas consi-deradas como pequeñas, y en su mecanización intervienen todo tipo de máquinas yherramientas de corte.



Figura 4.1.3. Pieza desmoldeada.

Se ablanda el material calentándolo a

temperatura de plasticidad

Se mecaniza lapieza en máquina

hasta su acabado final

Se moldea mediante prensa

hasta darle la forma

Se fabrica el troquel con los punzones

de corte

Las piezas así obtenidas van

directamente a montaje

Se monta en prensay mediante golpe de

prensa se obtiene la pieza

De esta forma se fabrican y mecanizan todo tipo de piezas que deben ir ajustadasentre sí, como casquillos, piezas cónicas, levas, elementos roscados, etc.

Se conoce con el nombre de mecanizado con arranque de viruta, a todas aquellaspiezas que para su fabricación o tallado necesitamos cortar material. Los talleres oindustrias que se dedican a la obtención de piezas, generalmente lo hacen partiendode un material en bruto que está sobredimensionado, y mediante útiles y herramien-tas de corte con las máquinas adecuadas, van tallando el material sobrante hasta darleforma a la pieza que tenemos que fabricar, la cual una vez terminada con las medi-das adecuadas servirá para montaje, como repuesto, etc.

Como en los talleres mecánicos se fabrican piezas con materiales como son losaceros, fundiciones, bronces, y aleaciones de metales que pueden llegar a ser muyduras, las herramientas y cuchillas encargadas de cortar estos materiales, así comolas máquinas que insertan estas herramientas, requieren un estudio detallado. En estecapítulo nos encargamos de estudiar las máquinas y herramientas así como sus posi-bilidades y características de trabajo.

Clasificación de las máquinas del taller de metal por sus mecanizados

Dada la diversidad de máquinas empleadas en el taller de metal, no nos queda másremedio que clasificarlas con el fin de poder definir el tipo de mecanizado de cada unade ellas, cómo trabajan y qué comportamiento y características tienen. Todas las máqui-nas se basan en cortar material de una forma u otra, unas emplean herramientas queobtienen virutas largas y gruesas, con grandes motores y potencia elevada; otras cortanel material de forma que la viruta que obtienen es minúscula, este tipo de máquinas seemplean para la preparación de material (sierras) y acabados de piezas (rectificadoras),y otras cortan el material por cizallamiento sin desprendimiento de virutas.

Con el fin de tener una visión general de los tipos de máquinas empleadas en lasindustrias del mecanizado, veamos el cuadro siguiente, donde se clasifican de formageneral, y a continuación las definiremos por sus aplicaciones, tipo de trabajo a rea-lizar, rendimiento, etc.

4.2



MÁQUINAS DEL TALLER DE METAL

Por corte de material

(arranque de viruta)

Corte por abrasión

De cinta

De disco

Sierras.Preparación de materiales

Taladradoras.Mecanizado de agujeros

Tornos.Mecani. fundamentalmente

cuerpos de revolución

Fresadoras.Mecanizan piezas de geometría prismática

Rectificadoras.Generalmente mecanizan

acabados

De sobremesa

De columna

Paralelos

De C.N.C.

Universales

De C.N.C.

Planeadoras

Universales

Sin centros

Talladoras de engranajes

4.2.1 TaladradorasEs la máquina encargada de mecanizar los agujeros de las piezas del taller, es una

de las máquinas más sencillas de manejo. Tiene dos movimientos, el de rotación, quelo lleva la herramienta (broca), y el de penetración o avance, que lo imprime elmismo eje de la máquina, llamado eje Z.

Tiene una mesa ranurada en T con el fin de apoyar y fijar las piezas a mecanizar.Dispone de una gama de velocidades de rotación con el fin de adecuar las revolucio-nes al diámetro de broca y dureza del material a trabajar..

Las taladradoras las clasificamos por su capacidad de trabajo, diámetro de brocaa emplear y envergadura en varios tipos según el cuadro siguiente:

Taladradoras portátiles: Son máquinas muy versátiles pues se pueden transportary su manejo es muy cómodo en aquellos trabajos que necesitamos realizar a pie deobra sin la posibilidad de llevar las piezas a mecanizar o taladrar al taller.

Tienen el inconveniente de que el esfuerzo de corte no es muy grande y la capa-cidad de taladrado está limitada a diámetros pequeños, generalmente sólo admitenbrocas hasta 13 mm. Figura 4.2.1.1.

Hay muchas marcas en el mercado que satisfacen las necesidades técnicas de estetipo de trabajo.

Taladradora de sobremesa: Las taladradoras de sobremesa, como su nombre indi-ca, generalmente se colocan encima de una mesa o banco de trabajo, son pequeñas yse emplean para el mecanizado de piezas pequeñas con agujeros de pequeño diáme-tro (de 1 a 13 mm); suelen llevar muchas revoluciones, y el cambio de revolucionesse suele hacer mediante cono de poleas. Este modelo de máquina también las pode-mos clasificar por el número de revoluciones que pueden alcanzar. En la figura 4.2.1.2vemos una taladradora de sobremesa.

Taladradoras de columna: Las taladradoras de columna (figura 4.2.1.3) son máqui-nas grandes fijadas al suelo, y se emplean para el mecanizado de taladros de gran diá-metro y de mucha profundidad; llevan menos revoluciones que las de sobremesa, y sutransmisión se realiza por caja de cambios de engranajes en vez de poleas como lastaladradoras de sobremesa; también se emplean para funciones de roscado con macho,así como para realizar agujeros mandrinados con un útil llamado mandrino.

Las partes básicas de una taladradora: Las partes que componen una máquinade taladrar son:

La bancada: Es el armazón, la parte que soporta la máquina; consta de una baseo pie la cual se apoya en la mesa de trabajo (taladradora de sobremesa) o en el suelo(taladradora de columna); es de fundición y sobre ella están dispuestos los demáselementos.

Aloja una columna sobre la cual va fijado el cabezal con la caja de velocidades yla mesa de la máquina. La mesa de la máquina es giratoria con el fin de que puedacoger los ángulos adecuados cuando los mecanizados lo precisen.

PARTES DE LA TALADRADORA• La bancada• El cabezal• El cono de poleas o caja de velocidades (cinemática)• El husillo vertical

TIPOS DE TALADRADORAS

• Taladradoras portátiles• Taladradoras de sobremesa• Taladradoras de columna



Figura 4.2.1.1. Taladradora portátil.

Figura 4.2.1.2. Taladradora de sobremesa.

Figura 4.2.1.3. Taladradora de columna.

El cabezal: Es la parte de la máquina que aloja la caja de velocidades y el meca-nismo de avance del husillo con el mecanismo de rotación.

El husillo es el que recibe el movimiento de rotación y aloja el portabrocas, en elcual fijamos la broca con la cual realizamos el corte del agujero a mecanizar.

Nonio de la máquina: Las taladradoras disponen de un nonio con el fin de ver laprofundidad del mecanizado de los trabajos a realizar en ella; obedece a la fórmulageneral de cualquier nonio de máquina.

Siendo su precisión la longitud del Dp del engranaje dividido por el número dedivisiones del nonio que monta la máquina. Ver figura 4.2.1.4.

En una taladradora de columna tenemos que mecanizar piezas con unaprofundidad de taladro de 30,80 mm. El nonio que monta la máquina tiene 100 divi-siones y un piñón que mueve la cremallera del árbol de M = 1,5 y Z = 30. Calcularlas divisiones a avanzar para profundizar el agujero a la medida pedida.

Siendo: Dp = Diámetro primitivoLdp = Longitud del diámetro primitivo

tenemos que:Dp = Z × M; Dp = 1,5 × 30 = 45 mmLdp = 2 × π × R; Ldp = 2 × 3,14 × (45/2) = 141,3 mmLa precisión del nonio será: Precisión = 141,3 /100 = 1,41 mm avanza por división30,8 / 1,41 = 21,8 divisiones tendremos que avanzar el nonio.

Transmisión. Las correas: Las correas son los elementos que transmiten lasrevoluciones del eje del motor al eje de la máquina (husillo). Pueden ser planas o tra-peciales y deben de estar lo suficientemente tensas para que la máquina no patinedurante su trabajo. Las correas no se construyen de cualquier forma, están sujetas aunas normas que satisfacen las necesidades de empleo y funcionamiento.

Las correas están fabricadas con cuero, goma, algodón, etc.

Correa plana: La correa plana casi no se emplea hoy día, pero tiene sus aplicacio-nes para la transmisión de árboles muy distantes, por lo que la exponemos nada másque a título informativo. Ver figura 4.2.1.5.

La sección de la correa plana es

Correa trapecial: Son las más empleadas en la transmisión de movimiento, puesse ajustan mejor que las planas y por su geometría trapecial tienen más adherenciaque las planas; también son más caras.

El diámetro primitivo de la correa trapecial es el eje central de la correa, ver figu-ra 4.2.1.6.

La sección de la correa se calcula por la sección del trapecio (figura 4.2.1.7).

Figura 4.2.1.7. Sección trapecial.

S = a × b

Problema

Longitud del diámetro primitivoPrecisión = -------------------------------------------------------------------------------

Número de divisiones del nonio



Figura 4.2.1.4. Mecanismo del nonio.

(B + b) aS = ------------------------

2

Figura 4.2.1.5. Sección de la correa plana.

Figura 4.2.1.6. Sección de una correa trapecial.

Correa

Polea

ab

l

b

ha

De

Dp

Correa

a

b

Tensión de la correa: Si una correa está floja patina desgastando el cono al cualtransmite el movimiento de rotación, y además la broca en este caso no da el ren-dimiento adecuado al taladrado.

Si por el contrario está demasiado tensa puede romper los árboles de transmisióno por lo menos desgastarlos prematuramente.

La tensión de una correa se calcula por la potencia a transmitir, siendo ésta: 75 × N = F × Vt

Siendo:F = Fuerza a transmitir en kgN = Número de revoluciones por mVt = Velocidad tangencialCálculo de la longitud de la correa: Las longitudes de las correas se calculan a

los diámetros medios teniendo en cuenta que:Dp = De – h (ver figura 4.2.1.8).Teniendo en cuenta los diámetros mayor y menor en los cuales se inserta la correa

tendremos que:

Lc = (AC + CS + SF +BE + EF) 2; sabiendo que AC = (π D) / 4 tendremos queel arco CS será igual a SF según el triángulo MNO tendremos que SF = NO y NO =cos α × MO, pero como MO = L tendremos que SF = cos α × L.

Aplicando estos valores a Lc tendremos que:

Tenemos que sustituir la correa que transmite las revoluciones de unapolea a otra (ver dibujo). Queremos saber la longitud de la correa a colocar si los diá-metros de las poleas son D = 200 mm, d = 125 mm, siendo la distancia entre ejes L = 300 mm. El cálculo despreciando el ángulo de inclinación de la correa en laspoleas es:

R = D / 2; R = 200 / 2 = 100 mmr = d / 2; r = 125 / 2 = 62,5 mm

2 π R + 2 π r Lc = -------------------------------------------- + 2 L

2

(2 × 3,14 ×100) + (2 × 3,14 × 62,5)Lc = ---------------------------------------------------------------------------------------------------- + (2 × 300) = 1.110,25 mm

2

Problema

π × D π × D × α π × D π × D × αLc = [--------------- + -------------------------- + cos α × L + ----------------- – ---------------------------- ] 2

4 360º 4 360º

π × D × αCS = ----------------------------

360º

75 × NF = --------------------

Vt



Rr

L

Figura 4.2.1.8. Longitud de la correa.

C SN

MA

J ID α L

α

α

αE F

OB

GHd

Cono de poleas de la máquina: La máquina dispone de un cono de poleas convarios diámetros, los cuales según alojemos la correa en un diámetro u otro, tomaránun determinado número de revoluciones que deberán ser los adecuados al tipo de tra-bajo que tengamos que realizar, en este caso taladrar.

Llamamos poleas conductoras al cono de poleas que lleva el eje del motor, y poleasconducidas las que reciben las rotaciones del eje del motor, que es el eje donde se fijala broca. Figura 4.2.1.9.

Se llama relación de transmisión la relación que existe entre los distintos diáme-tros de las poleas conductora y conducida y el número de r.p.m. a que giran.

Siendo:Rel = Relación de transmisiónN = R.p.m. del conductorN = R.p.m. del conducido

¿Qué relación de transmisión lleva una taladradora si el eje conductorlleva 1.000 r.p.m. y el conducido gira a 800 r.p.m.?

Aplicando datos tenemos que Rel = 1.000 / 800 = 1,25

Conociendo los diámetros y el número de revoluciones del eje conductor, pode-mos calcular las revoluciones del eje conducido (portabrocas). Para ello aplicamos lafórmula siguiente.

Siendo:

D = Diámetro del eje conductord = Diámetro del eje conducidoN = R.p.m. del eje conductorn = R.p.m. del eje conducido

Tenemos representados en el dibujo los conos de poleas de una taladra-dora, cuyos diámetros son A = 100 mm, B = 150 mm, C = 200 mm. Sabiendo que elmotor lleva 3.000 r.p.m., calcular la gama de revoluciones en cada una de las poleasconducidas. Figura 4.2.1.9.A.

D × N = d × nA con C tenemos que 3.000 × 100 = n × 200 n = (3.000 × 100) / 200 = 1.600 r.p.m.B con B llevará las misma revoluciones que el motor, pues los diámetros son los

mismos.C con A tendremos 3.000 × 200 = n × 100, despejando n = (3.000 × 200) / 100 =

6.000 r.p.m.

Transmisión de las revoluciones por caja de engranajes: Cuando las taladrado-ras necesitan realizar grandes esfuerzos de corte y avances elevados, como en el casodel taladrado y mecanizado de grandes piezas y brocas de diámetro grande, éstasmontan la caja de revoluciones por engranajes; se evita el patinamiento de la correay garantizan el trabajo a realizar. Estas cajas de engranajes (figura 4.2.1.10) las mon-tan generalmente las taladradoras de columna, que son las máquinas encargadas derealizar mayores esfuerzos de trabajo que las taladradoras de sobremesa. El cambiode revoluciones se realiza mediante palancas.

Problema

D n------------- = -------------

d N

Problema

Rel = N / n



Poleas conducidas Poleas conductoras

Figura 4.2.1.9.

dd

dd

DDDD

Figura 4.2.1.9.A. Cono de poleas.

A

A

M

B BC

C

Figura 4.2.1.10. Transmisión por engranajes.

Portabrocas

Los cálculos a realizar para obtener la gama de revoluciones son los mismos quepara las poleas, sustituyendo los diámetros de la polea por el número de dientes delos engranajes atacados entre sí.

Siendo:Z = Dientes del engranaje conductorz = Dientes del engranaje conducidoN = Revoluciones del engranaje conductorn = Revoluciones del engranaje conducido

Si en la caja de revoluciones de la taladradora anterior engranamos lasruedas del motor A con B y la rueda de C con D siendo el número de dientes de cadarueda A = 60, B = 110, C = 80 y D = 130, y siendo las rueda B y C solidarias por irmontadas en el mismo eje. ¿Qué r.p.m. tendríamos en el eje de la máquina?

Aplicando la fórmula de conductoras y conducidas:

60 × 80 × 1.500---------------------------------------------- = 504 r.p.m.

110 × 130

El portabrocas: Está considerado como un accesorio de la máquina, y es el meca-nismo que fija o sujeta la broca con la cual vamos a cortar el material a taladrar;generalmente se acciona con la mano con el fin de efectuar los cambios de brocarápidamente. Va fijado a la máquina con una espiga o cono Morse según el tamañodel portabrocas a instalar. Los portabrocas más comunes pueden coger brocas dehasta 13 mm de diámetro; a partir de 14 mm de diámetro las brocas son de mangocónico, y éstas se fijan directamente al eje de la máquina. En la figura 4.2.1.11 se veun portabrocas seccionado con el fin de que se vea su mecanismo, y conos Morse(figuras 4.2.1.12 y 4.2.1.13), los cuales fijan el portabrocas a la máquina.

Figura 4.2.1.12. Espiga Morse para el portabrocas.

Figura 4.2.1.13. Cono Morse reductor.

Problema

Z z------------- = -------------

n N



Ejemplo

Calcular las revoluciones que lleva una taladradora de columna si hace-mos engranar la rueda conductora del motor de 80 dientes y que gira a1.500 r.p.m. con la rueda del eje de la máquina de 120 dientes.

Para transmitir el movimiento entre conductora y conducida sólo tene-mos una rueda intermedia.

Aplicamos la fórmula Z × N = z × n. Poniendo datos tenemos que 80 × 1.500 = 120 × n

Despejamos n = (80 × 1.500) / 120 = 1.000 r.p.m.Cuando la caja de velocidades es por engranajes y tenemos varias rue-

das conductoras y conducidas, tendremos que las r.p.m. se calculan por:

Conductoras × N = Conducidas × n

Figura 4.2.1.11. Portabrocas seccionado.

Cono del portabrocas

Los portabrocas y los conos Morse se aflojan y se quitan del husillo de la máqui-na mediante una cuña cónica (ver figura 4.2.1.14) preparada al respecto, la cual semete en el alojamiento del husillo de la máquina y se hace que el cono o portabro-cas se desclave garantizando que éstos no se dañen.

Operaciones de taladrado: Se conoce con el nombre de operación de taladradoa la operación de mecanizar agujeros. Para realizar este trabajo debemos de tener unorden lógico de operaciones:

1º - Fijar la pieza a taladrar en la mesa de la máquina mediante una mordaza si la piezaes de pequeñas dimensiones, o bien sujetarla con tornillos si la pieza es grande.

2º - Montar la broca en el portabrocas del diámetro adecuado al agujero que sequiere mecanizar.

3º - Seleccionar las r.p.m. a dar a la broca en función del diámetro de la broca yde la calidad del acero de la misma (acero al carbono, acero rápido, metalduro, etc.). Se deberá de tener en cuenta la dureza del material a trabajar.

4º - Realizar el taladro con el avance adecuado, refrigerando la broca si procede.(figura 4.2.1.15).

La longitud total del taladrado se define por:

Taladrado de agujeros grandes: Cuando tenemos que mecanizar taladros de diá-metros muy grandes, no se pueden taladrar directamente con la broca del diámetrofinal, pues al filo de la misma le costaría mucho trabajo penetrar en el materialaumentando mucho el esfuerzo de corte.

El sistema es taladrar primero con una broca de menor diámetro de forma que elagujero realizado sirva de guía a la broca de mayor diámetro. Ver figura 4.2.1.16.

El diámetro de la broca a emplear para mecanizar el primer agujero debe de seraproximadamente 1/4 del diámetro de la broca para mecanizar el diámetro final.

Cortado de arandelas en la taladradora: Uno de los trabajos que se realizan en lamáquina de taladrar es el corte de arandelas. Para ello se emplea un útil que le llamamosmandrino (figura 4.2.1.17) con una cuchilla afilada regulable en medida para obtener eldiámetro de arandela pedido, de forma que éste se monta en el portabrocas de la máqui-na de taladrar y mediante un taladro guía se le hace avanzar hasta el corte de la arandela.

4.2.2 Torno paraleloLos tornos paralelos son las máquinas encargadas del mecanizado de piezas cuya

geometría son cuerpos de revolución, aunque con accesorios pueden trabajar todotipo de piezas.

Estas máquinas tienen el eje principal que imprime el movimiento de rotación alas piezas a mecanizar, al cual en un extremo se le fija un plato de garras que a suvez sirve para fijar o sujetar la pieza que se va a trabajar.

Las herramientas van fijadas en una torre mediante tornillería, y son las encarga-das de cortar o tallar el material a mecanizar; son las que reciben el movimiento detraslación a través de los carros de la máquina, desplazándose por todo el plano detrabajo de la pieza.

EN EL TORNO• El movimiento de rotación lo recibe la pieza• El movimiento de traslación lo reciben las herramientas

D = D / 4

Lt = L + l



Figura 4.2.1.14. Cuña.

Figura 4.2.1.15. Longitud de taladrado.

Figura 4.2.1.16. Taladrado con guía.

Avance

LI

L t

D

d

Figura 4.2.1.17. Mandrino y arandela cortada.

El torno (figura 4.2.2.1) es una máquina que trabaja en el plano, pues sólo tienedos ejes de trabajo, el carro que desplaza las herramientas a lo largo de la pieza, lla-mado carro longitudinal, o eje Z, y el carro que desplaza las herramientas perpendi-cularmente al eje de simetría de la pieza, llamado carro transversal o eje X. Lleva untercer carro, llamado Charriot, montado sobre el carro transversal, el cual medianteun tambor graduado en 360º puede girar y tomar ángulos; este carro es el encargadode la mecanización de conos.

La bancada está construida de fundición gris estabilizada y sobre ella se apoyantodas las piezas que componen la máquina. Tiene nervios que evitan la deformaciónde la bancada por dilataciones.

Las guías (figura 4.2.2.2) sobre las que se apoyan y deslizan los carros son pris-máticas y están mecanizadas en la propia bancada con un acabado de rectificado.

Características de un torno: Este modelo de máquina lo tenemos desde el depequeñas dimensiones, llamado torno de sobremesa, para la mecanización de piezasde pequeño tamaño, hasta máquinas de unas grandes dimensiones para la mecaniza-ción de piezas que tienen que ser manipuladas con grúa. Ante esta diversidad demodelos y tamaños de máquinas que podemos encontrar, no nos queda más que defi-nirlas para saber de qué tipo y tamaño de máquina así como de qué prestaciones esta-mos hablando, y esto lo hacemos conociendo sus características.

Las características de una máquina nos las dan la envergadura de la máquina y susposibilidades de trabajo para las cuales ha sido diseñada y fabricada.

Las características fundamentales de un torno nos las definen:

• La distancia entre puntos. Es la máxima longitud de pieza que se puede mecanizar.• Altura de puntos. Es el diámetro máximo que en él se puede trabajar sin contar

el escote.• Número de velocidades. Es la gama de revoluciones que tiene esa máquina.• Caja de avances. Son los distintos pasos de avance para cilindrar y roscar que se

pueden tener con un juego de ruedas.• Número de cono Morse que tiene el eje y el contrapunto.• Potencia del motor.• Características de manejo. Es la posición de los mandos para su manejo.• Carrera del carro orientable. Es la máxima longitud que puede mecanizar el

carro orientable en el mecanizado de conos.

Cadena cinemática: La cadena cinemática de una máquina es la que estudia losmovimientos de dicha máquina, y en el torno distinguimos tres tipos de movimientos:

• Transmisión del movimiento del eje principal.• Transmisión de los carros de la máquina.• Transmisión de los movimientos de la caja de avances.

Transmisión del movimiento del eje principal: Es el que imprime el movimien-to de rotación a la pieza a mecanizar. Cuando el motor M de la máquina se pone enmarcha manda las revoluciones a una caja de cambios de engranajes, en la cualmediante un sistema de palancas se pueden seleccionar las revoluciones deseadas, deforma que la pieza a mecanizar lleve las revoluciones adecuadas a la dureza del mate-rial y tipo de herramienta con la que se va a trabajar. Generalmente las cajas de cam-bios constan de tres ejes, el motriz o conductor que recibe el movimiento directamen-te del motor el cual lleva siempre las mismas revoluciones, el eje intermedio con untren de engranajes que según engranen con los otros ejes modifican sus revoluciones,y el eje conducido el cual recibe las revoluciones finales y le imprime el movimientode rotación al plato del torno el cual fija la pieza a mecanizar. Figura 4.2.2.3.

Delantal de la máquina: Es la parte donde van alojados los mecanismos deaccionamiento de los carros, así como los automáticos de los avances y el sistema deembrague para el roscado.

Es una de las partes más importantes de la máquina.



Figura 4.2.2.2. Guías de un torno paralelo.

Figura 4.2.2.1. Torno paralelo.

Figura 4.2.2.3. Tren de engranajes.

Eje conductorPieza a trabajar

Figura 4.2.2.4. Sistema de palancas.

Figura 4.2.2.5. Delantal.

Los tambores de los husillos que desplazan los carros van graduados en milíme-tros y llevan un nonio para conseguir la precisión en la pasada.

Solamente se pueden automatizar el carro transversal y el longitudinal, el charriotpara el mecanizado de los conos se maneja a mano. En la figura 4.2.2.5 se ve undelantal de un torno

Nonio de los carros: Los carros del torno, como los de cualquier máquina, se des-plazan haciéndoles girar mediante un volante el cual va fijo en el husillo del carrocorrespondiente (longitudinal, transversal, Charriot) y éstos incorporan un tamborgraduado (figura 4.2.2.6) que es el nonio del carro correspondiente, mediante el cualse obtiene la precisión de pasada que la herramienta va a dar a la pieza que se meca-niza, y como consecuencia se obtiene la precisión de la pieza a mecanizar.

Para obtener la precisión del nonio del carro de una máquina se aplica la fórmulade la precisión del tambor que incorpora, la cual la tenemos en el cuadro. Para ellotenemos que saber el paso del husillo del carro, el cual lo averiguamos o bien midién-dolo, que no siempre se puede medir por la protección del mismo, o poniendo elnonio a 0 y dando una pasada a la pieza la cual medimos; a continuación damos unavuelta completa al nonio y damos otra pasada a la pieza volviendo a medir; la dife-rencia de medidas dividido por 2 será la profundidad de pasada, que a su vez será elpaso del husillo del carro correspondiente.

Tenemos que hacer avanzar el carro transversal de un torno 2,48 mm,sabiendo que el paso del husillo es de 4 mm y el tambor está graduado en 50 divi-siones. ¿Cuántas vueltas y divisiones tenemos que hacer girar el tambor para despla-zar el carro dicha medida?

Aplicamos la fórmula y tenemos Pt = 4 / 50 = 0,08 mm nos avanza por división.(precisión del tambor.)

Tendremos que hacer avanzar el tambor 2,48 / 0,08 = 31 divisiones.

Tenemos que hacer avanzar el carro transversal de un torno 6,75 mm.Si el tambor graduado del carro transversal tiene 80 divisiones y el paso del husi-

llo es de 4 mm. ¿Cuántas divisiones tendremos que hacer avanzar el carro?Pt = 4 / 80 = 0,05 mm es la precisión del tambor por división6,75 / 0,05 = 136 divisiones a correr135 / 80 = 1 vuelta y 55 divisiones.

Caja de avances: Es el mecanismo compuesto de una caja de engranajes de diver-sos diámetros y número de dientes, los cuales admiten una gama de posiciones capa-ces de obtener los pasos de avance que transmiten a la barra de cilindrar para elmecanizado en automático del cilindrado y refrentado. Figura 4.2.2.7.

También dispone de un mecanismo que transmite los pasos al husillo patrón de ros-car, obteniéndose así los pasos de las roscas métrica, Wihtworth, etc., a mecanizar.

Plato de garras: Plato de garras es el elemento mecánico encargado de sujetar laspiezas que se van a mecanizar en el torno y va sujeto al husillo o eje principal de lamáquina mediante un cuello roscado, de forma que queda solidario al husillo de lamáquina. Cuando gira el husillo de la máquina, gira también el plato, imprimiéndo-le así el movimiento de rotación a la pieza a mecanizar.

Problema

Problema

Paso del husillo del carroPrecisión del tambor = ------------------------------------------------------------------

Nº de divisiones del tambor



Figura 4.2.2.7. Caja de avances.

Figura 4.2.2.6. Nonio de máquina.

P

El plato de garras dispone de tres patas o garras, las cuales se cierran o abren con-céntricamente al eje de la máquina de tal forma que son capaces de sujetar perfecta-mente las piezas de geometría cilíndrica para su mecanizado. Estas patas o garras sonaccionadas por una llave (llave de plato) que hace girar una espiral, la cual desplazalas garras. Ver figura 4.2.2.8.

Dispone de dos juegos de garras, unas llamadas de exteriores que sujetan piezascuyo mecanizado se realiza por la parte exterior de la pieza, y otro juego llamado deinterior para sujetar piezas huecas (sujeción por el interior de la pieza) cuyo mecani-zado se realiza por el interior de la pieza.

También se dispone de platos de cuatro garras con el fin de poder fijar piezas de geo-metría cuadrada, y platos de garras independientes, las cuales cierran o abren sus garrasde forma independiente, pudiéndose sujetar y mecanizar piezas de geometrías irregulares.

Estos platos como consecuencia del trabajo que realizan y por la ubicación en lamáquina se suelen ensuciar y además reciben directamente la viruta cortada por lasherramientas, especialmente en los mecanizados de interiores, viruta que si no selimpia entorpece el funcionamiento de cierre y apertura de las mordazas, descentran-do las piezas que sujetamos en el mismo para su mecanizado.

Por lo tanto, requieren un mantenimiento de limpieza y engrase con relativa fre-cuencia. Para realizar una limpieza y puesta a punto del plato se debe de desmontar,limpiando la espiral y las guías de las mordazas.

Sujeción de piezas en un plato de garras independientes: El plato de garras inde-pendientes tiene la ventaja de que podemos coger piezas de geometría irregular oincluso prismática, pues tienen la ventaja como hemos comentado de que podemosabrir y cerrar las garras de forma unitaria e independiente unas de otras.

Para sujetar una pieza en este modelo de plato procederemos al trazado del eje desimetría del mecanizado de la pieza y auxiliándonos del punto montado en el contra-punto del torno podemos sujetar y centrar piezas de diversa geometría. En la figura4.2.2.9 tenemos un plato sujetando y centrando una pieza de geometría prismática.

Portaherramientas: Son los elementos en donde se colocan las herramientas quevan a cortar la pieza que tenemos que mecanizar. El portaherramientas va fijado enci-ma del carro orientable y las cuchillas o herramientas se fijan a él mediante tornillos;como tenemos una gran variedad de trabajos que podemos realizar en el torno, y lasherramientas a fijar en ellos son muy variadas, también tenemos una gran variedadde modelos de portaherramientas y según la geometría y el tamaño de la misma esco-geremos el adecuado a la herramienta que tenemos que emplear.

Los portaherramientas más comunes son los llamados de posicionamiento rápido,pues éstos pueden regularse en altura (eje de simetría de la máquina) y son los másprácticos. En las figuras 4.2.2.10 a la 4.2.2.10.B, se muestran un portaherramientasde posicionamiento rápido y un portaherramientas para herramientas de exterior ypara herramientas de interior.

Contrapunto: Está situado al final de la bancada y consta de un soporte que se apoyaen las guías de la bancada, se desplaza manualmente a lo largo de las guías de la banca-da del torno y se fija a la misma mediante un tornillo que lo aprieta a la bancada.

Dispone de un tubo llamado caña que se desplaza a lo largo del contrapuntomanualmente, y en el extremo del tubo lleva mecanizado interiormente un conoMorse en el que se fijan las herramientas con las que podemos trabajar, como son:

El punto cónico para la fijación de piezas, portabrocas, brocas de mango cónico,etc. En las figuras 4.2.2.11 y 12 se muestra un contrapunto y el detalle del conoMorse.

Por el otro extremo va fijado a un volante que mediante una rosca, generalmentede geometría cuadrada, hace que se desplace la caña en el eje longitudinal de lamáquina. Sus aplicaciones fundamentales son:

• Sujetar las piezas entre puntos para su mecanizado.• Centrar herramientas en la máquina.



Figura 4.2.2.8. Plato de garras y de garras independientes.

Figura 4.2.2.10. Torres portaherramientas.

Figura 4.2.2.10.A. Portaherramientas de interior.

Figura 4.2.2.10.B. Portaherramientas para brocas.

Figura 4.2.2.9. Centrado de una pieza irregular.

• Mecanizar taladros (montando el portabrocas).• Montar brocas con mango cónico.• Guiar machos de roscar.

Tipos de trabajos a realizar en el torno: Es una máquina que como hemos dichoanteriormente mecaniza fundamentalmente cuerpos de revolución, y las operacionesque básicamente realiza las resumimos en:

Cilindrado: Es la operación que se realiza en el torno y corresponde como supalabra indica a la mecanización de cilindros; se realiza desplazando el carro longi-tudinal a lo largo del eje Z (ver figura 4.2.2.13).

Es la operación más sencilla y convencional que realiza esta máquina; el delantaldel torno lleva un dispositivo para poder realizar esta operación en automático.

Cuando las piezas a mecanizar son largas, se cilindra entre puntos, arrastrando lapieza con perro y con el plato. Cuando las piezas a trabajar son de pequeña longitudse fijan al plato y se mecanizan al aire como expone la figura.

Según la herramienta que nos interese montar, podemos cilindrar de derecha aizquierda o viceversa, con lo cual deberemos de tener en cuenta la geometría del filode la herramienta.

En la figura 4.2.2.14 se expone la forma de cilindrar con herramientas de dere-chas, izquierdas, neutra. Como se ve podemos elegir la herramienta que más nos con-viene para realizar el cilindrado. La herramienta llamada neutra puede trabajar en losdos sentidos, como se aprecia en el dibujo.

Mecanizado de cilindros entre puntos: Cuando tenemos que cilindrar piezas queson muy largas, no se pueden colocar al aire, solamente cogidas con el plato deltorno, pues éstas se escapan del plato con el esfuerzo de empuje de la cuchilla, debe-mos de cogerlas con el plato y apoyarlas con el contrapunto. Para ello tenemos quemecanizar un punto en la pieza con una broca especial, llamada broca de punto, lacual tiene el ángulo del cono del contrapunto, que son 60º. Ver figura cilindrado entrepuntos, 4.2.2.17.

Esta operación se realiza en el mismo torno colocando un portabrocas en el con-trapunto y haciendo penetrar la broca unos milímetros en el material, tal como se veen la figura 4.2.2.15.

Figura 4.2.2.17. Mecanizado entre puntos.

TRABAJOS DEL TORNO• Cilindradro• Refrentado• Mecanizado de conos• Mecanizado de roscas• Mecanizado de espirales• Mecanizado de radios



Figura 4.2.2.11. Contrapunto.

Figura 4.2.2.12. Detalle del cono Morse del contrapunto.

Figura 4.2.2.13. Cilindrado al aire.

z

Figura 4.2.2.14.

Cilindrado a derechas

Cilindrado a izquierdas

Cilindrado con herramienta neutra

Pieza

Punto

Cuchilla

D d

p

aL

Refrentado: Se conoce con el nombre de refrentar a la operación del mecanizadode las caras frontales de la pieza, perpendiculares al eje Z (al carro longitudinal).Estas operaciones se realizan desplazando el carro transversal X atacando la cuchi-lla frontalmente a la pieza (figura 4.2.2.18), y el desplazamiento del carro se realizahasta el centro de la pieza, pues al ser un cuerpo de revolución solamente hace faltallegar hasta el eje de simetría de la pieza.

La herramienta para el refrentado debe de estar situada perfectamente a la alturadel punto.

Operación de moleteado: En mecánica en muchas ocasiones tenemos que mani-pular piezas con las manos, y si éstas tienen la superficie lisa, tienen tendencia aescaparse o se nos resbalan; una superficie lisa y pulida presenta un agarre de difícilsujeción, dificultando su manipulación.

La operación de moleteado tiene como fin el evitar esa dificultad; es decir, que nose nos resbalen las piezas de las manos incluso teniéndolas aceitadas, pudiendogarantizar la manipulación de las mismas. También es una operación que se realizaen las piezas con objeto de decorarlas o embellecerlas.

Es un trabajo realizado por presión con una herramienta llamada moleta de aceroduro, la cual está estriada y cuyas estrías se clavan en la pieza a trabajar (moletear),dejando la pieza con un relieve el cual garantiza que la manipulación de piezas conla mano sea buena; también podemos emplear el moleteado como decoración. En lafigura 4.2.2.19 tenemos el paso de la moleta y moletas de varios pasos.

Por ser una operación realizada por presión, cuando tenemos que moletear lasuperficie de una pieza, será la primera operación que se realiza en la superficie dela pieza a trabajar.

Las moletas trabajan clavándose e hinchando la superficie de la pieza a mecani-zar, por lo tanto aumentan el diámetro de la pieza por la deformación del material.

A la pieza que vamos a trabajar se le debe de dejar menor diámetro del que debede tener una vez pasada la moleta, para compensar la deformación del material.

El diámetro que debe de tener la pieza antes de la operación del moleteado está enfunción del paso de la moleta a emplear y lo calculamos por la fórmula:

D = Diámetro a dejar antes de moleteard = Diámetro final de la piezaP = Paso de la moleta

Tenemos que moletear un cilindro con una moleta de paso 1,5 mm, ycuyo diámetro final tiene que ser de 50 mm. ¿A qué diámetro debemos de tornear elcilindro para pasarle la moleta y que nos quede a 50 mm exactos? Figura 4.2.2.20.

Aplicamos la fórmula y tendremos que D = 50 – (1,5 / 2) = 49,25 mm

Mecanizado de conos: El torno es el encargado de mecanizar conos en cuerposde revolución, operación que en esta máquina se puede realizar de varias formas.Cuando mecanizamos un cono generalmente tenemos que calcular sus medidas,como son los diámetros del mismo, su longitud y el ángulo que tiene.

Si definimos un cono diremos que es un volumen limitado por una superficie cóni-ca, el cual tenemos que conocer con el fin de poderlo calcular y preparar la máquinapara su mecanizado. Ver medidas de un cono en la figura 4.2.2.21.

Las características de un cono son:Diámetro mayor D = d + 2BADiámetro menor d = D – 2BA, siendo BA = sen α × BCLongitud del cono L = AC, siendo AC = BC × cos αα = Ángulo

Problema

D = d – (P / 2)



Figura 4.2.2.15. Mecanizado del punto.

Figura 4.2.2.16. Punto rotativo.

Figura 4.2.2.18. Refrentado.

x

Figura 4.2.2.19. Perfil de la moleta y ruedas de moletas.

Figura 4.2.2.20. Pieza moleteada.

Figura 4.2.2.21. Medidas de un cono.

B

α

d

CA

D

L

p α

Mecanizado de conos con el Charriot: Llamamos charriot al carro orientable deltorno. Figura 4.2.2.22. Este tipo de mecanizado de conos se emplea para piezas rela-tivamente pequeñas, pues el recorrido del carro orientable no suele ser de carrerasmuy grande.

El charriot lleva un semicírculo graduado en grados, el cual se puede girar unángulo determinado, y como lleva las herramientas montadas encima del carro, cuan-do la cuchilla se desplaza por la longitud de la pieza a mecanizar, ésta describe la tra-yectoria de la generatriz del cono mecanizando éste. Ver figura 4.2.2.23.

Si se conoce el ángulo α se inclina el carro α / 2 y a continuación se mecaniza elcono.

Si no se conoce el ángulo ß y se conocen los diámetros mayor y menor del cono,así como su longitud, se calcula la tag del ángulo ß según la fórmula:

Tenemos que mecanizar un cono cuyo diámetro mayor ha de tener 45 mm y el diámetro menor 35 mm. Si su longitud es de 62 mm, ¿cuántos gradostendremos que girar el charriot para mecanizar dicho cono?

Aplicamos la fórmula y tendremos que tang ß = (45 – 35) / (2 × 62) = 4º 36´

Mecanizado de conos con el contrapunto: Cuando el recorrido del carro charriotno nos da la longitud del cono a mecanizar por falta de recorrido, empleamos elmecanizado de conos mediante el contrapunto. Figura 4.2.2.24.

Por lo tanto, este sistema se emplea para la fabricación de conos de piezas largas,y el sistema consiste en descentrar el contrapunto del eje de simetría del torno unvalor (M) determinado y calculado de antemano, luego mecanizamos la pieza entrepuntos. Figura 4.2.2.25.

El desplazamiento del contrapunto está en función de los diámetros del cono y desu longitud y se calcula por:

Figura 4.2.2.25. Mecanizado de un cono con el contrapunto.

Tenemos que mecanizar un cono de 558 mm de longitud, siendo ladiferencia de diámetros de 4 mm. ¿Cuántos mm tendremos que desplazar el contra-punto?

Tenemos que M = 5 / 2 = 2,5 mm

Problema

D – dM = -------------------

2

Problema

D – dTang β = ---------------------

2 × L



Figura 4.2.2.22. Carro orientable.

Figura 4.2.2.23. Carro orientable.

Figura 4.2.2.24. Desplazamiento del contrapunto.

Pieza

Carro graduado

2βαα β

0

0M

Pieza

Cabezal

ContrapuntoD

M

L

d

Cálculo de la inclinación de un cono con comparador de reloj: Si queremosverificar el ángulo de un cono, o simplemente verificar si el carro orientable del tornoestá puesto con la inclinación correcta para el mecanizado de conos, procedemos dela siguiente manera.

Mecanizamos el cono y situamos un comparador de reloj en el carro longitudinal.

Palpamos con el comparador en el punto C del cono poniendo el reloj compara-dor a 0, y desplazamos el carro longitudinal un recorrido hasta llegar al punto A, des-plazamiento longitudinal que conocemos a través del nonio del carro longitudinal.

Tomamos la lectura que nos da el comparador en el punto A, el cual nos indicarála diferencia de media del punto C al punto A, ver figura 4.2.2.26.

Ahora no nos queda nada más que calcular el ángulo α. Para calcular el ángulo αpodemos aplicar la fórmula:

Figura 4.2.2.26. Comprobación de un cono con comparador.

Estamos mecanizando un cono como el de la figura, y queremos com-probar si el ángulo α corresponde a la medida del plano.

Seguimos el procedimiento y palpamos en el punto C; al desplazar el carro longi-tudinal al punto A nos da una longitud de 50 mm y la diferencia de medida del puntoC al A la tomamos en el comparador y nos da 6,14 mm.

Aplicamos la fórmula y tenemos que:Tang α = 6,14 / 50 = 7º es el valor de α

Mecanizado de roscas en el torno: Este tipo de trabajo es una de las operacionesa realizar en esta máquina; está preparada y adaptada para mecanizar roscas de cual-quier tipo en las piezas del taller de metal.

Es una de las operaciones más complejas de mecanizado, pues interviene elmovimiento de los dos carros, el transversal, que le da la profundidad de pasada ala rosca, y el longitudinal, que corta la longitud de rosca.

Cálculo de parámetros para el roscado en el torno: Lo primero que tenemos que calcular es la profundidad de la rosca, es decir el des-

plazamiento que deberemos darle al carro transversal, eje (X), para profundizar larosca.

En segundo lugar deberemos de saber el paso que tiene la rosca (lo que avanza eltornillo o tuerca por vuelta completa), pues ese será el avance que deberá de llevarel carro longitudinal por cada vuelta que dé la pieza.

La profundidad de la rosca se calcula en función de qué tipo de rosca queremosmecanizar, por lo tanto veamos los diámetros que tiene una rosca.

Mecanizado de la rosca: Una vez conocidas las características de la rosca quequeremos mecanizar, lo primero que tenemos que hacer es calcular los datos de lamisma para su mecanizado.

Problema



Tang α = Sen α / Cos α

A

αLB

C

Los datos que debemos de calcular son:• Diámetro exterior que debe de tener el cilindro donde vamos a mecanizar la

rosca.• Profundidad que tenemos que dar al carro transversal para que el filete de la

rosca quede en su justa profundidad y medida.• Darle el avance adecuado al carro longitudinal para que durante su recorrido lo

haga llevando el paso de la rosca que tenemos que realizar.• La herramienta debe de entrar a cortar el material unos 5 milímetros antes del

comienzo de la rosca. Figura 4.2.2.27.

Los datos del diámetro exterior de la rosca y la profundidad de la misma los cal-culamos por las fórmulas de las características de las roscas que hemos visto en lospuntos anteriores. El avance a dar al carro longitudinal, que es el paso que tiene larosca, lo podemos conseguir mediante la caja de avances del torno; si ello no fueseposible por no disponer de dicho paso, tendríamos que calcularlo insertando las rue-das (engranajes) adecuadas en la lira del torno según vemos a continuación.

Se desea roscar una pieza de acero suave en el torno, cuyas medidasson de M 25 × 200 de 80 mm de longitud. Calcular los datos necesarios para sumecanizado. Ver figura 4.2.2.28.

• Diámetro exterior del tornillo = 25.• Paso = 2 mm.• Profundidad de la rosca M = 0,7 × 2 = 1,4. Medida que tiene que profundizar el

carro transversal para el mecanizado de la rosca. • La herramienta hay que afilarla a 60º por ser una rosca de geometría métrica.• La longitud de roscado es de 80 mm, pero hay que tener en cuenta la entrada de

la cuchilla en la pieza para el comienzo del roscado que generalmente se le dan5 mm. En la salida de la rosca se le darán también 3 mm para que la cuchilla ter-mine el corte de la rosca. Por lo tanto, el desplazamiento de la herramienta porpasada será de 80 + 5 + 3 = 88 mm.

• Una vez terminada la pasada de corte, la herramienta se retirará unos 2 mmfuera del diámetro exterior de la rosca para que en el retorno no roce la superfi-cie de la rosca mecanizada. Si rozase cortaría la cresta de los dientes ya meca-nizados.

• Si mecanizamos la rosca con una herramienta de acero rápido al 11% de cobal-to la velocidad de corte será de unos 40 m/min. Por lo tanto, las revoluciones delroscado serán:

N = (Vc × 1.000) / (π × D). Aplicando datos tendremos que: N = (40 × 1.000) /(3,14 × 25) = 509 r.p.m.

Siendo a el sentido de corte de la herramienta, y P la profundidad de cada pasada,para el mecanizado de roscas a derechas, para el mecanizado de roscas a izquierdas elsentido de corte es el de la flecha b:

Figura 4.2.2.28. Datos para mecanizar una rosca.

Problema



Figura 4.2.2.27. Roscado.

M P

d

e

a

b

Queremos mecanizar un tornillo de rosca métrica cuyas medidas son30 × 300. Deseamos saber los datos para su mecanizado.

Diámetro nominal = 30 mmPaso = 3 mmProfundidad de la rosca M = 0,7 × PM = 0,7 × 3 = 2,10 mmDiámetro del núcleo Di = De – (0,7 × P × 2) Di = 30 – (0,7 × 3 × 2) = 25,72 mmDiámetro medio de la rosca Dm = De – (0,65 × P)Dm = 30 – (0,7 × 3) = 27,9 mm

Posicionamiento de la herramienta de roscar. En el roscado de piezas a cuchi-lla tenemos que tener muy en cuenta la colocación de la herramienta perpendicular-mente al eje de simetría de la pieza, con el fin de que el corte de material durante elmecanizado del diente de la rosca sea perpendicular a su eje de simetría.

Si la herramienta la posicionamos inclinada aunque el ángulo sea muy pequeño,la rosca se mecanizará con el diente en ángulo, y por lo tanto no roscará en la tuer-ca, o en el mejor de los casos si rosca lo hará de forma que el contacto del diente deltornillo o tuerca no sea bueno y por lo tanto no tendrá la fuerza de apriete adecuaday el desgaste de la rosca será prematuro.

Para posicionar la herramienta disponemos de las plantillas de rosca y en la figu-ra 4.2.2.27A se indica la colocación de la herramienta para el roscado de tornillo(roscado exterior), y en la figura 4.2.2.27B se indica la colocación de la herramien-ta para el roscado de una tuerca (roscado interior).

Figura 4.2.2.27.A. Figura 4.2.2.27.B.

Retorno del carro longitudinal en el roscado. En el mecanizado de las roscas tene-mos que tener en cuenta el avance y el retroceso del carro longitudinal. Cuando hace-mos avanzar el carro cortando material, éste avanza al paso de la rosca (por cada vuel-ta que da el plato el carro avanza el paso de la rosca), una vez que llegamos al final dela rosca, tenemos que retornar el carro al inicio de la rosca para comenzar una nuevapasada. Esto lo haremos tantas veces como pasadas demos a la rosca hasta su acabado.

Si retornamos el carro dando contramarcha con el paso de la rosca, y la rosca amecanizar es muy larga, se alarga mucho el tiempo de mecanizado. Para retornar elcarro longitudinal evitando los tiempos muertos hay varios procedimientos:

1º Si la rosca a mecanizar es del mismo paso que el paso del husillo patrón, gira-rá el husillo patrón lo mismo que la rosca a mecanizar, por lo tanto cuando la herra-mienta llegue al final de la rosca se desembraga la palanca del roscado y se lleva elcarro a mano al inicio de la rosca, embragando para dar la pasada siguiente. El carrotomará siempre el paso de la rosca.

2º Si la rosca a mecanizar tiene un paso que es submúltiplo del paso del husillopatrón, entonces la pieza girará un número exacto de vueltas mientras el husillopatrón da una vuelta. En este caso se puede desembragar la palanca del roscado, lle-var el carro a mano al principio de la rosca y embragar el carro de nuevo en el husi-llo patrón, pues la herramienta cojerá el paso.

Problema



3º Si los pasos a construir son dispares con el paso del husillo patrón y no reúnenlas condiciones anteriores, entonces disponemos del dial de longitudes del carro lon-gitudinal. Éste es un aparato que lo hacemos engranar con el husillo patrón y girajunto con él, dispone de unas señales o trazos las cuales haciéndolas coincidir con elmovimiento del husillo patrón podemos embragar al carro en dichas señales sin per-der el paso de la rosca que se está mecanizando. Figura 4.2.2.28.A. De esta formapodemos retornar el carro a mano hasta el principio de la rosca.

Este dispositivo se fundamenta en un tornillo sinfín que engrana con el husillopatrón del torno, el cual le imprime un movimiento de rotación, el engranaje sinfínestá unido a un dial con unas marcas, las cuales nos indican el momento de embra-gar el carro longitudinal.

Forma de calcular las ruedas de la lira para pasos de rosca: La lira del tornoes un útil dispuesto de tal forma que transmite el movimiento mediante trenes deengranajes del cabezal de la máquina a los ejes de roscar y cilindrar a través de lacaja Norton de la máquina. La caja Norton es capaz de conseguir mediante cambiode palancas y de forma rápida, una serie de pasos y avances (los más convenciona-les) predeterminados y fijos con cada tren de ruedas montado en la lira. En la figura4.2.2.29 se muestran las ruedas de una lira.

Cuando tenemos que construir pasos de roscas, avances, espirales, etc., de unasmedidas que no las contempla la caja Norton, podemos calcular los engranajes quenecesitamos montar en dicha lira, consiguiendo así mecanizar el paso propuesto;para ello deberemos de aplicar las fórmulas siguientes según los casos que se nospresenten:

1º Caso: El husillo de la máquina y el paso a calcular están en la misma medida,mm o pulgadas.

Calcular las ruedas a poner en la lira del torno para mecanizar un pasode 3 mm siendo el paso del husillo de 6 mm.

3 30 conductora 60 15----------- = --------------------------------------------- o también --------------- = -------------, etc.

6 60 conducida 120 30

Calcular las ruedas a poner en la lira del torno para mecanizar unarosca de 12 hilos por pulgada siendo el paso del husillo de 1/4 de pulgada.

1/12 4 40 conductora 20------------------- = ------------ = ------------------------------------------------ = ------------, etc.

1/4 12 120 conducida 60

2º Caso: El husillo patrón y el paso a construir tienen distintas unidades de medida.

Uno está en milímetros y el otro en pulgadas.

Podemos reducir los mm a pulgadas multiplicando por 5/127.

Podemos reducir las pulgadas a milímetros multiplicando por 127/5.

127--------------

5

5--------------

127

Problema

Problema

Paso a construir Ruedas conductoras------------------------------------------------ = --------------------------------------------------

Paso husillo patrón Ruedas conducidas



Figura 4.2.2.29. Ruedas de la lira.

Conductora

Intermedia

Conducida

Figura 4.2.2.28.A. Dial retorno del carro.

0

1 2

3

4

56

7

8

Luego procederemos a calcular las ruedas con la fórmula general, pero dispondre-mos de una rueda de 127 dientes por ser éste un número primo.

Calcular las ruedas a montar en la lira del torno para mecanizar un pasode 12 hilos por pulgada, siendo el paso del husillo de 6 mm.

Pasamos el paso a construir que está en pulgadas a milímetros y tenemos:

1 127 127---------- × ------------ = ------------12 5 60

Aplicamos la fórmula general y tenemos que:

127 6 360 60 × 6 60 × 60 60 × 120 Conductoras------------- : -------- = ---------------- = ------------------------ = ------------------------ = ---------------------------- = ----------------------------------

60 1 127 127 × 1 127 × 10 127 × 20 Conducidas

3º Caso: Cuando no disponemos de la rueda de 127 dientes o no disponemos delas ruedas calculadas.

En este caso procedemos a calcular las ruedas a montar por el método de las frac-ciones continuas, hasta conseguir las ruedas que nos interesen.

Este método consiste en calcular matemáticamente por cocientes una serie de que-brados los cuales serán las ruedas conductoras y conducidas.

Se aplica la fórmula general.

Se dividen según el esquema abajo representado y se obtienen las reducidas, queson los quebrados que nos darán las ruedas a montar.

Siendo los numeradores y denominadores:

N1 = C1 D1 =1N2 = C2 (N1 + 1) D2 = C2 (D1)N3 = C3 (N2 + N1) D3 = C3 (D2 + D1)N4 = C4 (N3 + N2) D4 = C4 (D3 + D2)................................ ................................Nn Dn

N1 N2 N3 N4 Nn ConductorasSiendo ------------ = ------------ = ------------ = ------------ = ------------ = -------------------------------------------

D1 D2 D3 D4 Dn Conducidas

Cocientes C1 C2 C3 C4 C5 C6

A B C D E F

Restos r1 r2 r3 r4 0

A (paso a construir) Conductoras---------------------------------------------------------------------- = ----------------------------------

B (paso del husillo del torno) Conducidas

Problema



Ejemplo

Descomponer en fracciones 67/60 obteniendo las reducidas y las posi-bles ruedas a montar en la lira.

Dividimos el numerador 67 entre el denominador 60 anotando los restossegún la tabla.

Cocientes 1 8 1 1 3

67 60 7 4 3 1

Restos 7 4 3 1 0


Mecanizado de un tornillo de varias entradas: Cuando necesitamos que uncarro de una máquina o un husillo se desplace longitudes grandes con poco movi-miento rotacional, entonces es cuando tenemos la posibilidad de acoplar un tornillode varias entradas, lo que hacemos con un tornillo de estas características es que elpaso del tornillo por vuelta lo multiplicamos por el número de entradas. P = paso deuna entrada, P´= paso de dos entradas, P´´ = paso de tres entradas. Figura 4.2.2.30.

El cálculo lo hacemos de la misma forma que si fuese un tornillo convencional (deuna sola entrada). Una vez calculado, procedemos a su mecanización y lo hacemosde la siguiente forma:

Figura 4.2.2.30. Tornillo de varias entradas.

1.º Calculamos las ruedas a poner en la lira y las montamos.

2.º La circunferencia del engranaje conductor de la lira se dividirá en tantas par-tes como entradas tengamos que mecanizar en el tornillo.

3.º Mecanizamos la primera entrada, y para mecanizar la segunda entrada y suce-sivas, se hará girar a mano la rueda de la lira conductora, un número de gradosequivalente a las divisiones realizadas en función del número de entradas (verel dibujo 4.2.2.31).

Para mecanizar dos entradas se girará 180º, para tres entradas 120º, para cuatroentradas 90º, etc.

Roscado cónico: El roscado cónico se realiza igual que el roscado convencional,pero las piezas a roscar se cogen entre puntos desplazando el contrapunto como si setratase de la mecanización de un cono, siendo “M” el valor del desplazamiento delcontrapunto y “a” el sentido de corte de la herramienta. Ver figura 4.2.2.32.

Los pasos de rosca a mecanizar se calculan de igual forma que un paso de roscanormal. Para calcular el desplazamiento del contrapunto aplicar las fórmulas delmecanizado de conos.

Aunque no tiene grandes aplicaciones este tipo de roscado, sí que se emplea en lamecanización de roscas destinadas a grifería, en tuberías de conducciones de agua,conducciones de gases a presión, etc.

360º / número de entradas.


Las reducidas serán:1 8 × 1 + 1 1 × 9 + 1 1 × 10 + 9 3 × 19 + 10

--------- = --------------------------- = --------------------------- = --------------------------------- = ----------------------------------1 8 × 1 1 × 8 + 1 1 × 9 + 8 3 × 17 + 9

Que operando tendremos las fracciones siguientes:1 9 10 19 67 Conductoras

------------ = ------------ = --------------- = --------------- = --------------- = ------------------------------------------1 8 9 17 60 Conducidas

Una vez obtenidas las fracciones cualquiera de ellas nos valdría, sólotenemos que operar con ellas hasta obtener las ruedas deseadas.

P”P’

P

∅

Figura 4.2.2.31. Entradas del tornillo.

Figura 4.2.2.32. Mecanizado de un cono con el contrapunto.

180º

180º

2 entradas

3 entradas

4 entradas

120º 120º

120º

90º 90º

90º90º

M

a



Mecanizado de espirales: Una espiral es una rosca tallada en un disco plano,generalmente de perfil cuadrangular, y mecanizada con el carro transversal (eje X).Se trabaja como una rosca normal, dando pasadas con la herramienta cortando mate-rial hasta conseguir la profundidad calculada. Ver figura 4.2.2.33.

Para mecanizar una espiral debemos de calcular las ruedas a poner en la lira deltorno, pues según los pasos que queremos obtener, deberemos de colocar previo cálculo, distintos juegos de ruedas en la lira de la máquina.

Para realizar este tipo de cálculo también tenemos que conocer el paso del husillodel carro transversal de la máquina; éste se consigue poniendo el nonio del carro a 0y haciéndolo girar varias vueltas llegando también a 0, y midiendo lo que éste haavanzado en mm.

La fórmula que aplicaremos será:

Siendo:

Ph = Paso del husillo

A = Avance en mm

Vu = Número de vueltas dadas al carro transversal

P = Paso a construir

El cálculo de las ruedas a poner en la lira del torno lo hacemos por:

Figura 4.2.2.33. Mecanizado de una espiral.

El tren de ruedas a montar en la lira es el mismo que para el roscado, siendo laconductora la que va en el cabezal de la máquina, y la conducida la que arrastra elhusillo de roscar.

Calcular las ruedas a poner en la lira del torno para el mecanizado de unaespiral de paso 5 mm siendo el paso del husillo transversal de la máquina de 4 mm.

Como conocemos el paso del husillo, aplicamos la fórmula y nos queda:

5 50 conductora 100 ------------= -------------------------------------------- = ---------------- = etc.

4 40 conducida 80

Mecanizado de excéntricas. Se conoce con el nombre de excéntrica a la piezaque tiene dos o más cilindros con distintos centros o ejes de simetría los cuales sonparalelos, como por ejemplo el cigüeñal de un coche o un árbol de levas.

Problema

P Conductoras----------- = ------------------------------------

Ph Conducidas

Ph = A / Vu

P

h

∅

Una excéntrica es un cuerpo de revolución y por lo tanto el mecanizado de lasmismas se realiza en el torno. Figura 4.2.2.34. Cuando fabricamos una excéntrica loque hacemos es mecanizar dos o más cilindros (cilindrar), los cuales están en distin-tos ejes de simetría a una determinada medida y además paralelos.

Figura 4.2.2.34. Excéntrica.

Lo primero a realizar para mecanizar una excéntrica es trazar los puntos donde secortan los ejes de simetría que nos definen el centro de la circunferencia de los cilin-dros correspondientes. Figura 4.2.2.35.

Con una broca de punto mecanizamos los alojamientos de los puntos en dondeluego apoyaremos el punto rotativo del contrapunto, pues este tipo de piezas hay quemecanizarlos entre puntos.

Cogiendo la pieza con un perro de arrastre y poniéndola entre puntos, procedere-mos a mecanizar cada una de las excéntricas, hasta alcanzar las medidas que tenga-mos en el plano.

Mecanizado de radios: Es una de las operaciones más difíciles de realizar en estetipo de máquina, pues cuando mecanizamos una pieza de un perfil con curvas cón-cavas o convexas, necesitamos manejar los dos carros a la vez, desplazando manual-mente el carro longitudinal y el carro transversal; en este tipo de trabajos la calidaddel mismo depende de la habilidad operatoria que tenga el operario. Hoy día este tipode trabajos quedan reservados a las máquinas de control numérico.

No obstante, si necesitamos mecanizar una pieza a mano en un torno paralelo,como la de la figura (4.2.2.36) por ejemplo, con las curvas que tiene, lo primero seríahacernos una plantilla con el perfil de la pieza, con el fin de ir probando el corte delmaterial sobrante a medida que vayamos manejando los dos carros a mano. El aca-bado de un perfil cóncavo o convexo en un torno paralelo convencional, generalmen-te se termina a lima o rasqueta, después se lija para el acabado final quitando lasestrías de la lima o rasqueta.

Potencia del torno: El torno, como hemos visto, es una máquina que trabaja cor-tando material, y la potencia de esta máquina se determina por los factores de corteque intervienen en el mecanizado de piezas, como son la dureza del material a cor-tar, el tipo de herramienta que inserte, la sección de viruta, el rendimiento de lamáquina, etc.

Para obtener la potencia que necesitamos en un torno podemos aplicar la fórmulageneral de la potencia necesaria de una máquina de corte.

Siendo:

C.V. = PotenciaFc = Fuerza de corte Vc = Velocidad de corteµ = Rendimiento de la máquina

Fc × VcC.V. = -------------------------------

60 × 75 × μ



Figura 4.2.2.35. Marcado de los centros.

Figura 4.2.2.36. Mecanizado de radios.

D

∅24

∅16

4 3 8 3 4

4 10

6,5

10



Calcular la potencia que lleva el motor de un torno que está trabajan-do un material de 180 kg/mm2, con una velocidad de corte de 35 m/m, siendo elavance de 0,4 mm/rev, y la profundidad de pasada de 4 mm. Siendo el rendimientode la máquina del 88%.

Sabemos que la Fc = K × a × p, por lo que sustituyendo y aplicando datos nosqueda que:

K × a × p × Vc 180 × 0,4 × 4 × 35C.V. = -------------------------------------------- = -------------------------------------------------------- = 2,54 CV

60 × 75 × µ 60 × 75 × 0,88

Verificación del torno: Para que una máquina trabaje en perfectas condiciones, yel torno es una de ellas, debe de estar verificada; es decir, estar bien nivelada, notener holgura los carros, los nonios de la máquina que midan bien (no mientan en susrecorridos), etc. En definitiva, es comprobar que los órganos y elementos de lamáquina estén en perfectas condiciones de funcionamiento.

Para ello comprobamos los mecanismos de la máquina de la siguiente forma.

Nivelación: Es una operación de las más importantes y se refiere a nivelar la ban-cada; para ello se utilizará un nivel de precisión.

Descentramiento del punto del cabezal: Esta operación se realiza con un compa-rador de reloj montado sobre el punto del cabezal y haciendo girar el plato a mano,comprobando con el comparador el descentramiento en más y en menos, y si exis-tiera descentramiento a corregir.

Descentramiento del eje principal: Esta operación se realiza con un mandril rec-tificado de unos 300 mm de longitud el cual se coloca en el cono del eje, se montaun comparador de reloj en el carro longitudinal y se desplaza el carro comprobandoen todos los puntos su descentramiento si existiera. Esta operación se hace a manogirando el plato.

Comprobación de la redondez de las piezas (ovalización): Para comprobar laexcentricidad de las piezas mecanizadas en el torno se cilindra una pieza a un diáme-tro un poco grande, de unos 80 a 100 mm. Se pone un comparador de reloj en la partecilindrada y se comprueba a mano la excentricidad del cilindrado. Figura 4.2.2.37.

La excentricidad puede obedecer a las vibraciones de la máquina durante el trabajo.

Paralelismo del plato con el carro transversal: Se pone el palpador del compara-dor de reloj sobre el plato, y la base del reloj sobre la superficie del carro transver-sal; a continuación se desplaza el carro transversal a toda la longitud del diámetro delplato. El comparado debe de mostrar el paralelismo en todo el recorrido del plato.

Comprobación de la altura entre puntos: Se coloca el mandril utilizado para verel descentramiento del eje principal entre puntos, y se desplaza el reloj comparadorsobre la superficie y por toda la longitud del mandril. Se palpa en la parte del cabe-zal y en la parte del contrapunto; debe de dar la misma lectura en los dos extremos,si no fuese así corregir las alturas.

Horizontalidad del contrapunto: Esta comprobación se realiza mecanizando conel carro longitudinal; es decir, dando una pasada a un cilindro de unos 300 mm delongitud, se toman las medidas de los extremos del cilindro con un pálmer, lo máspróximo al plato y lo más próximo al contrapunto; las lecturas deben de coincidir, sino fuese así corregir el contrapunto.

Comprobación del charriot o carro orientable: Esta verificación se realizacogiendo una pieza entre puntos, se pone el charriot a 0º y se monta en el mismo unreloj comparador poniéndolo a 0; se desplaza todo el recorrido del mismo, tenien-do que dar 0.

Verificación de los tambores de los carros o nonios: La precisión de los noniosque van montados sobre los carros se obtiene por la fórmula de la precisión delnonio. “Ver nonio del torno”.

Problema

Figura 4.2.2.37. Comprobación de la ovalización.

Para comprobarlo se torneará una pieza dándole varias pasadas con el nonio, des-pués de cada pasada, procedemos a tomar la medida con un pálmer, comprobando sicoincide con la profundidad de pasada dada con el nonio. Esto se realizará con todoslos carros de la máquina.

4.2.3 Fresadora universalLa fresadora es la máquina encargada de mecanizar cuerpos de geometría prismá-

tica; a diferencia del torno, que trabaja en el plano, la fresadora trabaja en el espacio.En esta máquina son las herramientas las que reciben el movimiento de rotación y lapieza recibe el movimiento de translación a través de los carros.

Esta máquina tiene tres carros o ejes. El eje o carro longitudinal, llamado tambiéneje X, el cual se desplaza a lo largo de la máquina, es el carro de mayor recorrido, yen su mesa se fijan las piezas a trabajar, generalmente a través de una mordaza o conelementos de fijación; este carro puede tomar una determinada inclinación mediantesu graduación para el tallado de ángulos.

El carro transversal o eje Y, cuyo desplazamiento es perpendicular al eje X, se cortacon el carro longitudinal a 90º, y está apoyado y fijado sobre el carro longitudinal.

El carro vertical, llamado eje Z, es el eje que sirve para penetrar la herramienta enel material a trabajar (profundidad de corte).

Las herramientas de corte que se utilizan en este modelo de máquina van fijadasen el eje portaherramientas, que suele ser un cono ISO en el cual se fijan las pinzaso elementos de sujeción de herramientas como portabrocas, platos, etc. Dada la ver-satilidad de trabajos a realizar en esta máquina, las herramientas que emplea son muyvariadas, utilizando desde fresas cilíndricas, brocas, a discos de corte con variosdientes, los cuales permiten una velocidad de trabajo muy importante, pues casitodas las herramientas empleadas en los trabajos de estas máquinas tienen varios cor-tes, con lo cual la capacidad de trabajo es muy importante.

El movimiento de rotación lo recibe la herramienta a través del husillo portaherra-mientas, el cual recibe las revoluciones de la caja de cambios de la máquina. Comolos materiales a mecanizar tienen distintas durezas y las herramientas a emplear sonmuy diversas, estos modelos de máquinas tienen una gama muy amplia de velocida-des, aunque no suelen alcanzar revoluciones muy elevadas.

Los carros se pueden desplazar de forma manual, comandados por el operario, yde forma automática a través de la caja de avances, en la cual se puede seleccionarel avance adecuado a la herramienta de trabajo. Este sistema es el más empleado,pues da a los trabajos uniformidad y un buen acabado de la pieza mecanizada. Vermáquina en la figura 4.2.3.1.

EJES DE LA MÁQUINA

• Eje longitudinal, es el que se desplaza a lo largo de la máquina; se cono-ce con el nombre de eje X. En él se fijan las piezas a trabajar

• Eje transversal, es el que se desplaza en sentido transversal a la máquinay se le conoce con el nombre de eje Y

• Eje vertical, es el que desplaza la pieza verticalmente, haciendo que lasherramientas den la profundidad de pasada. Se le llama eje Z

MOVIMIENTOS DE LA FRESADORA

• El movimiento de rotación lo reciben las herramientas• El movimiento de translación lo recibe la pieza



Figura 4.2.3.1. Fresadora universal.



Características de una fresadora: Las fresadoras, lo mismo que cualquier máqui-na por sus posibilidades de trabajo, las tenemos de muy diversos tamaños y presta-ciones, desde las más pequeñas, llamadas de sobremesa, para trabajos de pequeñaenvergadura, hasta las que mecanizan piezas de dimensiones muy grandes. Con el finde saber qué tipo y modelo de máquina tenemos o debemos manejar y para poderlasidentificar hablamos de sus características.

Las características fundamentales de una fresadora universal son:

Las carreras de los carros: Son las máximas longitudes que éstos se pueden des-plazar, y en función de la carrera tendremos los tamaños de las piezas que podemostrabajar en ellas.

Diámetro del eje portafresas: Es el diámetro del eje portafresas y en un funcióndel tamaño colocaremos herramientas de mayor o menor envergadura y como con-secuencia de mayor poder de corte. Este diámetro debe de conocerse para saber quétipo de herramienta se tiene que insertar en él.

La potencia del motor: Nos da la capacidad de trabajo de la máquina.

La caja de avances: Es la gama de avances con que podemos desplazar los carrosen automático. Cuanto mayor sea la gama de avances que tengamos, mejor adapta-remos los cálculos de las velocidades de corte.

La mesa de la fresadora: Es el carro longitudinal sobre el cual se montan y apo-yan los elementos de trabajo y las piezas a mecanizar. Está construido de fundicióny lleva mecanizadas unas ranuras (guías) longitudinales en forma de T con el fin defijar mediante tornillería, mordazas, aparatos divisores y piezas que se sujetan parasu mecanizado mediante bridas.

Este carro (figura 4.2.3.2) soporta la pieza a mecanizar, que cuando es de peque-ñas dimensiones se suele coger en una mordaza, la cual está atornillada en las guíasde la mesa; cuando las piezas a trabajar son de grandes dimensiones se cogen direc-tamente a la mesa mediante bridas, de esta forma cuando desplazamos la mesa tam-bién se desplazan las piezas a mecanizar.

Los desplazamientos de la mesa se los podemos dar de forma manual o automáti-camente a través de la caja de avances.

Mordazas: Son elementos para coger las piezas y dada la fuerza que realiza laherramienta durante el arranque de viruta debemos de montar mordazas hidráulicas,cuyo accionamiento de apertura y cierre es manual pero el apriete se realiza hidráu-licamente, con lo que garantizamos que las piezas queden fuertemente fijadas duran-te su mecanizado. Figura 4.2.3.3.

Bridas de fijación: Son unos prismas de acero que tienen tallados unos escalonesa diversas alturas con el fin de poder fijar piezas de diversos tamaños; mediante unostornillos que se introducen en las guías del carro de la máquina se aprietan las pie-zas a sujetar. Ver dibujos de bridas en la figura 4.2.3.4.

Tienen la ventaja sobre las mordazas de que podemos coger piezas de mayortamaño y además de geometrías irregulares.

Figura 4.2.3.4. Fijación de las piezas a trabajar mediante bridas.

Cinemática de la fresadora: La cadena cinemática de la fresadora estudia losmovimientos de dicha máquina; en la fresadora distinguimos dos tipos de movimien-tos, como hemos visto en el punto anterior.

Figura 4.2.3.2. Mesa de fresadora con sus guías.

Figura 4.2.3.3. Mordaza hidráulica.

Movimiento de rotación: Son las revoluciones a las que gira el eje de la máquina;como las herramientas van en este eje, son las revoluciones a las que podemos hacergirar las herramientas. La máquina lleva una caja de cambios con una gama de velo-cidades no muy alta, generalmente comprendida entre 50 y 1.500 r.p.m. Pensemosque las herramientas que se insertan en la fresadora no suelen trabajar con velocida-des de rotación elevadas.

Movimiento de translación: Son los movimientos de los carros de la máquina;comprende los motores que mueven los carros para trabajar con avances automáti-cos; lleva una caja de avances los cuales los podemos seleccionar por medio de cam-bio manual; para seleccionar un avance debemos de parar la máquina.

Los carros los podemos hacer avanzar de forma rápida para el posicionamiento dela pieza, y de forma lenta mecanizando la pieza a la velocidad de corte.

Caja de cambios: Llamada también caja de velocidades. Es la caja que contienelos trenes de engranajes que haciéndolos engranar unos con otros consiguen las dis-tintas revoluciones a dar al eje de la máquina, la cual lleva la herramienta, y por con-siguiente serán las revoluciones que tiene que llevar la herramienta con la cual se estátrabajando. El cambio de revoluciones se realiza mediante palancas.

Caja de avances: Es la caja de cambios mediante la cual se seleccionan los dis-tintos avances de los carros con el fin de desplazarlos de forma automática, consi-guiendo así las velocidades de corte adecuadas al material a trabajar. Es una de laspartes más importantes de la máquina, pues cuanto más amplia sea la gama de velo-cidades podremos ajustar mejor la velocidad de corte.

Cabezal de la fresadora: Es el llamado aparato vertical. Es el cabezal que semonta en el eje principal y mediante engranajes cónicos que se cortan a 90º hace queel eje principal de la máquina pueda trabajar disponiendo las herramientas perpendi-cularmente a la mesa. Es uno de los elementos más empleados en las fresadoras.Figura 4.2.3.5.

El cabezal está dispuesto para acoplarle un portapinzas al cual se le fija la pinzadel diámetro a la fresa con la cual queremos trabajar; estos elementos suelen traba-jar con fresas cilíndricas, cogidas mediante un portabrocas o pinzas especiales.

Eje portafresas: Es el eje de la máquina en donde se montan las herramientas paratrabajar en las llamadas fresas. Este eje recibe el movimiento de rotación de la caja decambios de la máquina y las herramientas se montan en él fijándolas mediante una cha-veta, garantizando así que no patinen durante el trabajo. Ver figura 4.2.3.6.

Figura 4.2.3.6. Eje portafresas.

Trabajos en la fresadora: La fresadora, como hemos visto, trabaja en el espacio,por lo que mecaniza todo tipo de piezas cuya geometría sea irregular y por lo gene-ral prismática; los más comunes son:

TRABAJOS DE LA FRESADORA

• Planeado de superficies• Trabajos de taladrado• Mecanizado de engranajes• Mecanizado de cremalleras• Mecanizado de matrices• Etc.



Figura 4.2.3.5. Cabezal de una fresadora.

A máquina

Al portabrocas

Eje portafresas montado en la máquina



Planeado y mecanizado de superficies: Es uno de los trabajos más comunes enla fresadora, especialmente en la matricería. Se realiza fijando la pieza a mecanizaren una mordaza o sobre la misma mesa de la máquina a través de bridas. Se montaun plato de planear en el eje portaherramientas, el cual mecanizará la superficie dela pieza desbastándola y con una pasada de acabado pule la superficie de la piezadejándola terminada; sobre esta superficie mecanizada a posteriori se realizan otrostipos de mecanizados, como taladrar, roscar, realización de cajeados, etc.

En estas máquinas son muy empleados los platos de cuchillas de plaquitas demetal duro intercambiables; estas herramientas dan unos avances muy elevados y elgrado de acabado también suele ser muy bueno, por lo que tiene su importanciaconocerlos.

En la figura 4.2.3.7 se muestra un plato de cuchillas con la plaquita que inserta,que en este caso es de geometría rectangular con ángulos positivos, y su denomina-ción es ADLX.

Figura 4.2.3.7. Plato de cuchillas y plaquita de metal duro.

Son muy empleadas las herramientas de tres cortes, como la de la figura, quemuestra el mecanizado de una pieza en la que se representa el avance y la profundi-dad de pasada. Figura 4.2.3.8.

a = Sentido del avancee = Espesor de viruta que corta p = Profundidad de pasadaD = Diámetro de la fresa

Mecanizado de piezas con herramientas de forma: La fresadora, como hemosvisto en el punto anterior, mecaniza todo tipo de superficies tanto planas como cilín-dricas o de geometrías irregulares, es por esto que las herramientas a emplear son demuy variadas formas, diámetros y maneras de trabajar (figuras 4.2.3.9 y 10); vamosa exponer algunos de los trabajos más significativos.

Figura 4.2.3.9. Fresas frontales y fresa para guías.

Mecanizado de cortes y ranurado: Cuando tenemos que mecanizar ranuras de unancho relativamente pequeño o realizar cortes en una pieza, empleamos las herra-mientas llamadas de cortar.

Estas herramientas son fresas de disco de un ancho pequeño (entre 3 y 8 mm sonlas más comunes) y solamente cortan por la parte frontal de la fresa, realizando cor-tes o ranuras en las piezas a trabajar muy profundas; calibran el ancho de los meca-nizados y se montan en el árbol portafresas de la máquina.

a

α

L

Oβ

e

Ángulo = 60ºPieza

Figura 4.2.3.8. Avance de la fresa.

Figura 4.2.3.10. Fresa para el mecanizadode ángulos.

Fresa

Pieza

a

ep

D

L

Ángulo = 45º, 60º o 90º

Pieza

Mediante un accesorio también las podemos montar en el aparato vertical.

Este tipo de fresas trabajan a velocidades de corte muy pequeñas y generalmentenecesitan aceite de corte durante su trabajo, pues están sometidas a rozamientos enlas paredes de la ranura que cortan.

Se fabrican en diversos diámetros y pasos de dientes (t) según la dureza del mate-rial a cortar. Ver figura 4.2.3.11.

Figura 4.2.3.11. Fresas de cortar.

Mecanizado con herramientas cilíndricas: Son herramientas muy semejantes a lasbrocas, cuyos labios de corte y sus ángulos están tallados en un cilindro de un diá-metro determinado, por eso reciben el nombre de herramientas cilíndricas. Sonherramientas de lo más empleado, generalmente cortan tangencialmente; es decir,por los laterales, aunque también tienen corte frontal.

Este modelo de herramienta la encontramos con varios labios de corte, siendo lasde dos labios empleadas para el corte frontal y lateral y las de 4 y 6 labios para cortelateral. Con estas herramientas no se suelen realizar grandes desbastes, son más bienherramientas para trabajos más delicados que los desbastes y suelen ser empleadaspara cortar ranuras, mecanizar cajas, chavetas, etc. Ver figura 4.2.3.12.

Mecanizado de chavetas: Es un trabajo típico a realizar en la fresadora, el meca-nizado de ranuras en piezas cilíndricas para el montaje de chavetas, como es el casode los ejes de los motores que llevan alojados engranajes, poleas, tornillos sinfín, etc.

Se fija en la mesa de la fresadora un plato de garras con el cual sujetamos la piezaen la cual se va a fresar la ranura de la chaveta, y con una fresa de disco se procede-rá al mecanizado.

También podemos emplear fresas cilíndricas de varios labios y del diámetro delancho de la ranura a mecanizar. Figura 4.2.3.13.

Taladrado en la fresadora: Como en una taladradora, se pueden mecanizar agu-jeros, empleando brocas normales, o fresas de dos labios. Cuando tenemos que rea-lizar operaciones de taladrado en una fresadora, debemos de utilizar el aparato ver-tical, al cual se le acopla un portabrocas normal. El portabrocas sujeta la broca; sifijamos la pieza en la mesa de la máquina, y centramos la broca con los carros de lamáquina al eje donde debemos realizar el agujero, sólo tendremos que dar el mo-vimiento de avance a la broca con el carro vertical. Con el nonio del carro verticalmediremos la profundidad del agujero.

Si necesitamos realizar un agujero con el fondo plano, debemos de emplear unafresa de dos cortes, o dos labios (ver figura); estas herramientas son capaces de cor-tar al centro del material y deben de ir sujetas con pinzas tal como vemos en las figu-ras 4.2.3.14 y 15.

Figura 4.2.3.14. Fresa cilíndrica de dos labios. Figura 4.2.3.15. Pinza cogiendo una fresa cilíndrica.



Figura 4.2.3.12. Mecanizado de ranuras con fresas cilíndricas.

Figura 4.2.3.13. Mecanizado de una chavetacon fresa cilíndrica.

Paso (t)t



Mandrinado: Es la realización de operaciones en el interior de la pieza que se tra-baja en la fresadora, bien sean mecanizados de cajeados rectangulares o cilíndricos,así como alojamientos de retenes, conos, etc. Para este tipo de trabajo debemosemplear el aparato vertical de la máquina y según sea el trabajo a realizar empleare-mos un tipo de herramienta u otro, como son los cabezales de mandrinar. Ver figuras4.2.3.16 y 17.

Mecanizado de engranajes: Es uno de los trabajos más realizados en las máqui-nas de fresar; la herramienta que se emplea es una fresa de disco tallada con el módu-lo del engranaje que se quiere mecanizar; según el número de dientes a mecanizarescogeremos la fresa (ver herramienta en el capítulo IV de herramientas). Para estetipo de trabajo debemos emplear un accesorio llamado aparato divisor, que se encar-ga de realizar las divisiones en el disco de metal en el cual vamos a tallar los dientes.

Engranajes: Los engranajes son las piezas mecánicas que se encuentran presentesen casi todos los mecanismos, son los que transmiten los movimientos circulares y lapotencia entre ejes, trabajando por empuje garantizando así que no haya patinamiento.Para fabricar un engranaje debemos de conocer cómo funciona y su cálculo, el cualvemos a continuación. En la figura 4.2.3.18 se representa un engranaje.

Diente de un engranaje: Los dientes de un engranaje son los que realizan elesfuerzo de empuje y transmiten la potencia (figura 4.2.3.19); las partes fundamen-tales del diente son las siguientes:

Pie del diente es la parte del diente comprendida entre la circunferencia interior yla circunferencia primitiva.

Cabeza del diente es la parte del diente comprendida entre la circunferencia exte-rior y la circunferencia primitiva.

Flanco es la cara interior del diente. La cara del rozamiento.

Altura del diente es la distancia comprendida entre la circunferencia exterior y lacircunferencia interior. Se designa por (h).

Espesor del diente es la parte más gruesa medida sobre la circunferencia primitiva.

Largo del diente es la longitud que tiene el diente del engranaje. Se designa por (Ld).

Partes de un engranaje: Los engranajes son piezas que no funcionan como ele-mento único, trabajan siempre con otros, y sus elementos más importantes son:

Circunferencia exterior: Es la circunferencia que limita la parte exterior del discodonde se tallan los dientes del engranaje, llamado diámetro exterior del engranaje(De). Figura 4.2.3.20.

Circunferencia primitiva: Es la circunferencia sobre la que se hacen las tangenciasde los engranajes cuando sus dientes engranan, llamada diámetro primitivo (Dp).

Circunferencia interior: Es la circunferencia que limita el pie del diente, llamadadiámetro interior (Di). Ver figura 4.2.3.21.

Figura 4.2.3.16. Mandrinando un agujero. Figura 4.2.3.17. Mandrinado con cabezal.

Figura 4.2.3.18. Engranaje.

Figura 4.2.3.19. Diente de un engranaje.

Figura 4.2.3.20. Diámetros de un engranaje.

Figura 4.2.3.21. Circunferenciasde un engranaje.

Cabeza

PieFla

nco

G

Ld

DiDp

De

Adendum

Dedendum

D. i

nter

ior

D. p

rim

itivo

D. e

xter

ior

Pc

h

Número de dientes: Es la cantidad de dientes que tiene tallados en su diámetroexterior (Z).

Módulo: Es la relación que hay entre la circunferencia primitiva y el número dedientes (M).

Paso circular: Es la distancia que hay de diente a diente (Pc).Adendum: Es la altura de la cabeza del diente, en los engranajes de diente normal

vale 1 × M.Dedendum: Es la altura del pie del diente y en los engranajes de diente normal

vale 1,25 × M.Hay dos tipos de engranajes, los llamados de diente normal, y los de diente corto,

cuya altura de diente es más pequeña que el considerado de diente normal, pues lasmedidas del adendum y del dedendum varían, siendo los valores de cada uno de ellosy su altura según la tabla.

Ángulo de presión: Es el ángulo que forman las líneas perpendiculares de la cir-cunferencia primitiva de los dientes del engranaje (figura 4.2.3.22) y permanececonstante durante el empuje de los dientes (α), suele valer 20º.

Figura 4.2.3.22. Ángulo de presión.

Potencia a transmitir de un engranaje: La potencia a transmitir de un engranajeestá en función del tamaño del diente y de la presión que puede soportar el diente, yviene dada por las fórmulas de la flexión (flexión del diente). Ver figura 4.2.3.23.

En la potencia intervienen varios factores, como la velocidad tangencial del diá-metro primitivo, y el espesor del diente en su pie, así como la longitud del diente Ld.Y se calcula por:

Siendo:CV = Potencia a transmitirP = Presión sobre el dienteVt = Velocidad tangenciale = Espesor del diente en el pieh = Altura del diente

Relación de transmisión: Todos los engranajes giran a unas determinadas revolu-ciones, y se conoce con el nombre de relación de transmisión, al cociente de dividir el

P × VtCV = -----------------------

75

TIPOS DE DIENTES DE UN ENGRANAJE

Diente normal Diente corto

Adendum 1 0,75

Dedendum 1,25 1

Altura del diente h = 2,25 x M h = 1,75 x M



Figura 4.2.3.23. Potencia del diente.

P

e

Ld

h

Sentido de giro Punto de contacto

A

Dp

Dp

α

A‘



número de r.p.m. del engranaje conductor por las revoluciones que transmite al engra-naje conducido. Se aplica a la transmisión de un par de engranajes, un tren de ruedas, ouna caja de engranajes con varios elementos, es el caso de las cajas de cambios de lasmáquinas del taller, como el torno, fresadora, taladradora, etc. Los cálculos se realizansobre el número de dientes, o el diámetro primitivo de los engranajes.

o también

Z = Número de dientes del mayorDp = Diámetro primitivo del mayor z = Número de dientes del menor dp = Diámetro primitivo del menorRt = Relación de transmisión

¿A qué número de revoluciones girará un engranaje conducido de z = 40 que engrana con un conductor de Z = 82 si éste va a 150 r.p.m.?

Z × N = z × n, despejando n tendremos que n = (Z × N) / z; aplicando datos nosqueda n = (82 × 150) : 40 = 307,5 r.p.m.

Siendo Rt = 150 : 307,5 = 0,487, lo que quiere decir que mientras el engranajeconducido da una vuelta el engranaje conductor da 0,487 vueltas.

Cálculo de un engranaje: Como vemos, un engranaje tiene varios datos quetenemos que conocer y que son fundamentales para su funcionamiento, por lo tantoantes de mecanizarlo tendremos que calcular todos sus datos para dárselos a lamáquina durante su fabricación.

Diámetro primitivo: Dp = Z × M Diámetro exterior: De = (Z + 2) MMódulo: M = Dp / ZAltura del diente: h = 2,25 × MNúmero de dientes: Z = Dp / MPaso circular: Pc = π × MLongitud del diente: Ld = 10 × M

Cuando las medidas de un engranaje nos vienen en pulgadas tenemos quetraducirlas a milímetros, y entonces hablamos de:

Circular PICH, que es el diámetro primitivo del engranaje en pulgadas. Tenemosque hallar el módulo por la fórmula:

M = (Dp × 25,4) / Z

Nota

Problema

r.p.m. conductorRt = -------------------------------------------

r.p.m. conducido

Dp n------------------ = ------------------

dp N

Z n------------------ = ------------------

z N

Ejemplo

¿Cuál es la relación de transmisión de un engranaje de 127 dientes quetransmite el movimiento a un engranaje de 90 dientes?

Aplicamos la relación de transmisión y tendremos:127

Rt = ——— = 1,4190

Lo que quiere decir que mientras el engranaje que transmite el mo-vimiento (Z = 127) da 1 vuelta el engranaje que recibe el movimiento (Z = 90) da 1,41 vueltas.

Cálculo de un par de engranajes: Los engranajes, como hemos dicho anterior-mente, son elementos mecánicos destinados a la transmisión de movimientos circu-lares, garantizando la transmisión íntegra, sin patinamientos, pues trabajan por elempuje entre dientes. Por lo que un engranaje por sí solo no realiza ningún trabajo,siempre tiene que funcionar con otros. Ver figura 4.2.3.24.

Las fórmulas que nos calculan un par de engranajes son:Distancia entre centros: L = (Dp + dp) / 2Longitud total: Lt = (Dp + dp) + (2M)Relación de transmisión: Rt = N × Z = n × z Relación de transmisión de una caja de cambios con varios engranajes: Rt = Dp1

× conductoras = Dp2 × conducidas o Rt = (r.p.m. × ruedas conducidas = r.p.m. ×ruedas conductoras).

Calcular los datos de los engranajes de la figura para su mecanizadosiendo M = 2, Z = 50, y z = 30 respectivamente.

Dp de la rueda mayor = 50 × 2 = 100 mmDe = Dp + 2M = 100 + 4 = 104 mmdp de la rueda menor = 30 × 2 = 60 mmde = dp + 2M = 60 + 4 = 64 mmL = (100 + 60) / 2 = 80 mmLt = (100 + 60) + (2 × 2) = 164h = 2,25 × M = 4,50 mmLd = 10 × M = 20 mm

Calcular un par de engranajes de diente recto y el número de revolucio-nes del piñón si la rueda gira a 1.100 r.p.m. y cuyos datos son: Z = 102, z = 65, M = 2.

Datos para mecanizar la rueda:Diámetro primitivo: Dp = Z × M; Dp = 102 × 2 = 204 mmDiámetro exterior: De = Dp + 2M; De = 204 + (2 × 2) = 208 mmFresa a emplear: M = 2 y Nº 7

Datos para el piñón:

Diámetro primitivo: dp = z × M; dp = 65 × 2 = 130 mmDiámetro exterior: de = dp + 2M; de = 130 + (2 × 2) = 134 mmFresa a emplear: M = 2 y Nº 7

Datos comunes a la rueda y el piñón:

Ángulo de presión = 20ºLongitud del diente: L = 10 × M; L = 10 × 2 = 20 mmAltura del diente: h = 2,25 × M; h = 2,25 × 2 = 4,5 mmPaso circular: Pc = p × M; Pc = 3,14 × 2 = 6,28Distancia entre centros: L = (Dp + dp) / 2; L = (204 + 130) / 2 = 167 mmRevoluciones del piñón: R.p.m. × Z = r.p.m. × z; r.p.m. = (1.100 × 102) / 65 = 1.726Relación de transmisión: 1100 / 1726 = 0,637

Elección de la fresa adecuada al tallado del diente: Los dientes de un engrana-je suelen tener un perfil de envolvente y la fresa para el tallado del diente por tenereste tipo de perfil, difiere según el número de dientes (a menor número de dientes el

Problema

Problema



Figura 4.2.3.24. Par de engranajes.

LLt



ángulo del paso circular es más abierto, y a mayor número de dientes el ángulo esmás cerrado), por lo que según el Nº de dientes a tallar escogeremos la fresa adecua-da. Viendo la tabla de herramientas de módulo del capítulo anterior, veremos que lafresa adecuada será para el engranaje de Z = 50 la número 6, que talla de 35 a 54dientes, y para el engranaje de z = 30 escogeremos la número 5, que talla dientesentre 26 a 34. Ver tabla de fresas de módulo (3.4.4).

Engranajes helicoidales: Este modelo de engranajes se diferencia de los rectosen que sus dientes están tallados en forma de hélice; éste es el motivo por el cual reci-ben el nombre de engranajes helicoidales, pues para su tallado necesitamos calcularla hélice que le va a dar forma al diente del engranaje. Figura 4.2.3.25.

Tienen ventajas e inconvenientes sobre los engranajes de diente recto, las cualesse exponen en la siguiente tabla.

El paso circunferencial: Se mide como en los engranajes rectos, sobre la circun-ferencia primitiva de diente a diente. Pc (ver dibujo).

El paso normal: Es el medido perpendicularmente sobre el diente. Pn (ver dibujo).

El paso helicoidal: Es el formado por el diente y el eje del engranaje. Ph.

Los cálculos son los mismos que en los engranajes rectos, pero teniendo en cuen-ta el paso circunferencial y el paso de la hélice del diente del engranaje. Figura4.2.3.26.

Fórmulas a tener en cuenta para su cálculo.

Paso normal: Pn = Pc × cos ßPaso circunferencial: Pc = (π × Dp) / cos ßMódulo normal: Mn = Mc × cos ßMódulo circunferencial: Mc = Mn / cos ßPaso de la hélice: Ph = (Mn × Z × π)/sen βDiámetro primitivo: Dp = (H × tan ß) / πDiámetro exterior: De = ((Mn × Z) / cos ß) + 2 MnAltura del diente: h = π × MLongitud del diente: L = 10 × Mn

Calcular los datos para mecanizar un engranaje helicoidal de M = 2,Z = 50, y cos ß = 30.

Pc = (π × Mn) / cos 30º = (3,14 × 2) / cos 30º = 7,251Pn = Pc × cos ß = 7,251 × cos 30º = 6,279Ph = (Mn × Z × π) / sen 30º = (2 × 50 × 3,14) / sen 30º = 628Dp = (H × tan ß)/ π = (628 × tan 30º) / 3,14 = 115,47De = ((Mn × Z) / cos 30º) + 2Mn = (2 × 50) / sen 30º) + 2 × 2 = 117,47L = 10 Mn = 10 × 2 = 20

Problema

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS ENGRANAJES HELICOIDALES

Ventajas del engranaje helicoidal Inconvenientes del engranaje helicoidal

• Transmiten más potencia que los dediente recto.

• Pueden transmitir más velocidad.• Son más silenciosos que los de diente

recto, pues el movimiento lo transmitenpor deslizamiento.

• Pueden transmitir movimientos entreárboles que se cortan.

• Se suelen desgastar más que los rectos.• Son más caros de fabricar.• Necesitan generalmente más engrase

que los rectos.

Figura 4.2.3.25. Dientes helicoidales.

Figura 4.2.3.26. Engranaje helicoidal.

PnPc

Pnβ

Pc

Queremos tallar un engranaje de diente helicoidal de M = 2, Z = 80, yα = 22º. Ver figura 4.2.3.27.

Calculamos el diámetro primitivo: Dp = (M × Z) / cos α; Dp = (2 × 80) / 0,9271= 172,56 mm.

Calculamos el diámetro exterior: De = Dp + 2M; De = 172,56 + (2 × 2) = 176,56Calculamos el paso normal: Pn = π × M; Pn = 3,14 × 2 = 6,28 mmCalculamos el paso circular: Pc = (π × M) / cos α; Pc = (3,14 × 2) / 0,9271 = 6,773Altura del diente: h = 2,25 × M; h = 2,25 × 2 = 4,50 mmLa longitud del diente es: L = 10 × M; L = 10 × 2 = 20 mmEscogeremos para su tallado la fresa de M = 2 y la número 7, cuyo perfil nos per-

mite el tallado de engranajes cuyos dientes están comprendidos entre 57 y 134.El cálculo del paso helicoidal es:

Ph = (π × Dp) / tg α; Ph = (3,14 × 172,56) / 0,4040 = 1.341

Fresado de dientes helicoidales: El tallado de dientes helicoidales se realiza de lamisma manera que los engranajes de diente recto, con la particularidad de que el sentidode rotación helicoidal que debemos de imprimir al engranaje durante el corte del dientelo realizaremos poniendo un tren de engranajes en la lira del aparato divisor que engranecon el husillo de la mesa de la máquina, haciendo que el movimiento rotacional del apa-rato divisor avance junto con el movimiento longitudinal de avance del carro de la mesa.

La relación del tren de engranajes colocado en la lira debe de estar calculado deforma que una vuelta del husillo de la mesa sea igual al paso. Para calcular esta rela-ción tenemos que:

Siendo:

Phm = Paso del husillo de la máquinaPh = Paso de la hélice a construirCa = Constante del divisor (los divisores convencionales tienen la constante

Ca = 40)

Calcular el tren de ruedas a poner en la lira de un aparato divisor paramecanizar una hélice de paso = 216 (Ph = 216), siendo el paso del husillo de lamáquina de 4 mm.

Siendo la constante del aparato divisor Ca = 40

Aplicamos la fórmula general y tenemos que:

216 216 216 : 4 = 54 conducidas ----------------------- = ----------------- = ------------------------------------------------------------------40 × 4 160 160 : 4 = 40 conductoras

Si no tenemos las ruedas calculadas, podemos descomponer la fracción en otrosjuegos de ruedas disponibles.

Problema

(Ph) Ruedas conducidas---------------------------------------------------------------------------- =

(Phm × Ca) Ruedas conductoras

Paso de la hélice a construir------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- =

Paso del husillo de la máquina × Constante divisor

Problema



Figura 4.2.3.27. Ángulo del engranaje.

22º



Cuando queremos tallar ranuras helicoidales, como escariadores, brocas,ejes estriados, etc., el proceso a seguir es el mismo que en el tallado de engranajeshelicoidales; la fórmula para calcular el tren de ruedas a poner en la lira del aparatodivisor que comunique el movimiento con el husillo del carro de la máquina, es lamisma que para el tallado de los engranajes helicoidales.

Elección de la fresa para el tallado de dientes helicoidales: El tallado de dien-tes helicoidales es más complejo que el tallado de dientes rectos, pues tenemos quetener en cuenta el ángulo de la hélice durante su tallado.

Generalmente hoy día se tallan en fresadoras con fresa madre, pues son fresado-ras preparadas para ello, pero en fresadoras convencionales con aparato divisor nor-mal, también se pueden tallar si tenemos en cuenta un pequeño cálculo con el fin depoder elegir la fresa de módulo adecuadamente. Para ello tendremos que calcular losdientes teóricos Zt a tallar siendo Z el número de dientes reales a tallar, α el ángulodel engranaje y K un coeficiente respecto al ángulo α.

¿Qué fresa de módulo necesitamos elegir para tallar un engranaje dediente helicoidal cuyo número de dientes es Z = 50 y cuyo ángulo es de 40º?

Zt = Z (1 / cos³ α); aplicando datos tendremos que Zt = 50 (1 / 0,7660³) = 111,24dientes teóricos; escogeríamos la fresa Nº 7 que puede tallar dientes de 55 a 134.

Mecanizado de cremalleras: Las cremalleras son elementos que junto con unengranaje son capaces de convertir el movimiento circular de éste en un movimien-to rectilíneo; se mecanizan directamente sobre el carro longitudinal o transversal,haciéndose las divisiones de los dientes con el nonio del carro correspondiente. Laherramienta para su mecanizado es una fresa de módulo correspondiente al módulodel engranaje con el que engrana, y como la cremallera está considerada como unengranaje de infinito número de dientes (ver figura 4.2.3.28) se deberá montar en elárbol portafresas la fresa del mismo módulo que el del engranaje, pero por el núme-ro de dientes a tallar escogeremos la del Nº 8.

El paso circular de la cremallera es el mismo que el del engranaje Pc = π × M.

La altura del diente es la distancia medida desde la superficie del diente hasta elfondo del mismo y vale H = 2,25 × M, siendo h´ = M y h´´ = 1,25 × M.

Calcular los datos para mecanizar la cremallera de la figura 4.2.3.29 de100 mm de larga y de módulo 2.

Pc = π × M = 3,14 × 2 = 6,28 mm, distancia entre dientes

Z = L / Pc = 100 / 6,28 = 15, es el número de dientes que tendrá la cremallera

Ld = 10 M = 10 × 2 = 20 mm, es el ancho del dienteEl número de fresa a elegir para su tallado será la de módulo Nº 2 y por el núme-

ro de dientes a tallar será la Nº 8.

Problema

Problema

ZZt = ----------------------

cos3 α

K = 1 / cos3 α

Nota

Figura 4.2.3.28. Mecanizado de cremalleras.

Figura 4.2.3.29. Engranaje y su cremallera.

Pc

H

h’h’

’

Cremalleras helicoidales: En el tallado de cremalleras helicoidales debemos detener en cuenta el ángulo del diente, y por lo tanto tendremos que girar el carro de lamesa o la mordaza, según proceda, el ángulo de dicho diente.

Engranajes cónicos: Son engranajes cuyos dientes están construidos de formacónica, y se emplean para transmitir movimientos entre ejes que por sus caracterís-ticas de trabajo se cortan a un ángulo determinado (ver figura 4.2.3.30). Las caracte-rísticas de un engranaje cónico son las mismas que las de un engranaje de diente nor-mal; este tipo de engranaje puede transmitir más potencia que el engranaje de dienterecto, y sus dientes pueden ser:

Diámetro exterior: En estos engranajes el diámetro exterior se toma en la partemayor del diente, como se ve en la figura.

Diámetro primitivo: El diámetro primitivo, como en los engranajes rectos, es lacircunferencia de tangencia, y se toma la mayor.

Módulo: Como el módulo tiene varias medidas por ser cónico, se tomará siemprela medida mayor.

Como hemos comentado, este modelo de engranaje transmite movimiento entreárboles o ejes que se cortan a un ángulo determinado y se nos pueden dar varioscasos que vemos en la tabla, con las fórmulas para su cálculo.

Figura 4.2.3.30. Engranajes cónicos.

Calcular las dimensiones que tenemos que dar al engranaje cónicode la figura 4.2.3.31, el cual vamos a mecanizar, siendo sus datos M = 2,5, Z = 60,α = 45º.

Problema

ENGRANAJES CÓNICOS• Rectos• Inclinados• En espiral



Figura 4.2.3.31.A. Ángulo de transmisión.

ε ángulo recto

ε

ε

ε

ε ángulo agudo

ε ángulo obtuso

POSIBILIDADES DEL ÁNGULO DE TRANSMISIÓN

εÁngulo recto

εÁngulo agudo

εÁngulo obtuso

Tang α = Z / zTang α´= z / ZM = De / (Z + 2 cos α)Tan γ = (2 sen α) / ZG = Dp / 2 sen α

Tang α = sen ε / (Z/z) cos εTang α´= sen ε / (z/Z) cos εTan γ = (2 sen α) / Z

Tang α = sen (180 – ε) / (z/Z) – cos (180 – ε)Tang α´ = sen (180 – ε) / (Z/z) – cos (180 – ε)Tan γ = (2 sen α) / Z

Di

DeDp

γε

βα

α’



En los engranajes cónicos las circunferencias tanto exterior como la primitiva semiden por la parte exterior del mismo; es decir, por su mayor diámetro.

El ángulo α es el formado por el eje de simetría y la generatriz del cono del diá-metro primitivo.

Dp = Z × M; Dp = 2,25 × 60 = 135

De = Dp + (2M cos α); De = 135 + (2 × 2,25 × cos 45º) = 138,5

Pc = π × M; Pc = 3,14 × 2,25 = 7,06

Tang γ = (2 sen α) / Z; Tang γ = (2 × 0,7071) / 60 = 0,02357 = 1º 21´

Di = Dp – (2,5 M cos γ); Di = 135 – (2,5 × 2,5 × cos γ) = 130,58

h = 2,25 × M; h = 2,25 × 2,5 = 5,4

L = 10 × M; L = 10 × 2,5 = 25

Ángulo a inclinar el aparato divisor:

A = 45º + 1º 41´ = 46º 41´

El cálculo del aparato divisor para el cálculo de los dientes será:

K 40 20 20 espacios a correr---------------- = ---------------- = ---------------- = -----------------------------------------------------------------

Z 60 30 30 plato a elegir

Posición de la fresa para el tallado del diente cónico:Cuando tallamos un engranaje de diente cónico hemos de tener en cuenta que la

fresa que corta el vano del diente debe de posicionarse de forma que la trayectoriadel corte sea por el fondo del diente; es decir, por el diámetro interior del engranaje(ver figura 4.2.3.32).

Elección de la fresa para el tallado de dientes cónicos rectos:

Como hemos visto, el engranaje cónico tiene un diente que su geometría es cóni-ca y la elección de la fresa para su tallado está en función del número de dientes atallar y el ángulo de corte de los engranajes.

Para tallar engranajes que se cortan a 90º la fresa a escoger será según la fórmula:

Fe = Z × 1,41

Siendo Fe = Número de fresa a elegirZ = Número de dientes a tallarConstante = 1,41

Queremos tallar un engranaje cónico de diente recto que se corta per-pendicularmente entre sí. Siendo el número de dientes a tallar Z = 32, elegir el núme-ro de fresa para su tallado.

Fe = 32 × 1,41 = 45,12Elegimos la fresa Nº 6, que talla de 35 a 54 dientes.

Tornillo sinfín: Es uno de los mecanismos diseñados para transmitir grandesesfuerzos, y como reductores de velocidad aumentando la potencia de transmisión.Se basa en un tornillo con un perfil de rosca que encaja con los dientes de un engra-naje, recibiendo el tornillo el movimiento de rotación el cual lo transmite al engra-naje, reduciendo la velocidad de rotación del engranaje y aumentando la potencia detransmisión del engranaje; generalmente trabajan en ejes que se cortan a 90º.

Estos mecanismos deben de ir muy bien engrasados, pues el esfuerzo de transmi-sión suele ser grande.

Problema

Figura 4.2.3.31. Piñon cónico.

Figura 4.2.3.32. Posición del engranaje para su tallado.

Dp

De

Di

Diámetro interior

Fresa

Engranaje

Los tornillos sinfín (figura del perfil del diente 4.2.3.33) se consideran comoengranajes cuyo número de dientes son el número de entradas del tornillo; éstos pue-den girar en ambos sentidos, a derechas e izquierdas; a diferencia con los engranajescuyo ángulo de presión es de 20º, éstos suelen tener un ángulo de presión compren-dido entre los 30º y 40º.

Estos tornillos se construyen en aceros duros o materiales que sean resistentes alos desgastes, como los bronces. En el engranaje los dientes pueden ser rectos o conla forma del tornillo, con el fin de que acople mejor; estos engranajes también seconstruyen de bronces o materiales resistentes al desgaste. Los engranajes no puedentransmitir rotación al tornillo.

Cálculos y características del tornillo:

Diámetro primitivo del tornillo es el diámetro que pasa por el centro del filete yhace tangencia con el diámetro primitivo del engranaje y vale entre 10 y 12 veces elmódulo. Dp = 12 × M.

Ver medidas del tornillo sinfín en la figura 4.2.3.34.

El diámetro exterior es el diámetro que le tenemos que dejar cuando mecanizamosel cilindro a torno, y sobre el cual tallamos la hélice de rosca.

Det = Dp + 2 M

Paso del tornillo es la distancia que hay de diente a diente y se considera como unpaso de rosca.

P = π × M

Anchura del vano es el espacio entre diente y diente, e = 2,11 × M.

Cabeza es la distancia del diámetro primitivo al diámetro exterior, b = M.

Ancho del fondo, llamado también holgura del tornillo con el engranaje, es la medi-da que tiene el fondo, lo denominamos con la letra c y vale, c = de 0,6 a 0,9 × M.

Altura del filete de rosca es la profundidad que tenemos que darle a la cuchillapara su mecanizado y vale a = 2,167 × M.

La longitud del tornillo (zona roscada del tornillo) se calcula por Lt = p × 6.

L es el ancho del diente de rosca medido sobre el diámetro primitivo y vale M.

Cálculo y características del engranaje del tornillo sinfín: Las características fun-damentales a efectos de los cálculos que podamos realizar son:

Módulo, que es la relación entre el diámetro primitivo y el número de dientes. M = dp / M.

Diámetro exterior es el mayor, el que tenemos que calcular para dejar el discomecanizado a torno con el fin de tallar sobre él los dientes. D = dp + 2M.

Diámetro primitivo, que es el que hace tangencia con el diámetro medio del tor-nillo (diámetro primitivo del tornillo). dp = Z × M.

La longitud del diente es el ancho que tiene que tener el engranaje y valeL = 2,39 (p + 6).

La altura del diente, que se calcula por h = 2,25 × M.

La distancia entre centros (medida que debemos de conocer para realizar el mon-taje) es la suma de los diámetros primitivos dividida por 2.

H = ((dp´+ dp) / 2) + h

Otros elementos de transmisión. “Cadenas de transmisión”: Son elementos detransmisión que se emplean para transmitir movimientos circulares entre árboles queestán distantes entre sí.

A diferencia de los engranajes, el movimiento de rotación se transmite medianteuna cadena de una longitud determinada compuesta por rodillos, los cuales son losque engranan entre los dientes de las ruedas dentadas, llamadas “coronas”.



Figura 4.2.3.33. Dientes del tornillo sinfín.

Figura 4.2.3.34. Tornillo sinfín.

P

e

cb

a

l

α

dp’

h

H

dp

de

D

L



Tienen la ventaja de que no necesitamos ruedas intermedias para transmitir elmovimiento, basta montar una cadena de una longitud suficiente para transmitir elmovimiento entre conductora y conducida.

Generalmente necesitan una corona intermedia que actúa como elemento tensorde la cadena.

Tienen los mismos diámetros que los engranajes.

Hay varios modelos de cadenas que según necesidades podemos elegir para reali-zar los montajes de las distintas máquinas, las más comunes son:

De rodillos equidistantes: Se llaman cadenas de rodillos equidistantes porque elpaso P es el hueco entre rodillos de diámetro D, y es constante. Entre diente y dien-te solamente engrana un rodillo. Figura 4.2.3.35.

El paso P es la distancia que hay entre los rodillos que forman la cadena.

El ángulo α es la distancia entre dientes de la corona.

α = (180º / Z)

El diámetro primitivo es igual a:

Dp = Paso P / sen α

El paso P = 2 α (medido sobre el Dp).

De rodillos gemelos: Se llaman cadenas de rodillos gemelos porque en este casoengranan dos rodillos en cada diente de la corona, y el paso P es el hueco entre rodi-llos, existiendo un espacio M entre rodillos. Figura 4.2.3.36.

Siendo el ángulo ß = 180º / Z

Tang α = (sen ß) / (cos ß + M), siendo M la distancia entre bulones.

Dp = P / sen α

Aparato divisor: Cuando se nos plantea tener que hacer divisiones con ciertaexactitud disponemos de un aparato llamado divisor, que es el aparato encargado dedividir la circunferencia en un número exacto de divisiones, aplicaciones que lasencontramos en el mecanizado de ejes estriados, divisiones hexagonales, tallado deescariadores y en el mecanizado de engranajes, que son discos circulares en los quese tallan los dientes, y estos aparatos son los indicados para hacer la división exactaentre dientes.

Consta de un mecanismo de engranajes y de un plato de agujeros, que según lasdivisiones a realizar aplicaremos las fórmulas expuestas y realizaremos las divisio-nes que necesitemos con precisión; existen varios modelos los cuales vemos a con-tinuación:

1º - Aparato divisor sencillo: Plato simple. Son discos con un determinado núme-ro de agujeros en círculos concéntricos, de forma que una vuelta completa del discocorresponde a una vuelta completa de la pieza, y si las divisiones a realizar coinci-den con el número de agujeros, o es múltiplo del número de agujeros del plato, el sis-tema es sencillo, se aplica directamente la fórmula. En la siguiente tabla se reflejanlos platos con los círculos de agujeros convencionales.

Nº de agujeros del platoEspacios a correr = ---------------------------------------------------------

Divisiones a realizar

MODELOS DE CADENAS

• De rodillos equidistantes• De rodillos gemelos

Figura 4.2.3.35. Cadena de rodillos equidistantes.

Figura 4.2.3.36. Cadena de rodillos gemelos.

α P P P

D

DiDe

Dp

ααβ

P PMD

Di

DeDp

¿Qué plato de agujeros escogeremos y cuántos espacios tendremos quecorrer para tallar un hexágono regular en un cilindro?

Aplicamos la fórmula y tenemos que:Nº agujeros 24

------------------------------------- = --------------- = 4 espacios a correrDivisiones 6

Escogemos un plato con un número múltiplo de 6.Plato Nº 3 por la cara A de 24 agujeros.

2º - Aparato divisor de sinfín: Si las divisiones no coinciden con los números deagujeros del plato se empleará el llamado aparato divisor de sinfín. Este aparato tieneuna relación de división constante, llamada constante del aparato (Ca), que es elcociente de dividir el número de dientes de la rueda por el número de dientes de laentrada del sinfín, y que en la mayoría de los aparatos suele ser 40.

Y entonces tendremos que el número de vueltas que hay que dar para que la rueda déuna vuelta completa, llamando constante Ca, es el Nº de vueltas a dar al sinfín para que larueda dé una vuelta completa. En la figura 4.2.3.37 tenemos un aparato divisor de sinfín.

Por lo que a este número le llamamos constante del aparato divisor y generalmen-te en la mayoría de los aparatos vale 40, entonces diremos que la constante Ca = 40.

Para calcular el número de vueltas a dar al plato y el número de espacios a correr,para hacer las divisiones por ejemplo del tallado de los dientes de un engranaje, ten-dremos que aplicar la siguiente fórmula:

Calcular el plato con el número de agujeros a emplear, y el número deespacios a correr para mecanizar un engranaje de Z = 33, siendo la constante deldivisor 40.

Aplicamos la fórmula y tendremos que:Ca 40 7

--------------- = --------------- = 1 ---------------Dh 33 33

Es decir, daríamos una vuelta completa al plato y correríamos 7 espacios en elplato de 33 agujeros.

Por lo que escogeríamos el plato Nº 2 por la cara A.

Problema

(Constante del aparato) Agujeros a correr-------------------------------------------------------------------------= ------------------------------------------------------------------= 40 (Número de divisiones a hacer) Plato de agujeros a elegir

Z (Nº de dientes de la rueda)Ca = ------------------------------------------------------------------------= 40

D (Nº de entradas del sinfín)

Problema

PLATOS CON LOS DISCOS DE AGUJEROS CONVENCIONALES

PlatoNº 1

Cara A 15 16 17 18 19 20

Cara B 17 21 25 31 37 43

PlatoNº 2

Cara A 19 23 25 33 39 45

Cara B 21 23 27 29 31 33

PlatoNº 3

Cara A 20 24 29 35 41 47

Cara B 37 39 41 43 47 49



Figura 4.2.3.37. Aparato divisor de sinfín.



Calcular las divisiones a realizar y plato de agujeros a poner en el divi-sor de una fresadora para mecanizar un pentágono regular.

El pentágono, como tiene 5 caras, aplicaremos la fórmula general y tenemos que:Constante Ca 40

--------------------------------------- = ------------- = 8 D. a hacer 5

Como las caras a tallar son 5 y es un número múltiplo de 40 tendríamos que encualquier plato de agujeros daremos 8 vueltas completas.

3º - Divisiones por el método diferencial: En los aparatos divisores cuando noencontramos el plato de agujeros que nos interesa para hacer las divisiones, emplea-remos el llamado método diferencial. Ver figura 4.2.3.38.

Éste consiste en poner un engranaje en el sinfín del aparato divisor, y otro en el platode agujeros al mismo tiempo que hacemos la división. El método es el siguiente.

Se aplica la fórmula general:

Si el plato que nos da no lo podemos elegir por no disponer de él, se escogerá unnúmero por exceso o por defecto, y entonces aplicamos la siguiente fórmula:

Siendo:Ca = Constante aparato divisorNe = Número por excesoNf = Número por defectoDh = Divisiones a realizar

Ca (Ne – Dh) Rueda a colocar en el eje Rueda conductora---------------------------------- = --------------------------------------------------------------= -------------------------------------------

Nf Rueda a colocar en sinfín Rueda conducida

Ca (constante del aparato)----------------------------------------------------------------------------------

Dh (número de divisiones a hacer)

Problema

Figura 4.2.3.38. Divisor diferencial.

Engranajeslira PlatoSinfín

Platoagujeros

Ejemplo

Tenemos que mecanizar un engranaje de Z = 47 dientes, y la constantedel aparato divisor que disponemos es de Ca = 40. No tenemos plato de 47agujeros.

Aplicamos la fórmula general:

120 60 rueda de Z = 60 en el eje---------------- = ----------------------------------------------------------------------------

50 25 rueda de Z = 25 en el sinfín

Ca (Ne – Dh) 40 (50 – 47) 120----------------------------------------------------------------------= ----------------

Nf 50

Ca 40 40 espacios a correr-------------- = -------------- = ---------------------------------------------------

Dh 47 Plato de 47 agujeros

División lineal en la fresadora: Cuando tenemos que realizar divisiones longitu-dinales en alguna pieza del taller, no nos vale el empleo del aparato divisor; para rea-lizar divisiones a lo largo de una pieza tenemos que emplear el nonio del carro de lafresadora igual que en el torno empleamos el nonio del carro transversal para dar laprofundidad de pasada exacta. Ver figura 4.2.3.39.

En este caso tenemos que aplicar la fórmula de la precisión del nonio, teniendo encuenta el paso del husillo del carro de la fresadora con el cual se vayan a realizar lasdivisiones.

Sabiendo que una vuelta completa del tambor graduado (nonio) que monta elcarro correspondiente corresponde al paso del husillo de dicho carro, tendremos quela precisión de cada división será:

Queremos hacer trazos en una barra rectificada cada 5 milímetrosexactos. Calcular lo que tendremos que hacer avanzar el carro de la máquina en cadatrazo si el paso del husillo es de 4 mm y el tambor tiene 80 divisiones.

4Pre = -------------------- = 0,05 mm avanzará el carro por división

80Av = 5 : 0,05 = 100 divisiones hay que hacer avanzar el carro para lograr las divi-

siones pedidas de 5 mm.

Tenemos que tallar una cremallera de módulo = 2,5. Figura 4.2.3.40.Queremos calcular las divisiones que tendremos que hacer avanzar el carro longi-

tudinal para tallar cada uno de los dientes de la cremallera:Calculamos el paso de la cremallera:P = π × M P = 3,14 × 2,5 = 7,85 mm Av = 7,85 : 0,05 = 157 divisiones hay que hacer avanzar el carro para tallar cada

uno de los dientes.

Potencia de corte de la fresadora: La fresadora emplea herramientas con variosdientes (varios filos), y su poder de corte es muy elevado, pues siempre tiene laherramienta algún diente cortando material. Su potencia está en función de la resis-tencia que opone el material a ser cortado, la cual viene expresada por la fórmula F = K × S, teniendo en cuenta que la sección S = Profundidad de pasada por el anchode la fresa, y la velocidad de corte dada en m/m. Podemos definir la potencia de corte

Problema

Problema

Paso del husillo del carroPc = -------------------------------------------------------------------

Nº de divisiones del tambor



Figura 4.2.3.39. Avance del carro de una máquina.

Tambor

HusilloCarro de la máquina

Como no tenemos plato de 47 agujeros, elegimos uno de 50. Y aplica-mos la fórmula siguiente.

Funcionamiento del divisor:

Serían 2 vueltas y 25 espacios a correr en el plato de 50 agujeros.

60 10------------ = 2 ------------

25 25

Figura 4.2.3.40.

P



como el trabajo realizado por la fresa en una pasada o en un tiempo determinado, yla obtenemos por:

K = Constante en kg/mm²a = Avance en mmp = Pasada am = Avance por minuto

Con el fin de tener una visión general de las características de los materiales a cor-tar, tenemos una tabla la cual nos facilita el cálculo de la potencia de corte de losmateriales.

Calcular la potencia absorbida en el fresado de una pieza de acerosuave, cuya sección de corte es de 1,2 mm².

Tomamos datos de la tabla y vemos que el acero suave tiene un valor de K = 140y para la Vc tomamos un valor medio de 20 m/m.

Aplicando la fórmula tenemos que CV = (K × S × Vc) / 4.500Dando datos queda CV = (140 × 1,2 × 20) / 4.500 = 0,74

4.2.4 Talladora de engranajesLas talladoras de engranajes son máquinas diseñadas y preparadas para tallar los

dientes de los engranajes de cualquier tipo, tanto engranajes de dientes rectos comohelicoidales. Son máquinas de producción, pues sus posibilidades de trabajo y su dis-posición es para tallar grandes series de engranajes.

Estas máquinas no emplean fresas de módulo convencionales, sino que montanunas fresas llamadas fresas madre, las cuales están talladas de forma que puedan cor-tar varios dientes al mismo tiempo según sea el tamaño de la rueda o engranaje atallar; estas fresas se montan en el eje portafresas de la máquina con una inclinaciónigual al ángulo de tallado de la fresa (ver figura 4.2.4.1). Las fresas han de tener elmismo módulo del tallado del engranaje.

Las características a tener en cuenta en la fresa para el tallado son:

• El ángulo de presión, que suele ser de 20º.• El número de entradas de la fresa.• El ángulo del tallado de los dientes modulares.

Problema

Material a cortar Dureza HB kg/mm² Vc m/m Valor K

Acero suave 110 a 135 40 a 60 18 a 24 140

Acero semiduro 240 a 260 60 a 80 15 a 20 180

Acero duro 200 a 220 100 a 120 12 a 18 270

Fundición gris 220 a 300 20 a 25 14 a 18 90

Bronces y latones 70 a 80 30 a 35 50 a 80 80

Aluminio y aleaciones 80 a 100 40 a 60 200 a 220 50

K × a × p × VcCV = --------------------------------------

60 × 75

F × VcCV = ------------------------

60 × 75

Figura 4.2.4.1. Fresa madre.

Las talladoras de engranajes están basadas en hacer girar el disco de metal en elcual se tallan los dientes sobre un eje que le imprime el movimiento de rotación per-pendicularmente al eje de la fresa madre del módulo correspondiente, al mismo tiem-po que la fresa corta los dientes y lleva el movimiento de avance.

Las más empleadas son las talladoras llamadas por generación.Relación de transmisión: La fresa madre está considerada como un tornillo sinfín, y

se monta en el eje portafresas y éste le imprime el movimiento de rotación para el cortedel material, y deberá de llevar tantas revoluciones como número de dientes tenga elengranaje a tallar por cada vuelta que éste dé. A esta relación le llamamos relación detransmisión. Esta relación generalmente va implícita en la máquina de tallado.

El sentido de rotación del engranaje y la fresa se ve en la figura 4.2.4.2.

Siendo: Ne = Número de entradas de la fresaK = Constante de la máquina (divisor)Z = Número de dientes a tallar

Liras de la máquina: Para relacionar las revoluciones que debe de llevar la fresamadre en combinación con el disco del engranaje a tallar, la máquina dispone de unalira para poder colocar las ruedas (engranajes) y combinar dicha relación (las máqui-nas de tallado disponen de un juego de ruedas para su colocación y relación corres-pondiente de tallado). Ver la disposición de las ruedas de la lira en el dibujo 4.2.4.3.Si necesitamos calcular las ruedas de la lira para el tallado de engranajes rectos apli-caremos la fórmula siguiente:

Para el tallado de engranajes con diente helicoidal dispone de otra lira que leimprime el movimiento rotacional al disco a tallar, obteniendo así el paso de la héli-ce que tenga dicho diente del engranaje en cuestión.

Si necesitamos calcular las ruedas de la segunda lira para tallar un paso helicoidaltendremos que aplicar la fórmula siguiente:

N z × K Conductoras----------- = --------------------- = --------------------------------------

n Z ConducidasSiendo N y z revoluciones y dientes de la fresa madre respectivamente.N y Z revoluciones y dientes de la rueda a tallar.K es la constante de la máquina.

Calcular las ruedas a poner en la lira de la máquina para tallar unengranaje de Z = 63, siendo la constante de la máquina K = 30.

K 30 60 20 40 Conductoras -------------- = -------------- = -------------- = -------------- = -------------- = ------------------------------------------

Z 63 126 42 84 Conducidas

Problema

Constante máquina = Conductoras A × C-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Dientes a tallar = Conducidas D × B

Ne × Ki = ------------------------

Z



Figura 4.2.4.2. Relación de transmisión.

Figura 4.2.4.3. Ruedas de la lira.

Fresa

Engranaje

zZ

A

BC

D

Ejemplo

Si tenemos que tallar una rueda de Z = 100, las r.p.m. a que hay que hacergirar la fresa madre serán 100 r.p.m. por cada vuelta que dé el engranaje.



Calcular un tren de cuatro ruedas a poner en la lira para el tallado deun engranaje de Z = 110, siendo la constante K = 30.

K 30 5 × 6 50 × 60 Conductoras------------ = ------------ = ------------------------------ = ------------------------------ = -------------------------------------------------

Z 110 11 × 10 110 × 100 Conducidas

Ángulo de inclinación de la fresa: Las fresas madre están talladas con un ángu-lo de inclinación. Para el tallado de engranajes de diente recto, este ángulo es el quetenemos que darle al eje portafresas de la máquina con el fin de que durante el avan-ce de corte sea perpendicular al eje del disco que se está tallando (el ángulo de talla-do lo marca el fabricante de la fresa en la misma). α = al ángulo de tallado de la fresa.

Para el tallado de engranajes helicoidales debemos de darle un ángulo al eje por-tafresas que será la suma del ángulo del tallado de la fresa madre que empleemos másel ángulo de la hélice del engranaje helicoidal a tallar. ρ = α + β (ángulo de la héli-ce del engranaje a tallar).

En el cuadro siguiente tenemos a título informativo la inclinación a dar a la fresasegún el tallado del diente a mecanizar y en las figuras 4.2.4.4 y 4.2.4.5 se muestrala inclinación de la fresa respecto al engranaje.

El ángulo α de la inclinación de la fresa cuando no lo conocemos tanto para tallarengranajes rectos como helicoidales lo podemos calcular según la fórmula siguiente:

Siendo:

D = Diámetro exterior de la fresa

Z = Número de entradas de la fresa

M = Módulo a tallar

Verificación de la fresadora: Hemos visto que la fresadora es una máquina deprecisión, y dada la cantidad de trabajos que en ella se pueden realizar, es una máqui-na de las que más necesita un buen mantenimiento y ajuste en sus ejes y carros.

Nivelación: Es una de las operaciones más importantes, y se refiere a nivelar labancada y los carros; para ello se empleará un nivel de precisión.

El nivel se sitúa en el centro del carro longitudinal, y se nivela mediante tornille-ría en los tacos antivibratorios.

Alineación de los carros de la máquina: Comprobar con un comparador de reloj laalineación de los carros y el paralelismo de los mismos. Ajustar las chavetas si procede.

Descentramiento del eje portafresas: Se hace contacto con un comparador de relojen el eje portafresas y la base se pega a la mesa de la máquina, con la mano se da vuel-tas al eje y se ve su descentramiento, el cual corregiremos si está fuera de tolerancia.

Comprobación de la altura de puntos del aparato divisor y del contrapunto: Secoloca un mandril entre puntos y se fija un reloj comparador en la columna de lamáquina; palpando el mandril, se corre el carro longitudinalmente con el reloj pal-

M × ZSen α = ----------------------------------

D – (2,5 M)

ÁNGULO DE LA FRESA

Tallado de dientes rectos Tallado de dientes helicoidales

La inclinación de la fresamadre debe de ser el ángulo

de la fresa α

La inclinación de la fresamadre debe de ser

ρ = α + β

Problema

Figura 4.2.4.4. Tallado de dientes rectos.

Figura 4.2.4.5. Tallado de diente helicoidal.

Engranaje

Fresa

α

α

βρ

α

pando la superficie del mandril; veremos la diferencia de medidas en un extremo yotro, y por lo tanto la diferencia de altura entre ambos.

Comprobación de los tambores nonios de los carros: Se comprobará la precisióndel nonio de cada tambor que va montado en los carros respectivos, verificando suavance en función de las divisiones que tenga cada uno. Se darán varias pasadas auna pieza comprobando sus medidas.

Aparato vertical de la máquina: Verificar la graduación del punto 0º del aparatovertical respecto a la mesa de la máquina; corregir si hubiere diferencias.

Luneta del árbol portafresas: Verificar la luneta que sujeta el árbol portafresas; sihubiese holgura sustituir el casquillo de bronce por otro nuevo.

4.2.5 RectificadorasSon máquinas que están diseñadas y preparadas para realizar acabados en las pie-

zas que previamente han sido trabajadas en otras máquinas. Estas máquinas consi-guen el máximo grado de acabado y precisión en las piezas mecánicas, dejando susuperficie perfectamente definida en medidas y tolerancias.

Los elementos mecánicos que componen dichas máquinas son generalmente de unaenvergadura muy robusta, trabajan con abrasivos (muelas) y con pasadas muy pequeñas.

Los movimientos de translación lo generan los carros de la máquina, y los de rota-ción las muelas que incorporan. El grado de acabado lo define el tamaño del granode la muela que se monte en la máquina, que estará en función del tipo de materiala rectificar y la calidad de acabado a conseguir.

Las rectificadoras pueden ser:

Rectificadoras planeadoras: Son las máquinas de rectificar más sencillas de mane-jar, pues no tienen nada más que un carro longitudinal, el cual le da el movimiento detranslación a la pieza, y la muela, que lleva el movimiento de rotación. Se emplean parael rectificado de superficies planas, generalmente mecanizadas en otras máquinas deltaller, como tornos, fresadoras, limadoras, etc.

Las piezas más comunes a rectificar son matrices, calzos, ajustes con superficiesplanas, etc.

En las figuras 4.2.5.1 y 4.2.5.2 se muestran piezas rectificándose con muelas de vaso.

Las llamadas rectificadoras tangenciales son rectificadoras que en vez de emplearo utilizar la muelas de vaso, como se ve en la figura arriba representada, empleanmuelas normales (figura 4.2.5.3) y trabajan con el canto de la muela dando variaspasadas a la superficie de la pieza hasta terminar su rectificado.

Figura 4.2.5.1. Rectificadora planeadora. Figura 4.2.5.2. Rectificando una pieza con una muela de vaso.

TIPOS DE RECTIFICADORAS• Rectificadoras planeadoras• Rectificadoras sin centros• Rectificadoras universales• Rectificadoras especiales



Figura 4.2.5.3. Rectificado tangencial.

L

L



Fijación de las piezas en la rectificadora planeadora:

En este modelo de máquinas dedicadas a rectificar superficies planas, las piezasse fijan para su rectificado en una mesa magnética.

Esta mesa tiene unos imanes que mediante una palanca los podemos activar o des-activar según nos interese.

Cuando fijamos la pieza en su superficie activamos el imán y la pieza nos quedasujeta pudiendo rectificarla y cuando hemos terminado el trabajo lo desactivamosdejando la pieza suelta.

La mesa magnética debe de estar sujeta con tornillería al carro de la máquina debi-damente nivelada y centrada con comparador de reloj, con el fin de garantizar elparalelismo de los rectificados. En la figura 4.2.5.4 tenemos una mesa magnética.

Rectificadoras sin centros: Son aquellas máquinas encargadas de rectificar piezasde geometría cilíndrica y generalmente piezas de pequeñas dimensiones, como bulo-nes, casquillos, pasadores, etc. Este modelo de máquina está diseñada para trabajargrandes series de piezas; se llaman sin centros porque las piezas a rectificar recibenel movimiento de rotación a través de las muelas que la máquina incorpora, dejandolas piezas a rectificar al aire.

Los movimientos fundamentales de estas máquinas son los de rotación de lasmuelas, teniendo en cuenta que las dos muelas giran en el mismo sentido, dándole elmovimiento de rotación a la pieza la muela de arrastre, la cual está inclinada undeterminado ángulo; el avance de la pieza hasta su diámetro final lo da el ángulo deinclinación de la muela de arrastre, que suele valer de 1º a 5º, según la dureza delmaterial a rectificar y el diámetro de la pieza. La pieza a rectificar gira en sentidocontrario a las muelas (ver figura 4.2.5.6).

Rectificadoras universales: Reciben el nombre de rectificadoras universales por-que son las máquinas que más capacidad de trabajo tienen, mecanizando cuerpos derevolución; estas máquinas pueden rectificar piezas de exterior e interior, así comoconos, cigüeñales, árboles de levas, camisas, interiores de cilindros, etc.

Son las máquinas dentro de las rectificadoras que más envergadura y robustez pre-sentan; el movimiento de translación lo reciben las piezas a rectificar a través delcarro de la máquina, que generalmente tiene los movimientos de avance y retornoautomáticos, y el movimiento de rotación lo reciben las muelas con las cuales se rea-liza el trabajo, sean de exterior o interior.

Generalmente tienen variadores de velocidad para poder variar la velocidad derotación del eje o pieza a rectificar en función de su dureza o características.

El movimiento de rotación de la muela y de la pieza a rectificar son contrarios,(figura 4.2.5.7) y el de translación del carro longitudinal se realiza mediante meca-nismo hidráulico, pudiéndose regular con mucha fiabilidad el movimiento de avan-ce y retorno de la pieza a trabajar.

En los rectificados de interior (figura 4.2.5.9) está aconsejado emplear una muelade diámetro aproximadamente a los 3/4 del diámetro del agujero a rectificar. Siendod = 3 D/4.

Figura 4.2.5.6. Posición de trabajo de las muelas.

α = Vale de 1º a 5º

Figura 4.2.5.4. Mesa magnética.

Figura 4.2.5.5. Rectificadora sin centros.

Figura 4.2.5.7. Sentido de rotación de la muela y de la pieza.

Figura 4.2.5.9. Rectificado interior.

Muelaabrasiva

Muela dearrastre

α

Muela Pieza

Figura 4.2.5.8. Rectificado exterior de un cilindro.

Muela

el

Pieza

D

e

dD

Las pasadas: La profundidad de pasada a dar en una rectificadora es a nivel demicras, aunque siempre depende de la dureza y tipo de material a trabajar, así como deltipo de muela a emplear y de su dureza y tipo de grano y aglomerante. En términos gene-rales y según el cuadro podemos decir que las pasadas (p) deberán ser del orden de:

En general se deberán dar de 4 a 5 pasadas con p = 0 para el acabado final. Estodepende de la calidad del acabado que queramos conseguir.

Cuando hablamos de rectificadoras especiales nos referimos a las máquinas que rec-tifican ciertas geometrías mecánicas, como son los dientes de los engranajes, perfiles deroscas, y piezas mecánicas que no se pueden trabajar en las otras máquinas. Estos mode-los de máquinas suelen ser de sobremesa y de pequeña envergadura y generalmente seemplean en el laboratorio de metrología para el rectificado de calibres tampón.

La precisión de la rectificadora: La rectificadora, por dar pasadas muy pequeñaslos carros, tiene que avanzar muy poco y la precisión de pasada a nivel de milésimasde milímetro se consigue mediante un mecanismo de nonio con tornillo sinfín, elcual se muestra en la figura 4.2.5.10.

Siendo:

P = Paso del husillo

N = Número de divisiones del tambor

Z = Número de dientes de la rueda del sinfín

¿Cuánto haremos avanzar por división a un nonio de una rectificadoraque tiene 50 divisiones y el paso del husillo es de 6 mm teniendo el engranaje delsinfín 40 dientes?

Aplicamos la fórmula y nos da:

6Avance = --------------------------- = 0,003 mm

40 × 50

Avance de la pieza a rectificar: Los avances de la pieza a rectificar están en fun-ción del desbaste o acabado de la pieza, cuanto más avance lleve la muela el acaba-do será más basto; por el contrario, si el avance es muy lento corremos el riesgo dequemar la superficie de la pieza a rectificar por calentamiento.

Los avances más comunes para cuando trabajamos con muelas tangenciales nuncadeben de pasar de:

• Para el desbaste 1/2 del ancho de la muela.• Para los semiacabados 1/4 del ancho de la muela. • Para los acabados 1/6 del ancho de la muela.

Potencia de corte de la rectificadora: El rozamiento de la muela con la pieza a tra-bajar realiza un esfuerzo de corte igual que en cualquier máquina del taller, y por lotanto la potencia necesaria que ha de tener la máquina está en función de la resisten-

Problema

PAvance = --------------------

N × Z

p = de 0,1 a 0,2 para los desbates bastosp = de 0,05 a 0,01 para los desbastes finosp = de 0,005 para semiacabadop = 0 para las pasadas de acabado



Figura 4.2.5.10. Mecanismo del nonio.

Mesa

Z

NonioHusillo

P



cia que oponga el material a ser cortado por los granos abrasivos, la velocidad peri-férica de la muela y el rendimiento del motor de la rectificadora.

Siendo:C.V. = Potencia que se necesitaFc = Fuerza de corteV = Velocidad periférica de la muela en m/mR = Rendimiento del motor de la máquina

Instalación de máquinas en el tallerInstalación de una máquina y su puesta a punto:Cuando recibimos una máquina, sea un torno, fresadora, rectificadora, etc., tene-

mos que instalarla y ponerla a punto para trabajar con ella.Lo primero que tenemos que hacer es buscarle la ubicación en el taller, por lo que

tenemos que ver el espacio que necesitamos para situarla, como son los márgenes deseguridad, pasillos por donde anda el operario, tener en cuenta su alrededor, puedesalpicar viruta, aceite, o si tiene por ejemplo alimentador de barras, como es el casode los tornos, etc.

Una vez que tenemos el sitio adecuado a su ubicación debemos instalarle sopor-tes antivibratorios y de nivelación con el fin de eliminar las vibraciones que de sufuncionamiento se deriven, y poderla nivelar de una forma rápida y fiable.

Tengamos en cuenta que una máquina que durante su trabajo tenga vibracionespor las rotaciones o el corte de las herramientas dará trabajos de mala calidad, comopueden ser piezas ovaladas, mala superficie de acabado, variaciones de medida, etc.

Y si no está perfectamente nivelada sabemos que trabajará mal y los carros sopor-tarán más peso en un punto que en otro.

De esto se deduce que la ubicación, instalación y puesta a punto de una máquinaes más serio de lo que en principio parece y merece la pena que estudiemos su ins-talación antes de ponernos a trabajar con ella.

Soportes antivibratorios y de nivelación: Son elementos diseñados al respecto deforma que soportan el peso de la máquina, absorbiendo las vibraciones que en ella sepuedan producir durante el trabajo. Además tienen, como se ve en la figura 4.3.1,unas tuercas de forma que se pueda nivelar la máquina de una forma rápida y fiable.

Estos soportes se ponen en las patas o bancada de la máquina, la cual suele traerlos agujeros o soportes para la instalación de los mismos.

Se ponen en cada extremo de la máquina de forma que el peso de ésta se repartepor todos los soportes instalados.

Estos soportes suelen estar fabricados de caucho endurecido resistente a los acei-tes, taladrinas y elementos corrosivos comunes del taller de metal. Tienen un peque-ño vacío en el interior el cual hace de ventosa fijándose en el suelo. Soportan deter-minados pesos según la envergadura de la máquina a fijar.

Otra forma de fijar las máquinas es mediante pernos de anclaje al suelo del taller(figura 4.3.2). Este sistema tiene el inconveniente de que hay que meter el perno enel cemento del suelo.

Nivelación de la máquina: Para nivelar la máquina se escogerá un nivel de preci-sión; suelen ser empleados los niveles digitales, con una precisión de más-menos

4.3

Fc × VC.V. = -------------------------

75 × r

Figura 4.3.1. Soportes de fijación.

Figura 4.3.2. Anclaje de una máquinamediante pernos.

Máquina

0,01 mm, y se nivelará con los tornillos de nivelación de los soportes de fijación de lamáquina; se deberá nivelar transversal y longitudinalmente; una vez nivelada se fijandefinitivamente las tuercas quedando la máquina definitivamente instalada.

Conexiones eléctricas: Para las acometidas eléctricas se deberán tener en cuentalas especificaciones de la casa fabricante, las normas de seguridad eléctricas especí-ficas para máquinas, y no olvidarse nunca de la instalación de la toma de tierra.

La instalación eléctrica corresponde a un técnico generalmente de la casa fabri-cante, el cual tendrá en cuenta todas las normas de seguridad, así como hará unaprueba de funcionamiento de los propios elementos de seguridad que incorpore lamáquina, como puedan ser magnetotérmicos, diferenciales, relés, etc.

Puesta en marcha de la máquina: Se realizará llenando los depósitos del aceiteadecuado que ésta lleve, teniendo en cuenta las especificaciones del tipo de aceitesegún el fabricante, engrasando guías, carros, etc. Se pondrá en marcha en vacío deforma que se prueben los distintos motores, el funcionamiento de los carros con susautomáticos.

Una vez probada en vacío se procederá al mecanizado de una pieza en la cual secomprobarán las medidas y la precisión de los nonios de la máquina.

Las máquinas de control numéricoLas máquinas de control numérico son las máquinas que trabajan por coordena-

das, a las cuales se les incorpora un ordenador, y mediante una programación espe-cífica y concreta que el ordenador procesa, éste es capaz de poner en marcha lamáquina, mover los carros, dar el avance a las herramientas, revoluciones, etc., deforma automática, sin que el operario mueva ningún carro durante el mecanizado dela pieza, siendo el ordenador el que comanda la máquina.

Pertenecen a la gama de las llamadas máquinas automáticas, pues en definitiva noes manejada por un operario de forma convencional, aunque sí que tiene que reali-zar la programación de la máquina y pieza a trabajar.

Aunque es difícil hablar de ventajas e inconvenientes, pues sabido es por todosque cuando aumentamos la producción y la precisión disminuimos costes y somosmás competitivos, pero si hablamos de ellas por comparar algunas, las comentamosen el cuadro siguiente:

Eje de coordenadas: Se conoce con el nombre de eje de coordenadas a los ejesde abscisas y ordenadas en donde se representan las medidas que debemos de con-templar para el mecanizado de piezas por control numérico. Los desplazamientos de

4.4



Figura 4.4.1. Eje de coordenadas del torno.

– x

– z w +z

+x

MÁQUINAS DE CONTROL NUMÉRICO

Ventajas de una máquina de control numérico

Inconvenientes de una máquina de control numérico

1. Mecanizan series muy grandes abaratandocostes.

2. Son más rápidas de mecanizado que lasmáquinas convencionales, especialmenteen trabajos complejos, como roscas, esfe-ras, etc.

3. Pueden modificar las velocidades de avancey rotación del eje durante el mecanizado sintener que parar la máquina.

4. Dan mayor precisión de mecanizado res-pecto a las máquinas convencionales.

5. Esto tiene la ventaja de que los mecaniza-dos; es decir, las piezas que se mecanicen,salgan todas exactamente iguales.

6. Eliminan tiempos muertos.

1. Alto coste de implantación. Más caras quelas convencionales; trabajan con motorespaso a paso.

2. Necesitan personal cualificado, pues requie-ren aprender una programación específica yconcreta.

3. En términos generales requieren cálculosmatemáticos.

4. Alto coste de equipamiento de herramien-tas, pues trabajan con herramienta de metalduro por su alto número de revoluciones.



los carros, como hemos comentado anteriormente, estarán en función de las medidasque tengamos en la pieza a trabajar, y se asentarán en los ejes mediante las coorde-nadas correspondientes a cada carro.

Coordenadas de la máquina de control numérico: Conocemos como coordena-das de máquina a cada uno de los ejes de la misma; es decir, a cada carro le corres-ponde un eje, designándose éstos por letras (coordenadas) de forma que según elmodelo de máquina y sus características pueden variar las letras, aunque general-mente son las mismas para todas. Cuando hablamos de desplazamientos de carros loharemos mediante coordenadas, de tal forma que si decimos X100, el carro X se des-plazará 100 milímetros; si decimos Z–5, el carro Z se desplazará 5 milímetros ennegativo.

Las coordenadas de los carros pueden ser en negativo o en positivo, según tenga-mos que desplazar el carro a la derecha o a la izquierda, alejándolo del eje de lamáquina o acercándolo.

La dirección es el sentido de desplazamiento de un carro a través de su coordena-da, y este desplazamiento nos lo da el signo que la coordenada lleve.

Por ejemplo, si en un torno tenemos que la coordenada asentada en el carro trans-versal es de signo positivo (+) indica que el desplazamiento de dicho carro se reali-zará alejándose del eje de simetría de la máquina y si el signo en negativo (–) indicaque el desplazamiento del carro es acercándose al eje de la máquina.

Veamos algunos ejemplos:• X50. El carro transversal se aleja 50 mm del eje longitudinal de la máquina• X–50. El carro transversal se acerca 50 mm al eje longitudinal de la máquina• Z100. El carro longitudinal se aleja del plato 100 mm • Z–100. El carro longitudinal se acerca al plato 100 mm

Para la fresadora tenemos el ejemplo siguiente: Recordemos que la fresadoratiene tres ejes.

• X50. El carro longitudinal se desplaza a la derecha 50 mm• X–50. El carro longitudinal se desplaza hacia la izquierda 50 mm• Y50. El carro transversal se desplaza hacia la bancada de la máquina• Y–50. El carro transversal se desplaza alejándose de la bancada de la máquina• Z50. La herramienta se aleja de la pieza levantando el carro 50 mm• Z–50. La herramienta se acerca a la pieza o penetra en ella 50 mm

Funciones: Son las órdenes que se le dan al ordenador, las cuales tienen un signi-ficado y según las mismas cuando la máquina lee dichas órdenes, éstas se ejecutansegún su aplicación y significado.

En este capítulo se pretende conocer las funciones principales de programacióncon el fin de familiarizarse con ellas, y llegar a programar piezas sencillas que mástarde se mecanizarán, llegando así a conocer las bases del funcionamiento de unamáquina de control numérico, diferenciando y analizando las características y pres-taciones entre una máquina convencional y una máquina de C.N.C.

Funciones principales: Son aquellas funciones que necesitamos necesariamentepara que la máquina trabaje, como son todas aquellas que le indican a la máquina losmovimientos de los carros, las revoluciones a las que tiene que trabajar, los avancesque debe de llevar, etc. Las fundamentales son:

G00. Movimiento de los carros a velocidad rápida.G01. Movimiento de los carros a velocidad de corte.G02. Interpolación circular en sentido horario.G03. Interpolación circular en sentido antihorario.G70. Programación de cotas en pulgadas.G71. Programación de cotas en milímetros.

Figura 4.4.2. Eje de coordenadas de la fresadora.

– x

– z

+z

w

+y

– y

+x

G90. Programación en absoluto.G91. Programación en incremental.G94. Avance F en mm/m.G95. Avance F en mm/vuelta.G97. Revoluciones del cabezal/minuto.

Funciones auxiliares: Son aquellas funciones que nos ayudan a mejorar los progra-mas y se establecen según necesidades de programación. Son funciones auxiliares:

M00. Interrupción del programa.M02. Final de programa.M03. Indica que el cabezal de la máquina debe de girar a derechas.M04. Indica que el cabezal de la máquina debe de girar a izquierdas.M05. Parada del cabezal.M30. Final del programa con retorno al principio del mismo.

Letras con significado de interés: Son aquellas letras que nos dan un significa-do y que precedidas de un número nos indican avances, r.p.m., bloques, herramien-ta de trabajo, etc.

N. Número de bloque o línea.F. Es la letra en donde se inserta la velocidad de avance.S. Es la letra en donde se insertan las revoluciones.T. Es la letra en donde se inserta la herramienta con la que se va a trabajar.

El programa de control numérico: Se llama programación de C.N. a una seriede instrucciones que se le dan al ordenador de la máquina para que cuando éste laslea, las ejecute literalmente, dándole a los carros de la máquina y al eje de la misma,los movimientos oportunos de tal forma que sea capaz de mecanizar o realizar el tra-bajo propuesto por complejo que sea.

Un programa de C.N. contiene todas las instrucciones e información que se nece-sitan para poder mecanizar una pieza y consta de:

• Número de programa.• Registros de control numérico.• Información de final de programa.

Número de programa es la designación numérica que tiene un programa; es decir,él número con que se archiva el programa, bien en máquina, en cinta, en disco, etc.Actualmente hay controladores numéricos que admiten texto para dar el título a unprograma.

La palabra es una letra seguida de números las cuales tienen un significado con-creto, también se llaman órdenes; por ejemplo, son palabras:

G00. Es una palabra que significa que el carro se tiene que desplazar a velocidadrápida.

G71. Es una palabra que significa que las cotas dadas a la máquina están en milí-metros.

Línea de trabajo o registros de C.N.: Forman una línea de trabajo o registro lasucesión de palabras que están asentadas a lo largo de la línea de trabajo; cada blo-que o línea puede tener varias palabras de distinto significado; es decir, implican unaorden. Ejemplo de una línea de trabajo:

Significado de las palabras de la línea ejemplo:

N100 ........ Bloque número 100G90........... La programación está en absolutoF100.......... La velocidad de corte es de 100

N100 G90 F100 T0101 S3000 M03





T0101......... La herramienta con la que se trabaja es la 1S3000......... Las revoluciones que lleva la máquina son 3.000M03............ El sentido de giro del cabezal es a derechas.El programa de control numérico: Si todas estas instrucciones, palabras y funcio-

nes las ordenamos de forma que el procesador numérico sea capaz de leerlas y eje-cutarlas de forma que a nosotros nos interese, decimos que tenemos un programa decontrol numérico. Podemos decir que es el conjunto de instrucciones, medidas y pro-ceso lógico de mecanizado de una pieza, escritas según el lenguaje del procesadornumérico. Como ejemplo podemos ver el escrito en el cuadro.

Las formas de programación: Hay varios modelos de programación, que segúntengamos que mecanizar un tipo de pieza u otro elegiremos el más adecuado; los sis-temas convencionales son:

Programación en incremental: Es una programación muy sencilla de generar,pues en todo momento sabemos dónde tenemos la herramienta, pero tiene el incon-veniente de que si nos equivocamos en una coordenada las líneas siguientes debemosde corregirlas, pues todas ellas tendrán valores desplazados.

• Se programa con la función G 91.• Todo punto que se acota es el punto de partida de la herramienta.• Las cotas se computan como cotas lineales.• Si modificamos la posición de un punto todos los demás puntos deberán ser

variados.• Es un método poco empleado pero muy fácil y cómodo de programar.

Programación en absoluto: Este método de programación es uno de los más usa-dos; todas las cotas parten de un mismo punto y tiene el inconveniente de tener quesumar las medidas de la pieza en el eje Z. Tiene la ventaja de que si modificamos unpunto del programa el resto del mismo permanece inalterable.

• Se programa con la función G 90. • El punto de partida de cotas suele ser el eje de simetría de la pieza.• Las cotas del eje X se digitalizan al diámetro, y no llevan signo.

PROGRAMA DE CONTROL NUMÉRICO

N00 G54 T02.02 S1000 M03N10 G01 G00 X100N20 F100N30 Z-50.5N40 X00 Z00N50 M30

Figura 4.4.3. Programación en incremental.

C

AB

1025

20 10 5 0

Ejemplo

Iniciando la programación en el punto 0 del perfil representado, y escri-biendo un programa en incremental que nos lleve la herramienta hasta elpunto C, pasando por los puntos A y B (figura 4.4.3) tendremos el siguien-te programa.

N10 G91 programación en incremental.N20 X10 Z-5 del punto 0 al punto A.N30 X0 Z-10 del punto A al B.N40 X15 Z-20 del punto B al C.

Movimiento de los carros en una máquina de control numérico: Los carros deuna máquina de control numérico se mueven mediante las funciones que digitaliza-mos en las coordenadas de la máquina.

G 00. Es la palabra que ordena a la máquina que el desplazamiento del carro seavelocidad rápida, velocidad de posicionamiento, con lo cual no toma la velocidad decorte. Función empleada para el retroceso de carros o desplazamientos de herramien-tas a puntos de seguridad sin que la herramienta corte.

G 01. Es la palabra que ordena a la máquina que el desplazamiento del carro seaa la velocidad de corte digitalizada en F, palabra empleada para los movimientos decorte de la herramienta.

4.4.1 El torno de control numéricoEs una máquina que trabaja por coordenadas; recordemos que el torno tiene dos

ejes y que trabaja en el plano, al carro transversal se le denomina como eje X, y allongitudinal como eje Z.

Incorpora un ordenador el cual es capaz de leer un programa específico, despla-zando los carros según las cotas asentadas en el programa; puede trabajar con los doscarros al mismo tiempo, particularidad que se emplea para el mecanizado de piezascomplejas, como el mecanizado de conos y curvas cóncavas y convexas.

Tiene la ventaja sobre los tornos paralelos (tornos convencionales) de que puedevariar las revoluciones sin parar la máquina, así como modificar los avances duran-te el mecanizado de la pieza sin parar, sin tener que realizar cambios mecánicosparando la máquina. Otra ventaja que tiene es que podemos seleccionar la herramien-ta de trabajo según el tipo de herramienta que necesitemos posicionándola la mismamáquina si la programamos a priori, sin necesidad de mover la torre a mano parabuscar una herramienta determinada.

Antes de cualquier mecanizado debemos de calcular todos los datos referentes almismo, como avances, revoluciones, conos, curvas, pasos de rosca, etc. Tambiénseleccionar las herramientas con las cuales vamos a trabajar, pues todos los datostenemos que meterlos en el programa que realizaremos para el mecanizado de lapieza, por lo que en principio deberemos de conocer el lenguaje de programación.

Es la máquina ideal para trabajar grandes series.

Los puntos 0 del torno: Llamamos puntos 0 máquina, a los puntos desde dondecomenzamos a medir las carreras útiles de trabajo de los carros. Estos puntos de ini-cio y final nos definen las carreras de los carros, en este caso del torno, y las máxi-mas longitudes y diámetros a trabajar en dicha máquina. Estos puntos debemos deconocerlos y tenerlos muy en cuenta a la hora de programar y trabajar piezas, nopodemos realizar trabajos de mayores dimensiones que las establecidas por la carre-ra que nos dé la máquina.



Figura 4.4.4. Programación en absoluto.

C

AB

1025

20 10 5 0

Avance G01

Retroceso G00

Desplazamiento del carro

Torno de Control Numérico

Ejemplo

Iniciando la programación en el punto 0 del perfil representado (figura4.4.4) y escribiendo un programa en absoluto que nos lleve la herramientahasta el punto C, pasando por los puntos A y B tendremos el siguiente pro-grama.

N10 G90 programación en absoluto.N20 X20 Z-5 del 0 al punto A.N30 X20 Z-15 del punto A al B.N40 X50 Z-35 del punto B al C.



Estos puntos también los conoce el ordenador de la máquina y si programamosdesplazamientos más largos de los que se puede realizar, el ordenador nos emite unaalarma y no ejecuta el programa. En la figura 4.4.1.1 podemos ver los puntos 0 de untorno de C.N.

Figura 4.4.1.1. Puntos del torno.

El punto 0 pieza: Sabemos que el torno trabaja cuerpos de revolución, por lo tantolas piezas en él mecanizadas son simétricas. Cuando hacemos un programa para elmecanizado de una pieza determinada, tenemos que empezar la programación desdeun punto, y desde ese punto comenzaremos el desplazamiento de la herramienta portoda la pieza hasta su mecanizado.

A ese punto desde donde iniciamos la programación del mecanizado de la pieza lellamamos punto 0 de pieza o punto 0 de programación.

Este punto generalmente en el mecanizado de piezas de revolución se suele situaren el eje de simetría de la pieza. También se suele situar en el eje del plato del torno.Ver figura 4.4.1.2.

A este punto se le denomina por W (no está normalizado).

Figura 4.4.1.2. Punto 0 en la pieza. Punto 0 en el plato.

Cuando situamos el punto 0 en el eje de simetría de la pieza la programación enel eje Z se hará en negativo, y cuando lo situamos en el eje del plato del torno la pro-gramación del eje Z se hará en positivo.

El punto de partida de la herramienta (punto 0 herramienta): Cuando empezamosa trabajar; es decir, a cortar material, la herramienta la tenemos que posicionar en unpunto determinado (H) desde el cual inicia los recorridos; a este punto (H) lo llama-mos punto 0 de partida de herramienta, y debemos de buscar un punto en una partede la máquina que nos permite quitar o poner la pieza en el plato del torno con faci-lidad sin que la pieza al manipularla tropiece con la herramienta. Para piezas depequeña envergadura y de pequeño diámetro, un punto cómodo de posicionar laherramienta, y tenerlo como punto de partida, es situarla a 5 mm del eje X y a 5 mmdel eje Z de la arista de la pieza, tal como indica la figura 4.4.1.3.

Ese punto 0 de herramienta lo establece el programador donde le interesa, y puedetener el valor que le acomode en función de la envergadura de la pieza a trabajar.

Figura 4.4.1.3. Punto de partida de la herramienta.

H

P

o

W

PD

LZ1

X1

X2

Z2Z

C

W

– z – z+z +z

+x+x

w w

– x

– x

Mecanizado de un cilindro: Vamos a mecanizar el cilindro de la figura realizan-do un programa de control numérico; la herramienta parte del punto W, que comohemos visto anteriormente le llamamos punto 0 de programación. Desde ese puntoW haremos el programa para mecanizar el perfil de la pieza pasando por las aristasde la pieza hasta llegar al punto A. Realizamos un programa en incremental y otro enabsoluto. El desplazamiento de los carros lo hacemos a velocidad rápida con G00,pues en este caso sólo nos interesa ver qué coordenadas tenemos que programar ycómo, para que la herramienta se desplace obteniendo el perfil de la pieza.

Observemos que la herramienta está a 1 mm de la arista de la pieza; ver la figura4.4.1.4.

N10 G91.................. Programa en incrementalN20 G00 X0 Z0....... Punto WN30 X 7,5N40 Z-31N50 X5N60 Z-20N70 X5N80 Z-15................. Llegada al punto AN90 Z66 .................. Retorno de la herramientaN100 X-17,5 ........... Herramienta al punto W

Programa en absoluto

N10 G90 .................. Programación en absolutoN20 G00 X0 Z0........ Punto de partida WN30 X15N40 Z-31N50 X25N60 Z-51N70 X35N80 Z-76 ................. Llegada al punto AN90 Z00 ................... Retorno de la herramientaN100 X00................. Herramienta al punto W

Interpolación en el torno de control numérico: Las máquinas de control numé-rico tienen la ventaja de que pueden mover varios carros al mismo tiempo y cuandohablamos de interpolación, nos referimos a mover dos o más carros al mismo tiem-po mediante la programación oportuna.

Las interpolaciones pueden ser:

Lineales. Desplazamiento de carros en línea recta.

Circulares. Movimiento de carros describiendo círculos (arcos).

Interpolación lineal: Es el movimiento de dos o más carros al mismo tiempo, des-cribiendo una trayectoria rectilínea (ver figura 4.4.1.5); en el caso de figura la herra-mienta se desplazará del punto A al punto B y describe una línea recta con una incli-nación respecto al eje de simetría de la pieza.

Para conseguir que el desplazamiento de los carros se realice al mismo tiempotenemos que programar los desplazamientos de sus coordenadas respectivas en lamisma línea de trabajo.

Ejemplo de programación para el desplazamiento de la herramienta del punto A al B:

N 100 G01 X50 Z50 F80

En este caso el carro X y el Z se moverán al mismo tiempo, hasta alcanzar lascotas digitalizadas en cada uno de los ejes (50 mm para el eje longitudinal Z, y 25 mm se desplazará la cuchilla desde A al punto B en el eje X), a una velocidad decorte de 80.



Figura 4.4.1.4. Programa en incremental.

∅35 ∅

25

∅15

15 20 30 1

w o

Figura 4.4.1.5. Interpolación lineal.

∅50 A

50

B



Esta particularidad es la que se aprovecha para la generación y mecanización deconos, o mecanizados con un ángulo determinado sobre el eje de simetría de la pieza.

Lógicamente hay que tener en cuenta los desbastes antes de perfilar el cono.

Interpolación circular: Es el desplazamiento de dos o más carros al mismo tiem-po describiendo una trayectoria circular, particularidad que se emplea para el meca-nizado de arcos tanto cóncavos como convexos; en estas interpolaciones tenemosque emplear las palabras G02 y G03 que predisponen la máquina a trazar las trayec-torias circulares.

En la mecanización de arcos la herramienta parte de un punto, llamado punto deinicio del arco, y tenemos que hacerla llegar al punto donde termina el arco, llama-do punto final del arco. Estos puntos se definen mediante las coordenadas respecti-vas (X y Z).

Cuando trazamos un arco lo hacemos desde un punto llamado centro, y ese puntose lo tenemos que indicar al ordenador de la máquina de control numérico.

La forma de indicarle al ordenador dónde tenemos el centro del arco que quere-mos describir, es indicándole en coordenadas la distancia del punto de inicio del arcoal centro.

Las letras empleadas para asentar estas coordenadas son I y K.

Las coordenadas I, K pueden ser negativas o positivas.

Coordenada I equivalente a la X.Coordenada K equivalente a la coordenada Z.Algunas máquinas admiten el valor del radio en R.

G 02. Palabra que se aplica para la generación de curvas en sentido horario. Hayque indicarle a la máquina el punto de llegada de la herramienta y el radio de la curvaa generar.

G 03. Palabra empleada para la generación de curvas en sentido antihorario. Hayque indicarle a la máquina el punto de llegada de la herramienta y el radio.

Hay que escribir las coordenadas del desplazamiento de los carros, así como elcentro del arco en la misma línea de trabajo.

Programación de arcos de 90º: Cuando los arcos a mecanizar son de 90º, como elde la figura, la línea de trabajo para que la trayectoria de la herramienta sea de A a B(figura 4.4.1.8) será:

Programación en incremental:

N100 G03 X12 Z-12 R12. Con indicación del radio.N100 G03 X12 Z-12 I0 K-12. Con coordenadas I, K.

Programación en absoluto:

N100 G03 X24 Z-12 R12. Con indicación del radio.N100 G03 X24 Z-12 I0 K-12. Con coordenadas I, K.

Programación de arcos distintos de 90º: Si el mecanizado del arco no es un cua-drante completo, como es el caso siguiente, tendremos que calcular las coordenadasdel arco BC para asentarlas en el programa. Veamos el programa para mecanizar elarco AC pasando por B. Ver figura 4.4.1.9.

Cálculo del triángulo ONC a realizar:

OC = 12CN = 16 : 2 = 8, valor a asentar en la coordenada XON = ON ² = OC² – CN²; resolviendo tenemos que ON = 8,994, valor a asentar en ZAN = 12 + 8,944 = 20,944

La herramienta parte del punto A de coordenadas X = 0 y Z = 0 y tiene que alcan-zar el punto C de coordenadas (en absoluto) X = 16 y Z = 12 + 8,994 = 20,994.

Figura 4.4.1.6. Desbaste del cono.

Figura 4.4.1.7. Interpolación circular.

Figura 4.4.1.8. Mecanizado de arcos de 90º.

Figura 4.4.1.9. Mecanizado de una semibola.

Desbaste

x

D d

α

L = Z

G02G03

R

B

0

12A

BC

12

N 0

A

G03

∅16

Siendo las coordenadas del punto de partida A al centro del círculo I = 0, K = –12.

Procedemos a escribir la línea de trabajo, que puede ser asentando el radio, o lascoordenadas I y K.

N.... G90 N..... G03 X16 Z-20,944 R12, indicándole el radio con RN.... G90N.... G03 X16 Z-20,944 I0 Z-12, indicándole el radio con coordenadas I, K

Programación y mecanización de dos arcos tangentes: Cuando tenemos quemecanizar dos arcos tangentes, tendremos que calcular el punto de tangencia de losarcos, pues el punto donde termina el arco mecanizado con G02, es el punto dondecomienza el mecanizado del arco con G03. Al ser dos arcos a mecanizar tendremosque escribir dos líneas de trabajo, una que realice un arco, y otra con todos los datosdel arco tangente al primero.

Como ejemplo, tenemos que mecanizar la pieza de la figura del croquis (figura4.4.1.10), cuyos cálculos los tenemos en la figura 4.4.1.11, en la cual la herramientatiene que describir una trayectoria circular de WE con un diámetro de 30 mm y en elpunto E comienza la trayectoria para describir el arco EM con un radio de 4 mm.

Dibujamos las circunferencias tangentes y calculamos los datos que nos interesanpara la programación.

Figura 4.4.1.11. Cálculos de arcos tangentes.

Cálculos a realizar: Tenemos el triángulo ABC:

BC = 12,5CA = 15 + 4 = 19BC² = 19² – 12,5² = 14,30

El triángulo ACB semejante al AED

AC AB CB 19 AB 12,5---------------- = ---------------- = ---------------- = ; ----------------= ---------------- = ----------------

AE AD ED 15 AD ED

AD = (15 × 12,5) / 19 = 9,86DB = 12,5 – 9,86 = 2,64ED² = 15² – 9,86² = 11,30HD = 15 – 9,86 = 5,14SN = 4 – 2,64 = 1,36

Datos para el arco WE: X = AD y Z = R + ED

Datos para el arco EM: X = DB y Z = R + BC + 4

N..... G02 X19,72 Z26,30 I0 K15........ Línea para el mecanizado del arco WE enabsoluto

N..... G03 X5,28 Z33,3 I 2,64 K3........ Línea para el mecanizado del arco EM enabsoluto



Figura 4.4.1.10. Mecanizado de arcos tangentes.

4

∅30 0

W

k = 15 I

WK

FA

I

DB

H

I

I

K

K

MN E

SC



Mecanizado a torno de una pieza combinada: A título de ejemplo vamos a rea-lizar un programa para mecanizar por control numérico la pieza del croquis; sólohacemos el programa del seguimiento del perfil; por lo tanto, la programación de lapieza seguirá una trayectoria que es el perfil; de la pieza desde el punto W al últimopunto de la pieza. Debemos de tener en cuenta que la cuchilla parte en este caso delpunto W; por lo tanto, la herramienta la tendremos en ese punto al iniciar el perfila-do de la pieza. Figura 4.4.1.12.

Figura 4.4.1.12. Mecanizado de conos y radios.

El programa se escribe en absoluto: Recordemos que cuando la programación sehace en absoluto las cotas de los radios (carro transversal) se digitalizan al diámetroy no llevan signo, y las longitudes o recorridos en el eje Z (carro longitudinal) parti-rán siempre desde el punto W, con lo cual se irán sumando. El mecanizado se reali-za desplazando la cuchilla por debajo del eje de simetría.

Como el arco no es un cuadrante completo tendremos que calcular los datos aasentar en la línea que nos va a ejecutar el arco, así como las coordenadas a poner enI y K.

Cálculos: Tenemos el triángulo ONA

ON = 5NA = 18OA² = NA² – ON²; OA = 17,291WO = 18 – 5 = 13

Programa:

N010 G90........................ Programa en incremental N020 G00 X0 Z0............ Partimos del punto W en el eje ZN030 G02 X34,583 Z-13 R18N040 G01 X40 Z-18N050 Z-28N060 X30 Z-38N070 Z-53N080 X40 Z-63N090 Z-88N100 Z00 .............. Retorno de la herramientaN110 X 00.............. Herramienta al punto W

Orden lógico a seguir para el mecanizado de piezas por control numérico: Entoda fabricación o mecanizado de piezas debemos de llevar un orden o proceso de tra-bajo a seguir, que en cualquier máquina convencional puede llegar a ser complicado,pero en el caso de las máquinas de control numérico dada la rapidez y la precisión conque se trabaja puede llegar a ser muy complicado si no se tienen en cuenta ciertos pará-metros, como la generación del programa, decalaje de las herramientas, compensaciónde las mismas, cálculos matemáticos de puntos de llegada de la herramienta, etc.

Un orden habitual y práctico es el siguiente:

1º - Diseñar la pieza a mecanizar y el proceso de las operaciones a seguir.2º - Calcular todos los parámetros, como r.p.m., avances, curvas, conos, etc.

∅40

∅30

N o

18W

A

25 10 15 10 10 5

3º - Elegir las herramientas adecuadas al tipo de mecanizado, como herramientade cilindrar, cortar, roscar, etc.

4º - Realizar el programa.5º - Meter el programa al ordenador de la máquina.6º - Simular el mecanizado para la corrección de errores si los hubiere.7º - Montar las herramientas y compensarlas.8º - Mecanizar la pieza.9º - Verificar la pieza, medidas y acabados.10º- Mecanizar la serie pedida.

Los ciclos fijos del torno de control numérico:

Como hemos visto en la programación convencional, los programas se puedenalargar mucho y digitalizar muchas líneas de trabajo para la mecanización de unapieza, con lo cual resultan programas largos e incómodos, que a la hora de teclearlosen el ordenador de la máquina se prestan a tener errores de traspaso de datos, satu-ración de memoria, etc.

Los ciclos fijos son instrucciones que en una sola línea de trabajo establecen todoslos parámetros que se necesitan para la realización de una fase del mecanizado, comocilindrar, refrentar, roscar, etc.

Todos los ciclos fijos requieren unos cálculos (espesor del material a quitar, pasadaque queremos dar, r.p.m. para el acabado, etc.) que debemos realizar antes de la con-fección del programa con el fin de asentar estos datos en los parámetros adecuados.

Dada la diversidad de máquinas existentes, nos encontraremos que algunas dispo-nen de ciclos fijos específicos, y lo que se pretende en este capítulo es conocer laexistencia de los mismos. A continuación se da una tabla con los ciclos fijos del tornomás comunes y su aplicación.



CICLOS FIJOS DEL TORNO

FUNCIÓN DEFINICIÓN APLICACIÓN

G66 Ciclo fijo de seguimiento de perfil

Empleado para mecanizar piezas que tengan perfiles complicados deprogramar, realiza el desbaste de la pieza a base de dar pasadas. Latrayectoria de la herramienta recorre el perfil de la pieza. Fácil de pro-gramar, muy cómodo y práctico.

G68 Ciclo fijo de desbaste transversalEs un ciclo empleado cuando tenemos que realizar grandes desbas-ten en el eje Z. La trayectoria de la herramienta sale a G00 y entracortando material a G01 tomando el valor de F.

G69 Ciclo fijo de desbaste longitudinal Se emplea para cuando tenemos que desbastar material en el eje X.El funcionamiento de este ciclo es igual que el G68.

G81 Ciclo fijo de torneado de perfil

Este ciclo se emplea para cuando tenemos que mecanizar piezasgeneralmente con superficies de geometría recta (cilindro y cono).Realiza el desbaste de la pieza y la última pasada perfila la geometríade la pieza.

G83 Ciclo fijo de taladrado

Ciclo empleado para el taladrado de piezas en el torno. Penetra laherramienta una medida determinada y saca la broca con el fin dedesahogarla de viruta, luego vuelve a taladrar la cota predetermina-da hasta que alcanza la cota final de taladrado.

G84 Ciclo fijo de torneado de perfil

Este ciclo se emplea para cuando tenemos que mecanizar piezasgeneralmente con superficies de geometría con curvas (cilindro yradio). Realiza el desbaste de la pieza y la última pasada perfila lageometría de la pieza

G88 Ciclo fijo de ranurado transversal

Se emplea este ciclo para el mecanizado de ranuras o cajeados rea-lizados en la superficie longitudinal de la pieza (eje Z). La herramien-ta entra en la pieza a velocidad de corte G01 y se desplaza a veloci-dad de G00.

G86 Ciclo fijo de mecanizado de roscas

Ciclo específico para el mecanizado de roscas. Se digitalizan todoslos parámentos en una línea y la máquina coge el paso dando unapasada de corte y regresa al punto de partida sin invertir el sentidode giro del cabezal.



Ciclo fijo de cilindrado: Es una de las operaciones más empleadas en el torno,pues todos los mecanizados llevan operaciones de desbaste antes del perfilado de lapieza, con lo cual es uno de los ciclos fijos más empleados.

Este ciclo realiza el desbaste de la pieza en una sola línea de programación, traba-ja desplazando la herramienta cortando material en el eje Z a velocidad de corte conG01; una vez alcanzada la longitud del punto de cilindrado retorna la herramienta alpunto de comienzo con velocidad G00, profundiza pasada en el eje X y repite el des-baste, realizándose esta operación tantas veces como número de pasadas haya esta-blecido el programador hasta alcanzar la profundidad de corte total. Dando la últimapasada de acabado y terminando el cilindrado.

Tenemos que tener en cuenta calcular la pasada de acabado en profundidad decorte, avance y r.p.m.

La función empleada en el mecanizado con este ciclo depende de los controlado-res (ordenadores), generalmente es la G68. Algunas máquinas tienen la G84.

Datos a tener en cuenta en el ciclo fijo de cilindrado:

Son los datos que el programador tiene que calcular y tener en cuenta para escri-birlos en la línea de programación del ciclo, como la profundidad de corte, las r.p.m.,el avance según el tipo de material a cortar, etc., de forma que cuando el control loslea no emita ningún error, y nos garantice el proceso y las medidas a obtener en lapieza mecanizada.

En este ciclo es muy importante saber la pasada a dar, el espesor que tenemos queguardar para la última pasada, o pasada de acabado, y el perfil de la pieza a mecani-zar, como son las longitudes y diámetros inicial y final. En la figura 4.4.1.13 tene-mos una pieza en la que se representan las distintas pasadas a dar y la diferencia dediámetros, que serán e = (D – d).

H. Es la profundidad de corte que dará la cuchilla en cada pasada (subdivisiónde corte).

S. Es el espesor de material a quitar en la última pasada para el afinado.D. Diámetro mayor de la pieza.d. Diámetro menor de la pieza.P. Punto de partida de la herramienta.W. Punto 0 pieza de programación.

Ejemplo de mecanizado de cilindrado con ciclo fijo:

Tenemos que desbastar la pieza del croquis (figura 4.4.1.14) cuyo diámetro enbruto tiene 100 mm y hay que dejarlo en un diámetro de 50 mm con una longitud de70 mm y lo hacemos con ciclo fijo de desbaste; el punto 0 pieza lo tomamos en eleje de simetría W y el programa se escribe en absoluto. El perfil de desbaste es ABC.La pasada de acabado la establecemos en 1 mm.

Figura 4.4.1.14. Ejemplo de cilindrado por ciclo fijo.

El material a quitar será (100 – 50) / 2 = 25 mm; es lo que penetrará en total laherramienta.

Figura 4.4.1.13. Ciclo fijo de cilindrado.

∅D

D-d

------

--2

∅dW

C

B

5

G01

G00

H

A

P

∅10

0

C

B

1

25

70

W

A

51

∅50

La herramienta que montamos nos quita en cada pasada una profundidad de 5 mm, por lo que tendremos que dar 25 / 5 = 5 pasadas.

Queremos que la última pasada nos acabe la pieza puliendo la superficie mecani-zada, por lo que dejamos en esa pasada que la herramienta nos corte sólo 1 mm deprofundidad.

El número de pasadas a dar será de 4 de desbaste de 5 mm de profundidad, 1 dedesbaste de 4 mm de profundidad y 1 de acabado de 1 mm de profundidad. Total, 6pasadas.

Programa:

N00 G90N10 G94 G97 F ..... M03 T...... S..... N20 G00 X105 Z5. Punto de partida de la herramienta N30 ........ Línea del ciclo fijo según máquina en la que se establece el punto de

partida de la herramienta, el punto de llegada, la profundidad de cortepor pasada y la sobremedida para el acabado.

N40 M30N50 G01 X50 Z-00.............. Punto AN60 G01 X50 Z-70.............. Punto BN70 G01 X100 Z-70............ Punto C

Ciclo fijo de refrentado: Este ciclo tiene la particularidad de que nos refrenta laspiezas a mecanizar quitando el material sobrante desplazando la herramienta en eleje X (carro transversal).

La herramienta realiza el corte avanzando frontalmente en la pieza con G01 alavance programado y el retorno de la herramienta lo realiza con G00 a velocidadrápida.

Este tipo de mecanizado tiene más aplicación en el desbaste de piezas por la carade refrentado que en el refrentado de piezas propiamente dicho, aunque también loempleamos para refrentar.

Es un ciclo muy empleado en la mecanización de piezas de gran diámetro, puescasi todas las piezas que habitualmente se mecanizan necesitan un refrentado paralimpiar la cara perpendicular al eje de simetría longitudinal de la pieza.

Estructura del programa: Este ciclo trabaja como el del desbaste, y un orden lógi-co de trabajo es el siguiente:

a) Se escribe el tipo de programación, si es en incremental o en absoluto.b) Se establecen las condiciones de máquina.c) Se pone la herramienta en su punto de partida. Recordemos el margen de segu-

ridad que debe de tener.d) Se establece el punto 0 de programación de la pieza.e) Se escribe un programa con la trayectoria de la herramienta en el eje X.f) Se escribe la línea con el ciclo fijo y sus parámetros.g) Una vez mecanizado el ciclo fijo se vuelve al mecanizado del resto de la pieza

si lo hubiere.h) Fin de programa M30.

Datos a tener en cuenta para el mecanizado de refrentado: Como se ve, los pará-metros para este ciclo son prácticamente los mismos que para el cilindrado, pues ladiferencia con el cilindrado está en que la herramienta se mueve en el eje X. Perpen-dicular al eje Z. Ver figura 4.4.1.15.

H. Es la profundidad de corte que dará la cuchilla en cada pasada (subdivisiónde corte).

S. Es el espesor de material a quitar en la última pasada para el afinado.L. Longitud a refrentar.



Figura 4.4.1.15. Ciclo de refrentado.

∅80 ∅

30

G01

G00

1

2

C

B A

W

31

3

P



P. Punto de partida de la herramienta.W. Punto 0 pieza de programación.

En el bloque de trabajo escribiremos:

Ejemplo de mecanizado de refrentado con ciclo fijo: Queremos mecanizar lamisma pieza del dibujo anterior, cuyas medidas son L = 31, diámetro mayor D = 80,y diámetro menor d = 30, dejando 1 mm para el acabado, y la mecanizamos con ciclofijo de refrentado. La herramienta a emplear tiene un ancho de filo de 4 mm, por loque emplearemos un corte útil de 3 mm.

El número de pasadas a dar será 31 / 3 = 10,3; tendremos 10 pasadas de desbastede 3 mm y una de acabado de 1 mm.

Cada pasada tiene un ancho de corte de 3 mm (lo que se desplaza la herramientalongitudinalmente).

La profundidad de corte total será de (80 – 30) / 2 = 25 mm.

La geometría a desbastar será ABC (material a desbastar).

Tenemos que tener en cuenta que la herramienta debe de comenzar el corte 2 mmantes de la arista del diámetro exterior de la pieza, igual que la retirada.

Programa:

N00 G90N10 G94 G97 F100 S1000 F..... M03 M41N20 G00 X60 Z5 N30 ... Línea del ciclo fijo en la que se indicará la profundidad de corte y las con-

diciones de mecanizado según máquina.N40 M30N50 G01 X30 Z00............. Punto AN60 G01 X30 Z-31............ Punto BN70 G01 X80 Z-31............ Punto C

Ciclo fijo de cajeado:

Este ciclo es de las mismas características que el de refrentar, con la particulari-dad de que lo empleamos para el mecanizado de cajas o ranuras perpendiculares aleje Z de la máquina.

La entrada de la herramienta se realiza a velocidad de corte con G01 y la salida larealiza a velocidad rápida con G00.

En esta aplicación debemos de tener en cuenta el ancho de la herramienta, pueslos desplazamientos para el mecanizado del ancho los calcula el propio ordenador.

El funcionamiento es muy sencillo, la herramienta realizará cortes perpendicula-res al eje Z cortando material y realizando una caja; cuando la herramienta se retirase desplaza un ancho de herramienta y vuelve a cortar material, repitiendo la opera-ción tantas veces como le indiquemos al controlador, hasta que cumpla la condicióndel ancho de la caja a mecanizar.

Estructura del programa: El orden lógico de trabajo es el siguiente para el meca-nizado con este ciclo:

a) Se escribe el tipo de programación, si es en incremental o en absoluto.b) Se establecen las condiciones de máquina.c) Se pone la herramienta en su punto de partida (tenemos que medir el ancho de

la herramienta).d) Se establece el punto 0 de programación de la pieza.e) Se escribe un programa con la trayectoria de la herramienta.f) Se escribe la línea con el ciclo fijo y sus parámetros.

g) Una vez mecanizado el ciclo fijo se vuelve al mecanizado del resto de la piezasi lo hubiere.

h) Fin de programa M30.

Datos a tener en cuenta para el mecanizado con este ciclo: Como se ve, los pará-metros para este ciclo son prácticamente los mismos que para el cilindrado, pues ladiferencia con el cilindrado está en que la herramienta se mueve en el eje X. Ver figu-ra 4.4.1.16.

H. Es el ancho de la cuchilla (subdivisión de corte).Z. Longitud de caja.A. Principio de la caja.X. Fondo de la caja.

Cuando tenemos que mecanizar piezas con varias cajas en el eje perpendicular aleje Z, como la de la figura, podemos emplear la función G25 para repetir el mecani-zado tantas veces como ranuras tengamos que realizar en la pieza, programando sola-mente una vez la mecanización de la ranura.

Ciclo de taladrado en el torno: Cuando realizamos taladros que son muy profun-dos, tenemos que sacar la broca cada unos milímetros cortados para su desahogo, conel fin de que la viruta salga del agujero y se limpien los labios de corte de la broca yésta pueda seguir cortando el material del agujero sin dificultad. Si esta operación deextracción de viruta no se realiza, la broca pierde su refrigeración y su poder de cortepor atasco de virutas, incluso podemos llegar a romper la broca.

El ciclo fijo de taladrado realiza esta operación de forma automática, de maneraque no hace falta la programación de líneas para la extracción de viruta, el ciclo seencarga de realizar la operación de extracción de la broca en la longitud de taladra-do que el programador considere. Ver figura 4.4.1.17.

Figura 4.4.1.17. Ciclo fijo de taladrado.

Estructura del programa para el taladrado en el torno con ciclo fijo: Hemos detener en cuenta que la penetración de la broca la realiza a velocidad de corte con G01y el desahogo para la extracción de viruta la realiza a velocidad rápida con G00. Elorden lógico de trabajo a establecer en este ciclo es el siguiente:

a) Podemos escribir el programa en absoluto o en incremental.b) Se establecen las condiciones de máquina calculando avance y r.p.m.c) Se coloca la broca en la torre anotando los puntos de partida de la broca (coor-

denadas).d) Se establece el punto 0 de programación en el eje de simetría.e) Tendremos que definir el avance de la broca y qué retroceso queremos que

tenga para su desahogo.f) Establecemos la longitud del taladrado, teniendo en cuenta la entrada de la

broca L´.g) Definimos el espacio de penetración a.h) La profundidad del taladro en algunas máquinas siempre es con Z negativo (Z - ...).



Figura 4.4.1.16. Ciclo de cajeado.

∅D ∅

d

xH

Az

ZL L’

W

a a a



Ciclo fijo de roscado: El roscado es uno de los procesos de mecanizado más labo-rioso y complicado de realización en las máquinas convencionales, una de las des-ventajas que tiene es que tenemos que retornar la herramienta en vacío (sin cortarmaterial) a principio de rosca en cada pasada dando contramarcha al torno.

La ventaja del roscado en la máquina de control numérico está en el ciclo de ros-cado, el cual realiza el avance y retroceso de la herramienta con el mismo sentido degiro del cabezal sin necesidad de dar contramarcha a la máquina y por lo tanto lavelocidad de avance puede ser ligeramente mayor, así como las revoluciones del ros-cado, con lo cual tenemos una ventaja inmediata, que acortamos el tiempo del meca-nizado.

El control cuando lee el ciclo de roscado retorna la herramienta automáticamentellegando a principio de rosca, coge el paso y da las pasadas requeridas según los cálculos realizados por el programador hasta terminar la rosca. Este ciclo contemplalas pasadas de acabado, que deberán ser menores que las de desbaste, con el fin depulir la rosca.

Estructura del programa de roscado: Lo primero que tenemos que realizar paratrabajar con este ciclo es calcular los datos del tipo de rosca a mecanizar, como son:el paso, profundidad de la misma, geometría (métrica, Wihtworth, etc.), ángulo de laherramienta, etc.

a) En este ciclo conviene que la programación se escriba en absoluto.b) Se establecen las condiciones de máquina. El avance será el paso de la rosca,

las revoluciones serán menores que para los desbastes.c) Se pone la herramienta en su punto de partida. Hay que darle al ordenador el

ángulo de la herramienta.d) Se establece el punto 0 de programación de la pieza, teniendo en cuenta los

márgenes de salida y entrada de rosca, los cuales serán calculados por el pro-gramador.

e) Se escribe la línea con el ciclo fijo y sus parámetros.f) Una vez mecanizado el ciclo fijo se anula éste y se vuelve al mecanizado del

resto de la pieza si lo hubiere.g) Fin de programa M30.

Datos a tener en cuenta para el mecanizado con ciclo fijo de roscado: Los pará-metros a tener en cuenta en un ciclo de roscado son todos aquellos que nos dan losdatos para el mecanizado de la rosca, como son:

• Punto de comienzo de la rosca dado en coordenadas X, Z.• Punto de acabado de la rosca dado en coordenadas X, Z.• Número de pasadas para profundizar el filete de la rosca (h : b).• Espesor del material a quitar en la pasada de acabado (a).• Paso de la rosca (P).• Ángulo de la cuchilla que debe de conocer el control (α).• Entrada de la rosca (e); es la distancia que necesita el control para coger el paso.

Salidas de la rosca (s).• De = Diámetro exterior de la rosca.• h = Altura del hilo de la rosca.• P = Paso.• α = Ángulo de la rosca.• La longitud total a programar para mecanizar la rosca será L + e + s.• La distancia de seguridad para el retorno de la herramienta y dar la pasada

siguiente es (c).• Cuando el desplazamiento de la herramienta cortando es hacia A la rosca será

a derechas y cuando el desplazamiento de corte es hacia B la rosca será aizquierdas. En la figura 4.4.1.18 se muestra la trayectoria de la herramientapara el roscado.

Figura 4.4.1.18. Trayectoria de la herramienta.

Ejemplo de mecanizado de una pieza con ciclo fijo de roscado: Queremos meca-nizar la rosca del croquis cuyas medidas son las acotadas. El programa lo hacemosen absoluto, y los datos para su mecanizado son:

• Ángulo de la rosca 60º, pues es una rosca métrica.• Altura del filete = paso 1,5 × 0,7 = 0,975 mm.• La rosca es a derechas y a la entrada y salida de rosca se les da un margen de 3 mm.• La retirada de la cuchilla para el retorno la establecemos en 2 mm.• El punto 0 de programación lo situamos en el eje de simetría de la pieza, W.• La herramienta de desbaste la situamos en el punto 5,5.• En este ejemplo la pieza la mecanizamos por la cara de arriba.

En la figura 4.4.1.19 se ven los datos para el roscado de una pieza por ciclo fijo.

Figura 4.4.1.19. Roscado con ciclo fijo.

N000 G90................................ Programación en absolutoN110 T2.2 S1500 F80 M03.... Condiciones de máquina para el desbasteN120 G92 X45 Z5 .................. Punto de partida N130 G00 X30 Z1 .................. Posición de corteN140 G01 Z-37....................... 1ª pasada de desbasteN150 G00 Z1 .......................... Retorno de la herramientaN150 G01 X26N160 Z-37............................... 2ª pasada de desbasteN170 X35 Z-49....................... Desbaste del conoN180 G00 Z1 .......................... Retorno de la herramientaN190 G01 X23 Z0................... Comienza el perfilado de la pieza y pasada de aca-

badoN200 X25 Z-1,5N210 Z-24N230 X23 Z-25,5



b

a

hc

S

α

LP

AB

α

e

∅35

∅22

M25

x150

2B3

1,53

AW

12 12 25



N240 X35 Z-49....................... Termina el perfiladoN250 G00 X45 Z5 .................. Herramienta al punto de partidaN260 T .................................... Llamada a la herramienta de roscadoN270 S500 .............................. Revoluciones para el roscadoN280........................................ Se escribe la línea del ciclo fijo de roscado según

máquinaN70 G00 X45 Z5 .................... Retirada de la herramienta al punto de partidaN80 M30................................. Fin de programa

4.4.2 La fresadora de control numéricoConociendo la fresadora universal, diremos que básicamente es la misma máqui-

na, a la cual se le incorporan los motores paso a paso y el controlador, el cual coman-da los motores de la máquina; éstos a su vez mueven los carros, que son los mismosque en la fresadora convencional llamados por coordenadas, siendo el carro longitu-dinal el eje X, el transversal el eje Y y el vertical el eje Z.

La fresadora de control numérico puede realizar todo tipo de mecanizados, y tieneprestaciones que las fresadoras convencionales no las pueden realizar, como son loscajeados circulares, roscados con macho, etc. Al poder interpolar los tres carros almismo tiempo, podemos mecanizar piezas con más facilidad, como es el caso delmecanizado de levas, superficies con curvas y arcos, etc.

Lo mismo que cualquier máquina de control numérico, hay que escribir el progra-ma correspondiente para que mecanice la pieza requerida.

A la hora de programar una pieza para ser mecanizada en este tipo de máquinadeberemos de tener en cuenta que tiene tres ejes y que el movimiento de rotación lolleva la herramienta y el de translación lo recibe la pieza.

Como en cualquier máquina, antes del mecanizado de la pieza físicamente, pode-mos simular el mecanizado teóricamente y ver la trayectoria y los desplazamientosde los carros en el ordenador con el fin de realizar correcciones si hubiere errores yevitar así roturas de herramientas o piezas inservibles.

Los puntos de la fresadora: Ya sabemos que la fresadora trabaja en el espacio, porlo que a la hora de programar trabajos habremos de tener en cuenta la posición de loscarros, las carreras de los mismos, posición de la herramienta y su longitud, etc. Enel dibujo vemos los puntos 0 de la máquina.

El punto M es el punto 0 de carros.El punto W es el punto 0 de programación de la pieza.El punto H es el punto 0 de herramienta (filo de la herramienta).

Los puntos de la fresadora los vemos en la figura 4.4.2.1.

El punto 0 de programación de pieza: Es el punto desde donde partimos a escri-bir el programa para el mecanizado de la pieza; ese punto lo establece el programa-dor y puede estar en cualquier parte de la pieza.

Generalmente se establece el punto 0 en el vértice del ángulo formado por las tresaristas de la pieza (W), con el fin de que las coordenadas X e Y se escriban en posi-tivo. Es un punto cómodo de empezar la programación de la pieza. El establecerloen otro lugar de la pieza, como el de la figura (W´), tiene la dificultad de tener queprogramar coordenadas en positivo y en negativo. Ver figura 4.4.2.2.

Punto de partida de la herramienta: La herramienta la hemos de tener fuera de lapieza antes de empezar el corte de material (figura 4.4.2.3), por lo que debemos deconocer el punto de partida de la misma, y ese punto tenerlo en cuenta a la hora dela programación de las carreras de los desplazamientos de la pieza. La cota L sueleser el diámetro de la fresa con la cual se va a trabajar, en este caso será L = 6 mm.Figura 4.4.2.3.

Figura 4.4.2.1. Punto 0 de la fresadora.

Figura 4.4.2.2. Puntos 0 de la pieza.

Figura 4.4.2.3. Punto de partidade la herramienta.

–x

H

w

M

+y+z

–y

+x

–x

–x

w

w’

+y+y

+z +z

+x

+x

L

–z–z

–y

–y

Fresadora de Control Numérico

Mecanizado de una pieza en fresadora: Realicemos un programa para el meca-nizado de la pieza del dibujo. Teniendo como punto 0 de programación el vértice dela pieza W, y utilizando una fresa de 6 mm de diámetro para realizar el ranurado,vamos a escribir un programa en absoluto que nos mecanice la ranura de la pieza dela figura 4.4.2.4. La herramienta partirá del punto H y cuando termine el mecaniza-do regresará al punto de partida.

Figura 4.4.2.4. Mecanizado de una pieza.

N50 G00 X94 Y 45 Z2 ..... La herramienta se queda a 2 mm sobre la superficie dela pieza

N060 G01 Z-3.................... La herramienta se sitúa en la profundidad de la ranuraN070 X15N080 Y5N090 X75N100 Y35N110 X30N120 Y15N130 X60N140 Y25N150 X45N160 G00 Z5....................... Terminamos el mecanizado y levantamos la herramientaN170 M30

Interpolación lineal: Es el movimiento de dos carros al mismo tiempo, de formaque al desplazarse den una trayectoria rectilínea, lo que aprovechamos para el meca-nizado de ángulos. Este tipo de programación lo podemos realizar tanto en incremen-tal como en absoluto, según le interese al programador.

Las coordenadas del punto de llegada se deberán programar en la misma línea detrabajo y con las funciones G00 y G01.

Para que la fresa nos siga la trayectoria del triángulo de la figura (ABC) desde elpunto W de programación y nos trace la hipotenusa con su ángulo correspondiente,veamos cómo tendríamos que escribir la línea de trabajo. Figura 4.4.2.5.

Programa en absoluto:N00 G00 X10 Y5 al punto AN10 G01 X30...... al punto BN20 Y30............... al punto CN30 X10 Y5......... al punto A

Programa en incremental:N00 G00 X10 Y5N10 G01 X20N20 Y20B30 X-20 Y-20



Figura 4.4.2.5. Interpolación lineal.

30

5–x

+y

AW

1030

B

C

5025

155

∅6

W15 30

4590

25

3



Programación y mecanización de arcos: El mecanizado de arcos en la fresado-ra se realiza interpolando los carros correspondientes al arco que se desea mecani-zar; el fundamento es el mismo que el del torno. Tenemos que emplear igual que enel torno las funciones G02 y G03.

G02 es la función que realiza la interpolación circular por la derecha; es decir, enel sentido de las agujas del reloj.

G03 es la función que realiza la interpolación por la izquierda; es decir, en senti-do contrario a las agujas del reloj.

Para mecanizar un arco tendremos que escribir la función correspondiente, elpunto de llegada de la herramienta y el centro del arco a mecanizar con las coorde-nadas I, J, K (coordenadas desde donde empieza la herramienta a mecanizar el arcoal centro del arco; pueden ser positivas o negativas).

Cuando tenemos que mecanizar círculos completos se deben de escribir dos líneas, cada línea mecanizará un arco de 180º.

MECANIZADO DE ARCOS

I Es la coordenada equivalente a la XJ Es la coordenada equivalente a la YK Es la coordenada equivalente a la Z

Figura 4.4.2.6. Mecanizado de ranuras.

25

8W10 25

6

Figura 4.4.2.7. Mecanizado de arcos.

P

50 A

3570

18

Ejemplo

Tenemos que mecanizar una ranura cuyas medidas y ángulo se represen-tan en la figura 4.4.2.6 del croquis.

Hacer un programa en absoluto para mecanizar la ranura pedida. Parti-mos del punto W (punto 0 de programación pieza).

N10 G90N20 G00 X10 Y8.... Herramienta al punto de inicioN30 Z-..................... La herramienta se clavaN40 X25 Y 25 ........ Herramienta al final ranuraN40 Z+.................... Herramienta por encima de 0

Ejemplo

Vamos a mecanizar el arco del círculo de la figura 4.4.2.7 con un radiode 18 mm al eje de simetría y la herramienta partirá del punto:

P (X = 0, Y = 0, Z = 0); le damos 2 mm de profundidad.1º - Llevamos la herramienta al eje de simetría del círculo, punto A. 2º - Mecanizamos el arco por la derecha, sentido horario.N10 G90N20 G00 X17 Y25N30 G01 Z-2N40 G02 X53 Y25 I18 J0N50 G02 X17 Y25 I-18 J0N60 Z0N70 G00 X0 Y0

Mecanizado de arcos distintos de 90º: Cuando tenemos que mecanizar arcos dis-tintos de 90º, el procedimiento a seguir es el mismo que en el mecanizado de arcosen el torno, tenemos que calcular los puntos de llegada de la herramienta en coorde-nadas comunes (X, Y, Z) y luego darle el valor del radio en coordenadas I, J, K desdeel punto de partida de la herramienta al centro del arco. Recordemos que las coorde-nadas I, J, K pueden tener valores negativos o positivos.

Los ciclos fijos en la fresadora de control numérico: Cuando escribimos pro-gramas con las funciones G00 (movimiento de carro rápido) y G01 (movimiento decarro a velocidad de corte) los programas se hacen muy largos y complejos; recorde-mos que esta máquina tiene tres ejes y los programas suelen ser más largos que en eltorno, y para simplificar los programas y evidentemente mejorarlos, existen unasfunciones que son específicas para la realización de determinados trabajos, comocajeados, taladrados, roscados, etc., y que en una sola línea de programación se esta-blecen todos los criterios de funcionalidad, de forma que cuando el controlador leedicha línea ejecuta el mecanizado propuesto en las condiciones establecidas.

Los ciclos fijos nos ayudan a simplificar cálculos y el método de programación,por lo que son cómodos y prácticos.

A continuación se expone una tabla con los ciclos fijos de la fresadora más comu-nes y sus aplicaciones.

Ciclo fijo de taladrado simétrico circular: Este ciclo de trabajo es muy em-pleado en la fresadora para cuando tenemos que mecanizar taladros que están situa-dos en el mismo eje de simetría del círculo.

Con gran aplicación en el taladrado de bridas, cribas, etc. Si le damos los datos al con-trolador de la máquina en las condiciones de que pueda leerlos, ésta ejecutará los tala-dros, realizándonos todos los cálculos requeridos para mecanizar el número de taladrospedidos y con los ángulos que necesitemos, sin que el programador tenga que calcularlos datos, por lo que es un ciclo que simplifica el trabajo de cálculo. En condiciones deuna programación convencional tendremos que programar tres líneas por agujero:

N..... Llevar la broca al centro del taladroN..... Realizar el taladro con G01N..... Retornar la broca fuera del agujero con G00Teniendo que repetir las mismas líneas tantas veces como número de agujeros a

realizar, por lo que se ve que escribir un programa de esta forma nos dará muchaslíneas de trabajo y nos ocupará mucha memoria, aparte de los cálculos a realizar parala posición de cada uno de los taladros a realizar en el círculo, cuyos ejes de sime-tría tendríamos que calcular.



CICLOS FIJOS DE LA FRESADORA

FUNCIÓN DEFINICIÓN APLICACIÓN

G81 Ciclo fijo de taladrado simétrico cir-cular

Empleado para mecanizar piezas en las que se tengan que realizartaladros simétricos con un diámetro determinado. Nos evita los cálculos de coordenadas.

G82 Ciclo fijo de taladrado simétricorectangular

Es un ciclo empleado cuando tenemos que realizar muchos taladroscuyas medidas sean iguales o simétricas.

G83 Ciclo fijo de taladrado profundo Se emplea para realizar taladros de cierta profundidad y que tenga-mos que hacer extracción de viruta para el desahogo de la broca.

G84 Ciclo fijo de roscado con machoSe emplea para roscar agujeros con macho. La máquina durante elproceso de roscado coge el paso y penetra el macho; cuando termi-na la rosca realiza la inversión y saca el macho de roscar.

G87 Ciclo fijo de cajeado rectangular Este ciclo es muy empleado en matricería, mecaniza cajas de geo-metría rectangular. Es un ciclo muy empleado y práctico.

G88 Ciclo fijo de cajeado circular

Ciclo empleado para el mecanizado de cajas cilíndricas, ajustes derodamientos, etc. Funciona lo mismo que el cajeado rectangular. Lamáquina debe de conocer el diámetro de la herramienta con la quetrabaja.



Datos a configurar en el programa:

a) La programación la podemos escribir en absoluto o en incremental.b) Función de taladrado simétrico circular G72.c) Indicación del centro del arco donde se insertan los taladros en coordenadas X, Y. d) Diámetro del círculo sobre el que se van a mecanizar los taladros.e) Cantidad de taladros a mecanizar en el círculo.f) Ángulo de los taladros (hay que indicarle el ángulo del último taladro a meca-

nizar).

N120 G72 X.... Y.... Al centro del círculo / Número de taladros /Ángulo / Diáme-tro del círculo.

Ejemplo de programa de taladrado simétrico circular: Vamos a realizar un pro-grama para mecanizar los taladros de la pieza del croquis abajo representada, cuyodiámetro de la circunferencia donde están los taladros mide 34 mm; el número detaladros a mecanizar es de 8. La profundidad del agujero supongamos que es de 5 mm. Ver figura 4.4.2.8.

El primer taladro a mecanizar es el A; por lo tanto, es donde tendremos la brocacuando empecemos el taladrado simétrico, y la programación de la pieza la tomamosdesde el punto W y la realizamos en absoluto.

Programación:

N080 G00 X0 Y0 Z10 ...... Punto 0 de programación WN090 G01 F ...................... Taladrado a velocidad de corteN100 G81 X28 Y25.......... (Coordenadas al primer taladro A) / Profundidad del

taladro Z-5 N110 G93 X45 y 25 ......... Indicación del centro de la circunferencia donde se

sitúan los taladros N120 A45 N7.................... Ángulo de taladro a taladro y número de taladros a

mecanizarN130.................................. Anulación del ciclo N140.................................. Resto del programa

Ciclo fijo para la mecanización de taladros simétricos rectangulares: Siempreque tengamos que mecanizar filas de taladros situados en el mismo eje de simetría,tenemos la posibilidad de realizarlos mediante un ciclo fijo, el cual realiza los cálcu-los adecuados facilitando la programación. Este ciclo es empleado en la mecaniza-ción de cribas o matrices que lleven taladros de forma simétrica rectangular. En estafunción, como cualquier otra, su misión fundamental es ahorrar líneas de trabajo ysimplificar la escritura del programa ahorrando memoria en el ordenador de lamáquina. Es uno de los ciclos más fáciles de programar.

Dependiendo del controlador que tengamos podemos definir el ciclo fijo con unafunción u otra, las más empleadas son la G74 y la G82. Ambas asientan prácticamen-te los mismos valores en la línea de trabajo.

Estructura del programa: En este ciclo hemos de tener en cuenta el número detaladros por fila a mecanizar, las condiciones de corte de la broca y definir el primertaladro a mecanizar.

Generalmente se establece el punto W (punto 0 de programación pieza) y a partirde ese punto se lleva la broca al primer taladro, desde el que se mecanizan el resto.Tendremos que escribir en la línea del ciclo el retorno de la herramienta para que rea-lice la salida de broca automáticamente. Ver los parámetros de programación en lafigura 4.4.2.9.

a) Se escribe el tipo de programación, si es en incremental o en absoluto.b) Se establecen las condiciones de máquina, r.p.m., avance, refrigeración, etc. c) Se establece el punto 0 de programación de la pieza. d) Se escribe la línea que define el ciclo con la función (hay que definir cuál es

el primer taladro a mecanizar en cotas X, Y).

Figura 4.4.2.8. Ciclo F. Taladrado circular.

∅34

∅6

w

2550

A17

Figura 4.4.2.9. T. simétrico rectangular.

wx

y

e) Una vez realizado el mecanizado se debe de anular el ciclo fijo.f) Se escribirá el resto del programa de mecanizado si lo hubiere.

Ejemplo de mecanizado de taladros simétricos rectangulares con ciclo fijo: Que-remos mecanizar los taladros de la pieza del croquis mediante la programación de unciclo fijo. La distancia de los taladros tanto en el eje X como en el eje Y es de 15 mm; supongamos que la profundidad es de 5 mm.

En la figura 4.4.2.10 tenemos el ejemplo de taladrado simétrico rectangular.

Figura 4.4.2.10. Ejemplo de T. simétrico rectangular.

Programa para el mecanizado:

N050 G90 / G91 ............... Programación en absoluto o incrementalN060 F... S.... T.... M. ....... Condiciones de máquinaN070 X0 Y0 Z5 ................ Punto 0 programación (W)N080 con función G82 / Centro del primer taladro X20 Y10 / Profundidad deltaladro Z-5 / Número de taladros en la fila N4N090 Anulamos el ciclo, generalmente G80N080 con función G74 / Centro del primer taladro X20 Y10 / Separación en X delos taladros X20 / Separación en Y de los taladros Y15 / Cantidad de taladros enX (4) / Cantidad de taladros en Y (3) N090 resto del programa de mecanizado

Ciclo fijo para el mecanizado de cajas rectangulares: Este ciclo fijo realiza elmecanizado de cajas cuya geometría es rectangular; las aplicaciones están tanto enmatricería de estampación como en matricería de inyección, y es uno de los trabajostípicos de las máquinas de control numérico.

El funcionamiento es muy sencillo, el ciclo consiste en darle al control los datospara la realización del mecanizado de un alojamiento de geometría rectangular conuna profundidad determinada, por lo que tendremos que conocer los datos del largoy del ancho de la caja a trabajar.

Estos vaciados de material se realizan con una fresa cilíndrica de dos labios concorte al centro, pues las fresas de cuatro labios no pueden realizar la penetración delmaterial por no llevar corte al centro.

La fresa la tenemos que situar en el centro de la caja a mecanizar, pues es dondeempieza el ciclo del mecanizado; empezará cortando en el centro de la caja y se iráensanchando lateralmente en el eje X e Y hasta alcanzar las cotas establecidas en elprograma. Dará una serie de pasadas en función de la profundidad de la caja, que seráestablecida por el programador, y la última pasada la podemos condicionar a quecorte poco material con el fin de que el pulido y acabado sea bueno. Ver figura4.4.2.11.

Generalmente la función empleada para la programación del ciclo fijo es la G87.Puede variar según el tipo de controlador la forma de darle los datos de la caja.

Estructura del programa: Para realizar el programa tenemos que calcular el largoy ancho de la caja, así como la profundidad que debe de tener. Sabiendo la profun-didad que tiene estableceremos la subdivisión de corte; es decir, la profundidad quepenetrará la fresa en cada una de las pasadas, con el fin de calcular el número de



1015

20 15

w



pasadas que la fresa tendrá que dar hasta llegar al fondo de la caja. Así como el mate-rial que tenemos que dejar de sobremedida con el fin de que en la última pasada serealice el afinado y pulido.

Figura 4.4.2.11. Cajeado rectangular.

Procedimiento a seguir para el mecanizado de cajeados:

a) Se escribe el tipo de programación, generalmente en absoluto.b) Se establecen las condiciones de máquina, r.p.m., avance, refrigeración, etc. c) Se lleva la fresa al centro de la caja.d) Se escribe la línea que define el ciclo con la función correspondiente según

controlador.e) La fresadora tiene que conocer obligatoriamente el diámetro de la fresa con la

cual se va a trabajar; si no es así no puede realizar los cálculos de despla-zamiento, y el control emitirá un error. El diámetro se lo daremos al control enel tablero de herramientas.

f) Una vez realizado el mecanizado se debe de anular el ciclo fijo con G80.

Programa:

N00. Condiciones de máquinaN10. Punto de partida de la herramienta N30. Coordenadas X, Y al centro de la cajaN40. G87 / Definición del ciclo de cajeado rectangularN50. Retirada de la herramientaN60. Anulación del cicloN70. Resto del programaN80. ...............

El ensanchamiento axial de la fresa C estará en función del diámetro de la fresa yno podrá ser superior a 3/4 partes de su diámetro.

La subdivisión de corte B estará en función del tipo de herramienta empleada y dela dureza del material a trabajar.

La fresa empezará el mecanizado del cajeado con G01 (velocidad de corte) unosmilímetros antes de la superficie de la caja, cota D, lo que conocemos como línea deseguridad.

Según el controlador la profundidad de la caja viene definida por la suma total dedistancias I = D + Z + Cota de superficie de pieza al fondo de caja.

En la figura 4.4.2.12 se ven las cotas que hay que tener en cuenta para posicionar lasherramientas y las que hay que dar al ordenador para mecanizar el cajeado rectangular.

C = 3D / 4 como máximo

P1

x

y

Po

∅

Figura 4.4.2.12. Cotas para el cajeado rectangular.

Ciclo fijo para el mecanizado de cajas circulares: Los cajeados circulares sontrabajos que se realizan con relativa frecuencia y es un ciclo muy cómodo, pues conél se mecanizan alojamientos circulares completamente regulares y a medida y pro-fundidades según nos interese, las cuales están establecidas de antemano.

Este tipo de trabajo no se puede realizar en máquinas fresadoras convencionales,pues para la realización de este modelo de trabajo necesitamos mover los dos carrosal mismo tiempo, el carro X (longitudinal) y el carro Y (transversal); las medidas dela caja las establece el programador mediante cálculos al respecto.

Las aplicaciones son para la mecanización de alojamientos de rodamientos o ejes.La máquina empieza el mecanizado siempre desde el centro de la caja (sitio dondese posiciona la herramienta antes del comienzo). La herramienta profundiza una cotaestablecida en programación (subdivisión de corte); alcanzada esta cota se desplazalateralmente cortando el material y realizando el cajeado propiamente dicho. Una vezque ha realizado el desbaste dará la última pasada a velocidad de acabado y con pocomaterial de corte con el fin de pulir la caja (el exceso de material para el acabado selo tenemos que dar en la programación y lo establece el programador). Una vez ter-minada la caja la herramienta vuelve a su posición de partida, que es el centro de lacaja. Figura 4.4.2.13.

Estructura del programa: En este ciclo, cuyas características de funcionamientoson las mismas que en el ciclo de cajeado rectangular, la máquina debe de conocerel diámetro de la herramienta con el fin de que el control pueda calcular el despla-zamiento axial, que tampoco debe de ser superior a C = 3D / 4 como máximo; si estecálculo es rebasado la máquina nos emitirá un error.

La herramienta debe de ser fresa de dos labios con corte al centro, con el fin deque corte el material en el centro de la caja.

a) Se escribe el tipo de programación, generalmente en absoluto.b) Se establecen las condiciones de máquina, r.p.m., avance, etc.c) Refrigeración, etc. d) Se lleva la fresa al centro de la caja (coordenadas X, Y al centro de la caja).e) Se escribe la línea que define el ciclo con la función correspondiente.f) Una vez realizado el mecanizado se debe de anular el ciclo fijo con G80.

Un programa lógico para mecanizar un cajeado circular es el siguiente:

N00. Condiciones de máquinaN10. Punto de partida de la herramienta N30. Coordenadas X, Y al centro de la caja



Figura 4.4.2.13. Cajeado circular.

C

y

K

IDZ

B

Línea filo herramientaLínea seguridad

Superficiepieza Z = 0

LC

0

∅

y

xW J



N40. Definición del ciclo de cajeado rectangularN50. Retirada de la herramientaN60. Anulación del cicloN70. Resto del programaN80. ...............

Ciclo fijo para la mecanización de taladros profundos: Este ciclo es práctica-mente el mismo que el del torno, pero para la fresadora es empleado para cuando tene-mos que mecanizar agujeros que sean muy profundos, pues sabemos que cuando rea-lizamos taladros muy profundos se nos plantea el problema de tener que sacar la brocavarias veces para desahogarla y limpiarla de virutas, con el fin de que mantenga el filolimpio y siga cortando material en condiciones de corte lo más óptimas posibles.

Si la broca no la sacamos del agujero la viruta cortada llega a embozarla aumen-tando el esfuerzo de corte y pudiendo llegar a romperla, por lo que esta operación desacar la broca de vez en cuando es fundamental y precisa. El proceso es el mismoque en el torno pero para fresadora.

Esta operación es la que realiza el ciclo fijo escrito con la función G83, el progra-mador calcula la penetración de la broca y a qué distancia de taladrado necesita rea-lizar una extracción de broca con el fin de que ésta se desahogue. Ver figura 4.4.2.14.

Z = Longitud a taladrara = Avance de penetración en cada extracciónL = Longitud a tener en cuenta; longitud de seguridad + diámetro de broca

Ajustes y toleranciasAjuste: Podemos definir un ajuste como la adaptación o el acoplamiento de dos

piezas entre sí, de forma que éstas puedan funcionar mecánicamente.

En ajuste llamamos eje o macho (según mecanismos) a la pieza que se aloja en unagujero o ranura, y hembra a la pieza que contiene el agujero o tiene mecanizadas lasranuras en donde se alojan o deslizan los ejes.

Tenemos varias formas de ajustar piezas entre sí, los llamados ajustes cilindros,que básicamente están formados por una hembra que contiene el agujero, y un eje elcual se aloja o desliza dentro del agujero, los cuales pueden ser de geometría redon-da o prismática. Figura 4.5.1. Ambas piezas se mecanizan por separado.

Otros modelos de ajustes son los llamados ajustes prismáticos, formados por unahembra que contiene la parte donde se aloja o desliza el eje pero que no es un agu-jero cerrado, y el eje que se desliza sobre la hembra el cual puede tener una geome-tría irregular y ajustarse sobre la hembra una parte del mismo, permaneciendo otraparte sin ajustar como indican las figuras 4.5.2 representadas.

Estos tipos de ajustes pueden llevar en una de las caras otros elementos mecáni-cos, como son las guías de los carros de las máquinas, las colas de milano, etc.

También tenemos los ajustes roscados, que son tornillos y tuercas cuya geometríacomo es sabido es una rosca, y el ajuste entre estas piezas requiere una atención espe-cial, pues como veremos en la verificación de roscas hay que medir el diámetromedio de la rosca para comprobar sus medidas.

Tolerancias: Cuando mecanizamos piezas tanto de forma unitaria o realizandograndes series, las tenemos que mecanizar por las medidas que nos ponen en los pla-nos, comprobando estas medidas con los aparatos adecuados al tipo de trabajo querealizamos, y considerando que la pieza está terminada cuando alcanza la medidaque el plano nos indica.

Por otro lado decimos que un ajuste funciona bien cuando las piezas que lo inte-gran están acopladas en él correctamente, con las medidas adecuadas y calculadas deantemano, en cuya fabricación se cumplen las cotas que figuran en los planos.

4.5

Figura 4.4.2.14. Taladrado profundo.

Figura 4.5.1. Ajuste cuadrangular.

Figura 4.5.2. Ajustes de geometría prismática.

Hembra

Hembra

Eje

Eje

Ajuste cilíndrico

LZa a

a

Durante la fabricación de piezas intervienen una serie de parámetros, como son:

Estos parámetros no siempre funcionan al cien por cien de fiabilidad, pues debe-mos de tener en cuenta los errores imputables a los operarios, fatigas, cansancio,repetibilidad, etc. Errores imputables a las máquinas, cogen holgura y se desgastanperdiendo calidad de mecanizado, trabajando en grandes series las herramientas sedesgastan en la punta sacando mayor medida, etc.

Los equipos y aparatos de medida también tienen sus errores por desgaste y enocasiones por difícil visión, etc. Y no nos olvidemos de los materiales, que no siem-pre trabajamos las mismas aleaciones y durezas, por lo que su comportamiento no esel mismo, aparte que durante su mecanizado generan calor y sufren dilataciones.

Por todo esto, y analizando estos parámetros, tenemos que ante la imposibilidadde dejar una pieza completamente a una medida exacta es por lo que tenemos las lla-madas tolerancias.

Distinguimos varios tipos de tolerancias, las cuales veremos después de comentarlos errores de medida.

Tolerancia de fabricación “UNE 1120”: La podemos definir como la diferenciade medida que hay entre la pieza físicamente mecanizada y la medida exacta quesegún el plano debe de tener. Errores admisibles en la fabricación de las piezas.

Es el margen de medida que tenemos para que una pieza podamos mecanizarla ysea válida para su montaje y funcionamiento.

Por lo tanto, en los planos se nos acotan unas medidas máximas y unas mínimas(tolerancia), las cuales debemos de cumplir durante su mecanizado y asegurarnos deque la medida final de la pieza sea aceptable; es decir, esté entre los límites máximosy mínimos marcados por el plano.

En la figura 4.5.3 se representan las medidas que una pieza puede tener (agujero y eje).

Figura 4.5.3. Tolerancias de fabricación.

Veamos cómo se define una tolerancia:

Medida nominal: Es la medida determinada; es decir, la medida base que debe detener la pieza calculada en el plano y representada en el mismo.

Medida máxima: Es la máxima medida que puede tener la pieza para que sea váli-da para su montaje. Es la medida nominal más la medida por exceso marcada por latolerancia que pueda tener la pieza.

Medida mínima: Es la mínima medida que puede tener la pieza para que sea váli-da para su montaje. Será la medida nominal menos la medida por defecto que puedetener la pieza.

• Los operarios que intervienen en su manipulación• Las máquinas que entran a formar su mecanizado• Los aparatos de medida que comprueban dichos mecanizados• Los materiales

TIPOS DE TOLERANCIAS• Tolerancias de fabricación• Tolerancias de rugosidad• Tolerancias geométricas



JuegoTolerancia

Aprieto

D. m

ínim

o

D. m

áxim

o



Tolerancia: Es la diferencia de medida entre la máxima y la mínima que puedetener la pieza. Margen entre el cual se encuentran las piezas mecanizadas para quesean válidas para el montaje.

Aprieto: Es cuando el eje tiene mayor medida que el agujero. También cuando elagujero es de menor diámetro que la medida del eje.

Juego: Es cuando el eje tiene menor medida que el agujero. También cuando elagujero es mayor que el eje.

Cota: Es la medida que se nos indica en el plano de la pieza, y que una vez meca-nizada dicha pieza debe de tener. Medida comprendida entre las que indica el planopara que dicha pieza sirva para el montaje. Veamos un ejemplo con el plano de lapieza del dibujo (ver figura tolerancia 4.5.4). La medida que nos indica el plano es 50 + 0,4 y 50 – 0,4. Las medidas válidas para que la pieza sea buena serán:

Medida nominal, 50 mm de diámetro

Medida máxima que puede tener 50 + 0,4 = 50,4

Medida mínima que puede tener 50 – 0,4 = 49,6

La tolerancia es de 50,4 – 49,6 = 0,8

De tal forma que una vez mecanizada la pieza si cuando la medimos las medidastomadas están comprendidas entre 49,6 y 50,4 las piezas serán válidas para el montaje.

Si por el contrario las medidas están por encima de 50,4 o por debajo de 49,6 lapieza se dice que está fuera de márgenes (fuera de tolerancia) y no será válida parael montaje.

En un agujero si el diámetro es más pequeño de medida que la pedida en el plano,la pieza la podremos recuperar, pero si la medida que comprobamos está por encimade la medida máxima la pieza no se puede recuperar.

Con el eje pasará al contrario, si un eje tiene una medida mayor de la establecida,dicho eje lo podremos recuperar, pero si tiene una medida más pequeña de lo esta-blecido el eje será irrecuperable.

Escala de tolerancias (línea cero 0): Para determinar las tolerancias que necesi-tamos emplear y aplicar a cada una de las piezas que tenemos que montar en losmecanismos para que éstos funcionen de forma óptima, y de una forma seria garan-tizar el repuesto y el intercambio de piezas aunque sean mecanizadas por distintosfabricantes tenemos las escalas de tolerancias.

Estas escalas son representadas en un eje y van desde la a a la z, siendo la línea hla línea 0 por estar en el valor de la cota nominal de la pieza a fabricar.

Si observamos el dibujo del eje tendremos que las letras que van por debajo de lah serán las que representan para el eje menor medida; por lo tanto, serán las toleran-cias de holgura para el diámetro del eje, pues cuanto más se aproxime la medida a laletra a tendremos mayor holgura. Siendo tolerancia de apriete para el eje las letrasdesde la h a la z, cuanto más nos acerquemos a la letra z, más medida tendrá el eje(mayor diámetro); por lo tanto, tendremos un ajuste de mayor apriete. Figura 4.5.5.

Figura 4.5.5. Escala de tolerancias para el eje.

Para los agujeros aplicamos la misma escala de tolerancias, de la letra A a la Z,siendo también la letra H la que determina el ajuste de apriete u holgura.

Figura 4.5.4. Acotación de la tolerancia.

50±

0,4

(Aprieto) Línea cero

(Juego)

D. n

om

inal

a

j k mnpr s t u xy z

bcde f gh

En el caso de los agujeros tendremos que las tolerancias indicadas con letras pordebajo de la H hasta la Z serán de menor diámetro, y por lo tanto serán ajustes deapriete. Los agujeros indicados con letras por encima de la H hasta la letra A seránde mayor medida y por lo tanto serán ajustes de juego. Figura 4.5.6.

Figura 4.5.6. Escala de tolerancias para el agujero.

Designación de las tolerancias: Con el fin de identificar las tolerancias quecorresponden a los ejes y las que corresponden a los agujeros, éstas se representaránde la siguiente forma:

A los ejes se les designan las letras minúsculas, de tal forma que todos los ajustesque tengan asignadas letras de la a a la h serán ajustes con juegos, y todos los ejesque tengan asignadas letras de la h a la z serán ajustes con apriete.

A los agujeros se les asignan las letras mayúsculas, de tal forma que los que ten-gan asignadas las letras de la A a la H serán juegos y los que tengan asignadas lasletras de la H a la Z serán aprietes. La línea 0 es la que pasa por el campo medio delas medidas de las tolerancias

Calidad de la tolerancia: Las tolerancias se clasifican en calidades, obteniéndo-se una calidad para cada tipo de trabajo según las características que ésta tenga.

La tolerancia será más fina cuanto más calidad tenga el trabajo a realizar; no se lepuede dar la misma tolerancia a un aparato de medida (calibre) que a una pieza queno va ajustada en ningún sitio.

El sistema de tolerancias ISA ha determinado 16 calidades, las cuales se enumerandel 1 al 16 y según la importancia del trabajo a realizar se le asignará la calidad de tole-rancia y a cada calidad se le asignarán también las unidades de tolerancia en micras.

En el anexo de tablas están las tablas de tolerancias con el fin de poder rea-lizar cálculos de medidas.

Tenemos que mecanizar un ajuste cuyo agujero tiene una medida de 90 mm de diámetro y su tolerancia es de F8, y el eje que tenemos que ajustar tieneuna medida de 90 mm de diámetro y una tolerancia de h9. Veamos la figura 4.5.7 ysus características.

Por lo tanto tendremos que el agujero medirá de 90 +0,036+0,090

La medida máxima del agujero será 90 + 0,090 = 90,090Y la medida mínima que puede tener el agujero será 90 + 0,036 = 90,036Y la tolerancia del agujero es = 0,054 mm

Problema

Nota

CALIDADES DE TOLERANCIA

Calidad Unidades en micras Aplicaciones

1 – 2 – 3 – 4 5 Para calibres y aparatos de medida y precisión.

5 7 Para piezas que requieren mecanizados de precisión y máxi-ma calidad.

6 – 7 10-16 Para piezas que tengan que ser fabricadas con una buenaprecisión.

8 – 9 25-40 Para piezas convencionales.

10 – 1112 a 16

64-100100-800

Para piezas y fabricados mecánicos que no requieran gran-des precisiones.



D. n

om

inal

(Aprieto)

Línea cero(Juego)A

JKMNPRSTUVXYZ

BCDEFGH

Figura 4.5.7. Cálculo de la tolerancia.

∅90

F8

∅90

h9



Tendremos que serán validas todas las piezas cuyo agujero esté comprendido entre90,036 y 90,090 mm. No serán validas las piezas que estén fuera de estas medidas.

En el eje según la tolerancia de h9 tendremos que 90 0,0–0,087

Por lo que la medida máxima del eje será 90 – 0,0 = 90,00.Y la medida mínima estará en 90 – 0,087 = 89,913.Con lo que la tolerancia del eje será = 0,087.Por lo que respecta al eje tendremos que serán válidos todos aquellos ejes cuya

medida esté comprendida entre 89,913 y 90,00 mm. Todas aquellas piezas que esténfuera de estas medidas serán inservibles.

La mínima holgura o máximo aprieto lo tendremos según los cálculos siguientes:Agujero con el mínimo diámetro 90,036.Eje con el máximo diámetro.. 90,000............. Holgura mínima = 0,036 mm.La máxima holgura o mínimo aprieto lo tendremos según:Agujero con el máximo diámetro ... 90,090.Eje con el mínimo diámetro....... 89,913.Holgura máxima = 0,177 mm.

Tolerancias de rugosidad:Este tipo de tolerancia entra dentro de las tolerancias de fabricación, pero en vez

de indicarnos los márgenes de medida máxima y mínima del mecanizado de unapieza, las tolerancias de rugosidad nos indican el grado de acabado que tiene quetener la superficie de la pieza que mecanizamos, la cual nos indica también la máqui-na con la cual tenemos que trabajar dicha superficie a mecanizar. Esta rugosidad esmuy importante conocerla, especialmente para los ajustes (ver Unidad Temática Nº 1. Acotación de las rugosidades y signos de mecanizado).

Por muy lisa que queramos dejar una superficie siempre tendrá una rugosidad, lacual medimos con un aparato llamado rugosímetro, y en base a esa medición podre-mos decir que la superficie es basta o fina.

La rugosidad de la superficie de las piezas la medimos en micras. Llamamos Rt ala medida entre el pico más alto y el pico más profundo sobre la superficie de lapieza. Ver dibujo crestas de rugosidad.

Generalmente el valor de rugosidad que se da es la media aritmética de la rugosi-dad de la superficie de la pieza a valorar y se denomina por Ra (rugosidad media).

El grado de acabado de una superficie lo representamos en los planos con el finde que se sepa qué proceso de mecanizado requiere esa superficie, e incluso el tipode herramienta y avance de la máquina que va a intervenir en el acabado de la pieza.

Se representa mediante una simbología normalizada, según se ve en la figura.

Crestas de rugosidad.

RtRa

RUGOSIDAD

Valores de Rt en micras Mecanizado Clase de rugosidad

Rt hasta 100 Piezas acabadas a máquina con poca pasada y avance.

Ra Nº

50 12

Rt hasta 50 Piezas rectificadas con grano medio.25 11

12,5 10

Rt hasta 6,3 Piezas rectificadas con grano fino.6,3 9

3,2 8

Rt hasta 1 Piezas lapeadas.1,6 7

0,8 6

ab

c

indicándose en a el tipo de mecanizado a realizar en la superficie de la pieza (con o sinarranque de viruta), en b se indica el tipo de mecanizados especiales o tratamientos espe-ciales (cromado, zincado, etc.), en c se indica la rugosidad de la superficie en micras.

Tolerancias geométricas UNE 1121:

Son las tolerancias que nos definen la geometría de la pieza que se ha fabricado ylos márgenes admisibles de esa geometría, pues la pieza en cuestión puede tener lasmedidas del plano pero tener distorsionada la geometría de la pieza. También se llamantolerancias de posición, pues nos indican la posición de las piezas en los montajes.

Por ejemplo ver las piezas representadas en la figura 4.5.8.

La figura A nos define el contorno del cuadrado y la tolerancia que debe de tenerel paralelismo de las caras.

La figura B nos muestra un cilindro que admite una flexión según la toleranciaindicada.

La figura C muestra una pieza con dos cilindros de distinto diámetro y las caras ay b deben de estar paralelas; la tolerancia nos indicaría el paralelismo de las caras.

La figura D nos muestra un agujero el cual puede admitir una concentricidad sobreel centro del eje de simetría.

Estas tolerancias llamadas geométricas se indican con unos cuadrados yuxtapuestosen los que se insertan los símbolos y datos de las tolerancias a determinar. En el primercuadrado se indicará la propiedad a la que se refiere la tolerancia (paralelismo, tangen-cia, concentricidad, etc.), en el segundo cuadrado se indica la tolerancia, y en el cuadra-do siguiente se indicará el elemento de referencia que implica la tolerancia.

Símbolos de las tolerancias geométricas. Las piezas que se montan en el taller sonmuy variadas y como se sabe las geometrías que tienen pueden ser muy complejas,para definir la tolerancia de una geometría determinada y saber a qué parte o partes dela pieza nos referimos tenemos una serie de símbolos que nos indican la parte y geo-metría de la pieza a verificar, cuyos símbolos se expresan en el cuadro abajo expuesto.

TABLA DE SÍMBOLOS PARA INDICAR LAS TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

Tolerancia Indicada Símbolo Tolerancia Indicada

Rectitud Una línea recta nos indica la rectitud de la cara deuna pieza

Planitud El rombo nos indica la planitud que debe tener unacara.

Paralelismo Dos líneas paralelas indican paralelismo entre caras.

Inclinación Un ángulo nos indica la inclinación que debe teneruna cara.

Redondez Un círculo nos indica la redondez, ovalización.

Excentricidad Nos indica la excentricidad.

Perpendicularidad Una T invertida indica la perpendicularidad de doscaras.

Posición Indica la tolerancia de posición.

Simetría Indica la simetría.

Paralelismo cilíndrico Este símbolo nos indica el paralelismo cilíndrico.

Indica el elemento de referenciaIndica el valor de la tolerancia

Indica la propiedad de la tolerancia, en este caso es perpendicular

0,05 B



Figura 4.5.8.

45

44,90

Fig. A

∅17

,90

∅18

Fig. B

ab

Fig. C

a

Fig. D

b



El elemento de referencia. Llamamos elemento de referencia a la parte de la piezasobre la cual determinamos la tolerancia, como puede ser una arista, una superficieo la perpendicularidad de los planos de una pieza.

Los elementos de referencia se designan por letras mayúsculas que irán dentro delcuadro que indica la tolerancia, a cada elemento se le designa una letra mayúsculadistinta.

En la figura 4.5.9 tenemos un cilindro en el que la tolerancia geométrica acotadanos está indicando la excentricidad que pueden tener los diámetros d y D.

En la figura 4.5.10 tenemos un casquillo cuyo diámetro interior debe tener lascaras paralelas con una tolerancia de 0,02 mm. según indica la cota.

En las figuras 4.5.11 tenemos la forma de acotar la tolerancia del paralelismo entrecaras, en este caso tenemos que la deformación del paralelismo entre las caras que nosindican las flechas no puede exceder de 0,03 mm. Ver las dos formas de acotación.

En la figura 4.5.12 tenemos un cilindro donde está acotada la tolerancia de la per-pendicularidad entre las caras mecanizadas, el cilindrado y el refrentado. (Obsérve-se el signo de perpendicularidad).

En la figura 4.5.13 tenemos un taladro cuya perpendicularidad con el fondo delmismo no puede exceder de la tolerancia indicada, que en este caso es de 0,1 mm.

Indicación del máximo material. Cuando tenemos que realizar montajes de piezas,independientemente de la tolerancia de fabricación que nos da como sabemos lastolerancias de la fabricación de la pieza, tenemos la tolerancia llamada de máximomaterial, la cual nos permite establecer las medidas máximas que deben tener las pie-zas respecto a su geometría para que las podamos montar, garantizando así las con-diciones de montaje, como pueden ser las cotas de distancias, cotas de perpendicu-laridad, distancias entre ejes, etc.

La indicación del máximo material se indicará con una M metida en un círculo yse pondrá en la misma casilla que la tolerancia. Ver figura 4.5.14.

Verificación dimensional y geometríaSe conoce con el nombre de verificar a la comprobación de piezas, teniendo en

cuenta sus medidas, ángulos, roscas, sus acabados y todos aquellos parámetros queentran a formar el buen funcionamiento de la misma, desechándose las piezas que nocumplen las características de los planos, las cuales no pasan a montaje, lógicamen-te, y aceptando aquellas que cumplen sus especificaciones.

No siempre es fácil verificar piezas, pues además de que hay que tener unos cono-cimientos de metrotecnia y laboratorio metalográfico, también debemos de disponerde las herramientas y accesorios adecuados.

En el dimensionado, cálculo de cotas y medidas en las piezas del taller del tipocónico, esférico, etc., así como en los cálculos a realizar para obtener los programasen el mecanizado de piezas por control numérico, como hemos visto anteriormente,tenemos que emplear en muchas ocasiones conceptos geométricos y matemáticos, yes por lo que antes de calcular y verificar las piezas propuestas en este capítulovamos a recordar los conceptos que más nos pueden interesar a la hora de verificar,calcular y comprobar piezas.

Triángulos semejantes: Se dice que dos triángulos son semejantes cuando tienensus ángulos iguales y sus lados homólogos proporcionales. En el cálculo de arcos yradios empleamos con relativa frecuencia el cálculo de triángulos (figura 4.6.1)semejantes para obtener los datos que nos interesan.

Razón de semejanza: Se llama razón de semejanza al cociente de dos lados homó-logos.

4.6

Figura 4.5.9.

Figura 4.5.10.

Figura 4.5.11. Acotación del paralelismo de caras.

Figura 4.5.12. Acotación de perpendiculares.

Figura 4.5.13. Perpendicularidad del agujero.

0,03 BB

B

B0,1

Figura 4.5.14. Indicación de la T de máximo material.

0,03

B B0,03

0,5 M

A

D d

A

A

A

0,02

0,01

Dos triángulos son semejantes cuando:Tienen dos lados iguales.Tienen un ángulo igual y los lados que lo forman proporcionales.Tienen sus tres lados proporcionales.

Calcular los datos del triángulo OAB, sabiendo que OB = 32 mm yconociendo los datos del triángulo pequeño OA´ = 15 mm y OB´ = 17 mm.

OA AB 32----------------- = ----------------- = -----------------

15 A’B’ 17

Despejando y calculando lo que nos interesa tenemos que:

OA = (15 × 32) / 17 = 28,23 mmA´B´ = (15² + 17²) = 22,67 mmAB = (22,67 × 32) / 17 = 42,67 mm

Triángulos rectángulos (teorema de Pitágoras):

Triángulo rectángulo es el que tiene un ángulo recto (ángulo A = 90º). Este teore-ma es el que nos calcula los lados del triángulo rectángulo, cálculos muy empleadosen el control numérico, especialmente en el mecanizado de conos y de arcos. Suenunciado dice que la hipotenusa al cuadrado es igual a la suma del cuadrado de loscatetos. Figura 4.6.2.

Calcular la hipotenusa CB del triángulo rectángulo de la figura, cuyoslados miden CA = 15 mm y AB = 32 mm.

Aplicamos la fórmula y tenemos que a = b² + c²

a = 32² + 15² = 35,34 mm

Calcular la altura h del triángulo de la figura 4.6.3 ABC equilátero delado igual a 85 mm.

a = 85m = 85 / 2 = 42,5h² = a² – m² h² = 85² – 42,5² = 73,61 mm

Problema

Problema

Lados Ángulos

a² = b² + c² A+ B + C = 180º

b² = a² – c² A = 90º

c² = a² – b² B = 180º – (A + C)

C = 180º – (A + B)

Problema

AB OA OB--------------= --------------= -------------- A’B’ OA’ OB’



Figura 4.6.2. Triángulo rectángulo.

ab

cAB

C

a2 = b2 + c2

Figura 4.6.3.

A

B

C

ah

mn

Figura 4.6.1. Triángulos semejantes.

A

A’

O B’ B

Razones trigonométricas: Cuando no podemos calcular los lados de un triángulorectángulo por el teorema de Pitágoras nos valemos de las razones trigonométricas,que nos relacionan el ángulo con los lados del triángulo, siendo éstas las siguientes:

Seno del ángulo α = AB / OACoseno del ángulo α = OB / OATangente del ángulo α = AB / OBSecante del ángulo α = OA /OBCosecante del ángulo α = OA / OACotangente del ángulo α = OB / AB

Tenemos el triángulo de la figura 4.6.5. Hallar las razones trigonomé-tricas del ángulo α y el valor del triángulo de la figura cuyos lados miden a = 60 mm,b = 36 mm y c = 48 mm.

Sen α = CA /BC; Sen α = 36 / 60 = 0,6 = 36º 52´

Cos α = BA / BC; Cos α = 48 / 60 = 0,8 = 36º 52´

Tang α = CA / BA; Tang α = 36 / 48 = 0,75 = 36º 52´

Solución de triángulos rectángulos:Aplicando los datos de razones trigonométricas vistos anteriormente tenemos que

los lados y ángulos de un triángulo rectángulo (figura 4.6.6) podemos resolverlos através de:

a = c / sen del ángulo Ca = b / cos del ángulo Bb = c × tang del ángulo Bb = a × sen del ángulo Bb = a × cos del ángulo Cc = a × sen del ángulo Cc = a × cos del ángulo B c = b × tang del ángulo C

Solución de un triángulo rectángulo conociendo el ángulo α, y un cate-to. Calcular los lados OA y OC del triángulo OAC sabiendo que el ángulo α = 30º yel lado AC = 13,8 mm.

En la figura 4.6.7 aplicamos los conceptos trigonométricos para la solución detriángulos rectángulos y tenemos:

Sen α = AC / OACos α = OC / OATang α = AC / OC

Para calcular el lado OA aplicamos la fórmula sen α = AC / OA; aplicamos datosy nos queda:

13,8 13,8Sen 30º = ----------------- ; despejando y calculando tenemos OA = ----------------------- = 27,6 mm.

OA sen 30º

Para calcular el lado OC aplicamos la fórmula tang α = AC / OC; aplicamos datosy nos queda:

13,8 13,8Tang 30º = ----------------- ; despejando y calculando tenemos OC = ------------------------ = 23,90 mm.

OC tang 30º

Problema

Problema



Figura 4.6.4. Razones trigonométricas.

Figura 4.6.5.

Figura 4.6.6.

Figura 4.6.7.

M

RO

N

AH

PB

α

r

––

C

B A

ab

c

α

C

BA

ab

c

O

A

C

α

Solución de un triángulo cualquiera:

Cuando tenemos que resolver un triángulo cuyos lados no son iguales y no tieneningún ángulo recto (véase el de la figura) trazamos la altura h dividiendo el trián-gulo en dos triángulos, de forma que podamos tomar un ángulo recto. Procedemosde la siguiente forma:

Tenemos el triángulo ABC y lo dividimos en dos triángulos, el ABN y el BNC, loscuales tienen un ángulo recto, y a continuación procedemos a resolver como si detriángulos rectángulos se tratara. Ver figura.

Calcular los lados y el valor de los ángulos del triángulo de la figura(ABC) sabiendo que el ángulo C = 24º y el lado a = 65 mm. Figura 4.6.7.A.

Cálculo del lado BN = a la altura

Sen α = BN / a; despejando BN = sen 24º × 65 = 26,43 mm

El ángulo ß = 180º – (90º + 24º) = 66º

Calculamos el lado NC por el teorema de Pitágoras, siendo NC² = BC² – BN²

NC² = 65² – 26,43²; NC = 59,38

Por triángulos semejantes calculamos el triángulo ABN semejante al BNC cuyarazón de semejanza es:

AB BN AN AB 26,43 AN ------------- = ------------- = ------------- , siendo ------------- = ------------------ = -------------BC NC BN 65 59,38 26,43

y operando tenemos que:

El lado AN = (26,43 × 26,43) / 59,38 = 11,76

El lado BA² = (BN² + AN²); BA = 28,52

El ángulo tang (B – ß) = AN / BN; tang (B – ß) = 11,76 / 26,43 = 24º

Valores de los lados del triángulo pedido: c = 28,52; a = 65,00; b = 10,74 + 59,38= 71,14

Valores de los ángulos del triángulo pedido: C = 24º; B = 24º + 66º = 90º; A = 180º – (24º + 90º) = 66º

Comprobación del ángulo A: sen A = 26,43 / 28,52 = 68º

Solución de triángulos cualesquiera conociendo sus tres lados sin conocer losángulos:

En ocasiones se nos plantea tener que resolver triángulos de lados cualquiera (norectángulos) en los cuales conocemos los tres lados pero no conocemos el valor delos ángulos. En este caso descomponemos el triángulo en dos triángulos rectángulosy calculando la altura h, procedemos a calcular el valor de los ángulos.

Tenemos el triángulo ABC, el cual descomponemos en dos triángulos el ABD y elBDC (ver figura 4.6.8).

En el triángulo ABD tenemos que la altura h² = c² – n²

En el triángulo BDC tenemos que la altura h² = a² – (b – n)², por lo que tenemosque c² – n² = a² – (b – n)²

c² – n² = a² – b² – n² + 2bn

2bn = c² – n² – a² + b² + n²; 2bn = c² – a² + b²; despejando n tenemos que n = (c² – a² + b²) / 2b

Problema



Figura 4.6.8.

Triángulo ABC

Triángulo ABD

Triángulo BDC

B

c

A

ρh

βa

D

D

n mb

αC

ε

B

hβ

a

mb

αC

B

c

A

ρh

β

Dn

ε

Figura 4.6.7.A.

A

B

C

a

hc ρ

b

α

β

N



Siendo el lado b = m + n, el lado m será m = b – nUna vez obtenidos los lados m y n procedemos a calcular los ángulos.Los ángulos del triángulo BDC serán:Coseno α = m / aÁngulo β = 180º – (D + C)Los ángulos del triángulo ABD serán:Coseno ε = n / cÁngulo ρ = 180º – (D + e)

Calcular los ángulos del triángulo ABC cuyos lados son a = 130, b = 160 y c = 64.

Aplicamos la fórmula y tenemos n = (64² + 160² – 130²) / (2 × 160) = 39,98m = b – n; b = 160 – 39,98 = 120,01Ángulo α = 120 / 130 = 22º 36Ángulo β = 180º – (90º + 22º 36´) = 67º 24´Ángulo ε = 39,98 / 64 = 60ºÁngulo ρ = 180º – (90º + 60º) = 30ºLos ángulos pedidos son A = 60º; B = 30º + 68º = 98º; C = 22º

Teorema del seno: El teorema del seno es aplicado para la solución de problemas de triángulos rec-

tángulos teniendo en cuenta que:Que en el triángulo BDC el seno del ángulo α = h / a, y despejando nos queda

h = sen α × a.Y en el triángulo ABD (figura 4.6.9) el seno del ángulo ε = h / c, y despejando nos

queda h = sen ε × c.Siendo el ángulo ε = A y el α al C tenemos que, sen α × a = sen ε × c y ponién-

dolos en forma de igualdad nos queda:a b c------------------ = ------------------ = ------------------

sen A sen B sen C

Conociendo el lado b = 110 mm y los ángulos A = 40º y C = 52º deltriángulo ABC, calcular la dimensión de los otros lados y la superficie del mismo.Ver la figura 4.6.10.

A + B + C = 180ºB = 180 – (A + C); B = 180 – (52 + 40) = 92ºAplicando el teorema del seno:

a b c a 110 c------------------ = ------------------ = ------------------ ; -------------------- = -------------------- = --------------------sen A sen B sen C sen 40º sen 92º sen 52º

a = (sen 40º × 110) / sen 92º = 70,74 c = (110 × sen 52º) / sen 92º = 86,73El valor del ángulo α = 180 – (90 + 52) = 38ºh = cos α × a; h = 0,788 × 70,74 = 55,74La superficie es S = (b × h) / 2; S = (110 × 55,74) / 2 = 3.065 mm² = 60,65 cm²

Problema

Problema

c2 + b2 – a2

n = ------------------------------2b

Figura 4.6.9.

Figura 4.6.10.

B

c

A

ρh

βa

Dn m

b

αC

ε

B

c aαh

Db

A C

Teorema del coseno: En todo triángulo rectángulo tenemos que la hipotenusa alcuadrado es igual a la suma del cuadrado de los catetos, y que un cateto al cuadradoes igual a la hipotenusa menos el otro cateto al cuadrado.

En el triángulo ABC (figura 4.6.11) tenemos que c² = h² + n².En el triángulo BDC tenemos que h² = a² – m², pero como n² = (b – m)² o también

n² = b² – 2bm + m².Sustituyendo en el triángulo ABD h por su valor, y n por el suyo nos queda que:

c² = a² – m² + b² – 2bn + m², simplificando nos queda c² = a² + b² – 2bn, y sabiendo que el coseno del ángulo α = n / c, despejando n = cos α × c y susti-

tuyendo nos queda que:

Calcular los lados y ángulos del triángulo ABC sabiendo que el lado c = 40, el a = 20 y la altura h = 15.

m² = a² – h²; m² = 20² + 15²; m = 13,22n² = c² – h²; n² = 40² – 15²; n = 37,08b = m + n; b = 13,22 + 37,08 = 50,30Aplicando el teorema del coseno tenemos que:c² = a² + b² + 2ba coseno C, que despejando el coseno queda:

a² + b² – c² 20² + 50,30² – 40²cos C = --------------------------------- = ---------------------------------------------------- = 48º 37´

2ab 2 × 20 × 50,30a² = c² + b² – 2cb coseno A, que despejando el coseno queda:

c² + b² – a² 40 + 50,30² – 20²cos A = ----------------------------------- = --------------------------------------------------- = 22º 10´

2ac 2 × 40 × 50,30 El ángulo B = 180 – (48º 37´ + 22º 10´) = 109º 53´

Calibres fijos: Los calibres fijos son aparatos de verificación que se emplean paracomprobar grandes series de piezas, pues éstos solamente sirven para comprobar unamedida concreta con su tolerancia.

Cuando tenemos que comprobar (verificar) grandes series de piezas, como porejemplo la medida interior de un casquillo, no podemos medir con un pie de rey o unImicro, pieza a pieza, pues esta operación es buena, pero muy lenta, con lo cual eltiempo que tardaríamos en comprobar esta medida, nos elevaría el coste del casqui-llo de forma que no lo haríamos competitivo.

Entonces es cuando entramos a verificar con los calibres fijos, comprobando sola-mente la medida del interior del casquillo de una forma rápida y pieza a pieza, estiman-do las piezas que nos valen y desestimando las piezas que están fuera de la medida.

El sistema está en construir un calibre por un extremo con una medida de un diá-metro fijo, el cual entrará en el agujero del casquillo, y por el otro extremo darle alcalibre una medida mayor de forma que no pueda entrar en el agujero del casquillo.

Los calibres fijos más comunes son los llamados de herradura (figura 4.6.12) paracomprobar medidas de exterior, y los llamados calibres tampón o cilíndricos paracomprobar medidas de interior.

Las diferencias de medida del calibre de la parte que pasa y de la que no pasa,(figura 4.6.13) son las tolerancias que debe de tener el diámetro del casquillo (medi-das entre las que el casquillo mecanizado es válido para montaje).

Este sistema de verificación es rápido y fiable, tiene el inconveniente de que no nosdice la medida real que tiene la pieza, pero nos dice la pieza que vale y la que no vale.

Problema

c² = a² + b² + 2ba cos α



Figura 4.6.11.

Figura 4.6.12. Calibre de herradura para exteriores.

Figura 4.6.13. Calibre fijo pasa / no pasapara verificar agujeros.

Figura 4.6.14. Calibre fijo pasa / no pasapara verificar roscas de interior.

B

c

A

ha

n mb

αCD

β

Lado no pasa Lado pasa–16

40h6



Cuando la comprobación se hace de todas las piezas del lote se llama verificaciónal 100%, separando las buenas de las malas.

Cuando la importancia del lote a comprobar no es mayor, se comprueba a tantopor ciento. Se coge una muestra del lote a verificar (unas cuantas piezas) y se com-prueban, contando las piezas buenas y las malas. Si el tanto por ciento de las piezasmalas es rebasado según lo previsto se rechaza el lote. Para este caso muy generali-zado tenemos que aplicar la fórmula:

Siendo: Pm = Piezas del lote malasNp = Número de piezas del lotePmm = Piezas malas de la muestraPmu = Piezas verificadas del lote

Verificación de ángulos: En la fabricación de piezas mecánicas nos encontramosque tenemos que trazar piezas, taladrar, mecanizar pasadores cónicos, limar piezascon una inclinación determinada, o simplemente mecanizar caras con una inclina-ción en el caso de la fresadora, etc. La mecanización de conos interviene en infini-dad de piezas del taller, y su cálculo y verificación es un poco compleja, pues debe-mos de conocer algunos cálculos y fórmulas que nos ayudan a realizar este trabajo.

Para ello vamos a ver lo que es un cono y cuáles son sus partes.Ángulos de un cono. En un cono distinguimos dos ángulos. Ángulo de un cono

formado por la generatriz del cono y su eje de simetría.Ángulo del vértice es el formado por las dos generatrices del cono, y su valor es

el doble que el ángulo del cono β. Figura 4.6.15.Conociendo los diámetros D y d y la longitud L del mismo tendremos que las fór-

mulas para su cálculo serán:Siendo: α = Ángulo del conoβ = Ángulo del vértice

Np × PmmPm = ------------------------------

Pmu

Ejemplo

Tenemos que verificar un lote de 1.000 tuercas con un calibre tampónpasa / no pasa, en el cual no se nos acepta más de un 5% de piezas malas.Para ello cogemos una muestra de 50 tuercas y las comprobamos, y nossalen que 5 de ellas están fuera de medida.

Tenemos que ver el tanto por ciento calculado del lote de las 1.000 queson buenas y malas, con el fin de ver si el lote es aceptado o rechazado.

Aplicando la fórmula tendremos que:1.000 × 5

Pm = --------------------------------- = 100 piezas malas del lote de las 1.000 unidades.50

Se aprecia que tenemos un tanto por ciento de piezas malas = (1.000 ×100) / 100 = 10%. El lote se rechazaría, pues está con un tanto por cientode piezas malas superior al 5%, que en este caso sería aceptado.

Figura 4.6.15. Ángulo del cono.

D

A

B

α

d

0

L

2α=

β

Conicidad: Conicidad (c) de un cono es el aumento o disminución que experimen-ta su diámetro. Figura 4.6.16. La conicidad la podemos expresar de varias formas.

En tanto por ciento (%). ............

Por unidad de longitud ..............

En forma de fracción ................

Conociendo los diámetros mayores y menores de un cono, los cualesson 36,5 mm y 27 mm, respectivamente, y siendo su longitud 94 mm, expresar coni-cidad en tanto por ciento, por unidad de longitud, y en forma de fracción.

1º En tanto tanto por ciento. Aplicamos la fórmula c = ((D – d) / L) 100. Aplican-do datos tendremos que c = ((36,5 – 27) / 94) 100 = 10,106%.

2º Por unidad de longitud. Aplicamos la fórmula c = (D – d) / L. Aplicamos datosy tenemos que c = (36,5 – 27) / 94 = 0,101.

3º En forma de fracción. Aplicamos la fórmula c = 1 / (L / D – d). Aplicamos datosy nos queda que c = 1 / (94 / (36,5 – 27)) = 1 / 9,89.

Se desea calcular el ángulo del vértice y el ángulo del cono de la figu-ra 4.6.17 sabiendo que sus diámetros mayor y menor son 37 mm y 28,32 mm, res-pectivamente, siendo su longitud 83,42 mm.

AB = 37; CB = (37 – 28,32) / 2 = 4,34

Tang α = CB / CD = 4,34 / 83,42 = 2º 58´ β = 2º 58´ × 2 = 5º 57´

Longitud de un cono: En la mayoría de los casos se nos da tener que dimensionarla longitud de un cono, cosa difícil de medir directamente, pues la longitud a dimen-sionar no la podemos medir con el calibre directamente y nos tenemos que valer defórmulas para su cálculo. Generalmente lo hacemos aplicando trigonometría.

Conociendo los diámetros mayor y menor y el ángulo, tenemos que:

Formas de medir un cono: Los conos por su geometría es difícil medirlos, lamayoría de las ocasiones no podemos tomar medidas directas con aparatos de medi-da como son los pie de rey o los palmeres, etc. Por lo que nos tenemos que valergeneralmente de útiles y de cálculos, y medirlos apoyados sobre el mármol, toman-

D – dL = ---------------------

tang α

Problema

Problema

c = 1 / (L / D – d)

D – dc = ------------------

L

D – dc = ------------------× 100

L

D – dtang α = -------------------

2 × L

D – dAB = -------------------

2



Figura 4.6.16.

Figura 4.6.17.

D dα

L

D

A

C

B

α

β



do medidas indirectas y mediante los cálculos requeridos averiguar sus medidas y suinclinación.

Forma de medir y calcular los diámetros de un cono exterior: En este casotenemos que situar en un mármol la pieza a medir, colocándola con unos rodillossegún la figura 4.6.18, de los cuales conocemos sus diámetros de antemano o losmedimos con un calibre o pálmer y tomamos la medida L y la medida P y el resto localculamos mediante:

Cálculo del diámetro menor

Cálculo del D. mayor

Cálculo de la medida e

Comprobar las medidas de una pieza cónica la cual verificamos en unmármol con rodillos, siendo las medidas que tomamos: diámetro de los rodillos, 12 mm; la altura del cono medida con calibre L = 80,30; la medida P = 108,30, ysabemos que los ángulos del cono α = 12º 30´ y β = 42º.

El radio del rodillo r = 12 / 2 = 6Calculamos el diámetro menor del cono:e = cos β × r; e = cos 42º × 6 = 4,458 mmM = P – 2e; M = 108,30 – (2 × 6) = 96,3d = P – 2r – 2e; d = 108,30 – (2 × 6) – (2 × 4,458) = 17,802 mmCalculamos el diámetro mayor:b = tang α × L; b = tang 12º 30´× 80,30 = 17,802 mmD = d + 2b; D = 87,384 + (2 × 17,802) = 122,98

Forma de medir y calcular el ángulo de un cono interior: En el caso de tenerque medir o verificar un cono interior, procederemos de la siguiente forma. Elegimosunas bolas calibradas de un diámetro conocido, las cuales las metemos dentro delcono (ver figura 4.6.19), éste lo apoyamos en un mármol, ahora podremos tomar lasmedidas de h y h´ con una sonda, y al conocer estos valores podremos realizar loscálculos oportunos según las fórmulas siguientes:

Tenemos el triángulo OCP del cual conocemos OC = R – r y OP = h – (h´ + R) + r.El ángulo α lo calculamos por:

Tang α = OC / OP, con lo cual tendremos que:

Verificar el ángulo de un cono interior sobre un mármol en el cualmetemos dos bolas calibradas de 6 y 12 mm de diámetro respectivamente, si toma-mos las medidas de h = 12,6 y h´= 48,30 mm.

Tenemos el triángulo rectángulo OCP, siendo el lado RC = R – r, y el lado OP = h´– (h + R) + r.

Aplicando datos nos queda RC = 6 – 3 = 3 mm, y CP = 48,30 – (12,6 + 6) + 3 =32,7 mm.

Siendo la tang α = OC / OP tenemos que tang α = 3 / 32,7 = 5º 14’.

Problema

OC R – rTang α = -------------- = ---------------------------------------

OP h – (h’ + R) + r

Problema

e = cos α × r

D = d + 2 (L × tang α)

d = P – 2r – 2e

Figura 4.6.18.

Figura 4.6.19.

Db

α

L

r

e d e

M

P

r

cR

o

rp

h

h’

Forma de medir y calcular los diámetros de un cono interior: En este caso lasherramientas que tenemos que utilizar son una bola de un diámetro conocido y queentre en el interior del cono, éste lo apoyamos en un mármol y tomamos la medidah con una sonda, la cual anotamos; también conoceremos la medida H por tomarlacon la misma sonda o un calibre de precisión, y tendremos que conociendo el ángu-lo podemos calcular el cono, tendremos que:

La altura b la podemos medir calculando:

b = h + r + a, siendo b´= H – b

Luego y

El diámetro mayor será

El diámetro menor será

Necesitamos verificar el cono de interior de la figura 4.6.21 cuyosdatos son: diámetro mayor 20,5 mm, diámetro menor 18,3 mm. Queremos saber lalongitud L.

Como conocemos los datos no tenemos nada más que aplicar la fórmula de la tang α:

D – d D – d tang α = --------------------- ; despejando L = ----------------------------------

2 × L tang α × 2aplicando datos tenemos la longitud pedida, que es de:

20,5 – 18,3L = -------------------------------------- = 20,99 mm

tang 3º × 2

Cálculo de la inclinación de un cono con comparador de reloj: Si queremosverificar el ángulo de un cono, o simplemente verificar si el carro orientable del tornoestá puesto con la inclinación correcta para el mecanizado de conos, procedemos dela siguiente manera.

Mecanizamos el cono y situamos un comparador de reloj en el carro longitudinal.Figura 4.6.21.A.

Palpamos con el comparador en el punto C del cono poniendo el reloj compara-dor a 0, y desplazamos el carro longitudinal un recorrido hasta llegar al punto A, des-plazamiento longitudinal que conocemos a través del nonio del carro longitudinal.

Tomamos la lectura que nos da el comparador en el punto A, el cual nos indicarála diferencia de medida del punto C al punto A.

Ahora no nos queda nada más que calcular el ángulo α. Para calcular el ángulo αpodemos aplicar la fórmula:

Sen αTang α = ————

Cos α

Estamos mecanizando un cono como el de la figura, y queremos com-probar si el ángulo α corresponde a la medida del plano.

Seguimos el procedimiento y palpamos en el punto C; al desplazar el carro lon-gitudinal al punto A nos da una longitud de 50 mm, y la diferencia de medida delpunto C al A la tomamos en el comparador y nos da 6,14 mm.

Aplicamos la fórmula y tenemos que: Tang α = 6,14 / 50 = 7º es el valor de α

Problema

Problema

d = B − 2 (tag α × b’)

D = B + 2 (tag α × b)

c’ = tag α × b’c = tag α × b

B = 2 (r × cos α)OE = cos α × r



Figura 4.6.21.A

AC

L Bα

Figura 4.6.20.

c

D

bb’

a0 Eα r

c dB

hH

Figura 4.6.21.

L

3º

∅18

,3

∅20

,5



Verificación de una guía de máquina (cola de milano):

Cuando tenemos que verificar guías de máquina, no podemos medir directamen-te la longitud del ángulo A, pero valiéndonos de un rodillo o bola podemos calcularla cota X y como consecuencia valorar la dimensión del ángulo A.

Calcular la cota X de la guía del dibujo 4.6.22 sabiendo que el diáme-tro del rodillo empleado para su verificación es de 12 mm de diámetro.

Para ello calculamos.El triángulo OAB tiene:El ángulo α = 60 / 2 = 30ºOB = 12 / 2 = 6 mmAB = OB / AB; AB = 6 / tang 30º = 10,392X = 30 + AB + 6 = 46,39 mm

En un cilindro de 30 mm de diámetro tenemos que mecanizar una colade milano, figura 4.6.23, y queremos saber las medidas L y X para su mecanizado,siendo las cotas que nos dan las del dibujo del croquis de la pieza y la altura de talla-do e = 5 mm.

Tenemos el triángulo ANO

Ángulo O = 68 / 2 = 34ºAO = 30 / 2 = 15AN = sen 34º × 15 = 8,387L = 8,387 × 2 = 16,774ON² = AO² – AN²; ON² = 15² – 8,387² = 12,436

Triángulo RSO

OS = 15RO = NO – e; RO = 12,43 – 5 = 7,43RS² = OS² – RO²; RS² = 15² – 7,43² = 13,03X = 13,03 × 2 = 26,06

Tenemos que cortar un eje para acoplar una chaveta. Tenemos que cal-cular la longitud b de la chaveta, y la pasada para cortar el casquete esférico, siendoα = 98º. (Figura 4.6.24).

Radio = 40 / 2 = 20 mmTenemos el triángulo OACAO = 20La altura del triángulo OAC es h = cos 49º × 20 = 13,12El lado b = sen 49º × 20 × 2 = 30,18La pasada para cortar el casquete esférico es:p = 20 – 13,12 = 6,87 mm.

Verificación de roscas: La mecanización de roscas es uno de los capítulos quemás nos interesa conocer, pues muchos elementos mecánicos se unen mediante tor-nillería y se acoplan unos con otros mediante husillos roscados.

En ocasiones arrastran toneladas de fuerza (husillos roscados que tiran de carrosde máquinas, prensas, ejes de vagones, etc.), por lo que no solamente debemos deconocer la mecanización y fabricación de roscas, sino la forma de comprobarlas conel fin de saber si cumplen las medidas y normas para las que han sido fabricadas.

Problema

Problema

ProblemaFigura 4.6.22.

A

30

X

12B

0

60º

Figura 4.6.23.

A N h B

sR e

x

L

68º

O

Figura 4.6.24.

b

CA

O

α

40

α

Verificación del paso de una rosca con plantilla:

El paso de rosca lo podemos verificar comprobándolo con los peines de roscas,los cuales son muy cómodos de emplear, pues no tenemos nada más que poner elpeine correspondiente al paso de la rosca que a priori estimamos que es sobre el tor-nillo y comprobarlo. Ver figura 4.6.25.

La ventaja que tiene este tipo de comprobación es que es cómoda y rápida, perosólo verificamos el paso de la rosca, no nos da la medida exterior del tornillo.

En los peines de rosca está grabado el paso que verifica cada uno de los peines yen algunas plantillas el diámetro exterior del tornillo a que pertenece dicho paso enlas roscas normalizas y los diámetros comunes que pertenecen a dichos pasos.

Verificación del paso de una rosca con un pie de rey: Como sabemos, hayvarios modelos de roscas; si la rosca es métrica, la podemos comprobar directamen-te con las bocas del calibre.

Abrimos las patas del calibre a una medida determinada y exacta de milímetros,lo ponemos sobre la rosca a comprobar y contamos los hilos de rosca, dividimos lamedida del calibre por el número de hilos y el resultado será el paso.

En el caso de la figura 4.6.26 si la medida del calibre es de 12 mm el paso será:

Si la rosca a comprobar es del sistema Whitworth como sabemos que 1” = 25,4 mm abrimos el calibre 1” o 25,4 mm, lo ponemos sobre los hilos de la roscay contamos los hilos que entran en la pulgada. Y sabremos los hilos por pulgada, quees como se mide la rosca Whitworth. Si queremos saber el paso en mm tendremosque dividir la pulgada por el número de hilos contados.

Medimos una rosca poniendo en el calibre la medida de 1”, y nos daque tenemos entre las patas del mismo 14 hilos. ¿Qué paso en milímetros tendrá larosca?

Aplicamos la fórmula y dividimos:

25,4p = --------------- = 1,81 mm

14Es lo que avanzaría el tornillo o tuerca por vuelta completa.

Verificación del diámetro de una rosca con un pálmer: Cuando mecanizamosuna rosca y medimos el diámetro exterior, éste puede estar bien, pero el filete de larosca puede no estar lo suficientemente penetrado, con lo cual la rosca estaría mal,pues en este caso no entraría en la tuerca por exceso de material.

Si por el contrario el filete está demasiado penetrado, la rosca entrará con holgu-ra en la tuerca.

Para comprobar si la rosca está bien lo que se hace es medir el diámetro medio dela rosca (figura 4.6.27) y esto se hace con un pálmer, cuyas patas están adaptadas alos hilos de rosca (el pálmer tiene un juego de patas para rosca métrica y otras pararosca Whitworth, pues los ángulos de dichas roscas varían), se toma la lectura delpálmer y mediante las fórmulas siguientes se calcula el diámetro exterior.

Problema

25,4p = -------------------------------

Nº de hilos

12p = -----------= 2 mm

6

Medida del calibrep = ---------------------------------------------

Nº de hilos



Figura 4.6.25. Comprobando el paso de rosca con un peine.

Figura 4.6.26. Verificación del paso con calibre.

p

Figura 4.6.27. Verificación de una rosca con pálmer.

dm dt



Sabiendo que h = 0,7 × p para la rosca métrica y que h = 0,64 × p para la roscaWhitworth.

Queremos comprobar una rosca de W ¾ × 12´´. Vemos que es unarosca Wihtworth de ¾ de diámetro exterior y 12 hilos en pulgada de paso. ¿Quémedida nos tiene que dar el pálmer?

Calculamos el diámetro del tornillo en mm: 25,4 × ¾” = 19,05 mm Calculamos el paso: 25,4 / 12 = 2,11 mmAplicamos la fórmula para la rosca Whitworth: dm = dt – (0,64 × p); dm = 19,05 – (0,64 × 2,11) = 17,66 mm debe de medir el pálmer si la rosca está

dentro de medida.

Comprobar una rosca métrica de M16 × 200 mm con un pálmer deroscas.

El pálmer que mide roscas, lo que mide es el diámetro medio de la rosca, por lotanto debemos de calcular este diámetro y luego medir la rosca, y por comparaciónde medida, veremos si la rosca está dentro de tolerancia o no.

Diámetro medio para la rosca métrica: dm = dt – (0,7 × p)Dm = 16 – (0,7 × 2) = 14,60 mm es la lectura que debe de tomar el pálmer

Queremos verificar una rosca de M 20 × 250 cuya tolerancia nos diceel plano que debe de estar en ± 0,05 mm. Para ello empleamos un pálmer de roscasy medimos su diámetro medio, el cual al tomar la lectura del pálmer nos da 18,22 mm y queremos saber si la rosca está dentro de medida.

Calculamos el diámetro medio:dt = dm + (0,7 × P)dm = 20 + (0,7 × 2,5) = 18,25 debe de medir la rosca18,25 – 18,22 = 0,03 mm mide de menosComo las medidas admisibles están entre 18,20 y 18,30 la rosca sería válida.

Máquinas de soldarUno de los trabajos que se nos presenta en el taller de mecánica es la unión de pie-

zas de materiales.

Este tipo de trabajo se realiza con las máquinas de soldar. Una máquina de soldares un conjunto de elementos eléctricos dispuestos de forma conveniente, y que cuan-do los hacemos trabajar, son capaces de fundir casi de forma instantánea mediante lacreación de un arco eléctrico los materiales del taller, como puedan ser los aceros,aluminios, aceros inoxidables, etc.

Todas las máquinas de soldar constan de un transformador, un regulador decorriente y unos electrodos capaces de generar el arco eléctrico.

Definición de soldadura: Soldar es unir dos piezas metálicas de igual o distintotipo de material mediante calor, generalmente con aportación de material en los bor-des a unir.

4.7

Problema

Problema

Problema

dt = dm + (0,65 × p)dt = dm + (0,7 × p)

Distinguimos básicamente dos tipos de soldadura.

Soldadura blanda: Se conoce con el nombre de soldadura blanda a la unión depiezas metálicas mediante la fusión de un material de aportación cuya temperaturade fusión es más baja que las piezas a soldar.

Por ejemplo, soldadura blanda es la unión de tuberías de cobre con estaño como mate-rial de aportación (el estaño funde a temperatura más baja que el cobre). Figura 4.7.1.

Otro ejemplo de soldadura blanda es la unión de plaquitas de metal duro al mango,que son soldadas con material de aportación de latón, el cual funde a temperatura másbaja que el acero del mango y el material de la placa a soldar. Figura 4.7.2.

Este tipo de soldadura tiene la ventaja de que no fundimos los bordes del materialde las piezas a soldar, y unimos piezas con material de baja temperatura de fusión,evitando las deformaciones del material a soldar, pero tiene el inconveniente de quela soldadura no es muy resistente.

Soldadura fuerte: Se llama soldadura fuerte a la unión de piezas metálicasmediante la fusión de sus bordes.

Tengamos en cuenta que cuando fundimos los bordes de una pieza metálica parasoldarla y además aportamos material, lo que estamos haciendo es una aleación dematerial.

Tipos de soldadura: Dentro de la soldabilidad de los metales hay muchas técni-cas que hoy día se emplean para soldar, pero solamente nos encargaremos de las máscomunes en el taller de metal.

Soldadura por electrodo revestido: Este tipo de soldadura es uno de los más emple-ados en los talleres por su comodidad y simplicidad de ejecución, requiere equipos muyeconómicos y resuelve los problemas típicos de trabajos del taller de metal.

Se llama soldadura por electrodo revestido porque el material de aportación quese emplea para la realización de la soldabilidad de los metales son electrodos reves-tidos, de los cuales hablamos más adelante con el fin de conocerlos en profundidad.

El transformador de soldadura: Es el elemento principal de la máquina; tienedos arrollamientos, uno llamado primario, de hilo fino, el cual genera unas líneas defuerza, que son recogidas por un segundo arrollamiento, llamado secundario, de hilogrueso. Figura 4.7.3.

El fundamento del transformador de soldadura está en transformar la corrienteeléctrica disminuyendo su voltaje y aumentando la intensidad, que es la que tiene lafuerza para fundir la varilla de aportación, llamada electrodo.

Los transformadores de soldadura deben reunir las condiciones siguientes:• Deben dar tensiones lo más uniformes posible.• Debe poderse regular la intensidad con facilidad.• Tienen que ser silenciosos.

Electrodo revestido

Soldadura de hilo continuo

Soldadura T.I.G.

Soldadura oxiacetilénica

Tipos de soldadura

SoldaduraSoldadura blanda

Soldadura fuerte



Figura 4.7.1. Soldadura de estaño.

Figura 4.7.2. Soldadura de latón.

Figura 4.7.3. Transformador de soldadura.

Bobina primaria

A pinza

A masa

Bobinasecundaria



El calor generado por un conductor al circular por él la corriente eléctrica vienedefinido por: (Ver trabajo eléctrico capítulo I)

Constante de fusión: La constante de fusión viene definida por la cantidad demetal depositado en gramos por minuto y por amperio.

Siendo:

C = Constante de fusiónD = Peso del material aportadoA = Intensidad de la corrienteT = Tiempo en minutos

Lo que debemos de saber antes de soldar: Antes de empezar a soldar ningunapieza, deberemos de saber e identificar el tipo de material que tenemos que soldar, sies o no soldable, qué características tiene, su contenido de carbono en el caso de quesea un acero. Si fuese otro tipo de material, como aluminio, acero inoxidable, etc.,conocer sus características e identificar su composición, con el fin de poder elegir elelectrodo adecuado.

Cómo tenemos que preparar sus bordes (tipo de bisel) para realizar la soldadura ygarantizar la penetración.

Tipo de electrodo adecuado a la soldadura del material en cuestión, así como laelección del diámetro del electrodo en función de su espesor.

Normas a tener en cuenta cuando se va a soldar:

• Ajustar el equipo de soldadura en intensidad según el electrodo a emplear y laposición de soldadura, si es horizontal, ascendente, etc.

• En el caso de emplear gases, ajustar las presiones adecuadas al tipo de soldadu-ra y tamaño de hilo a emplear.

• Ponerse el equipo de protección, y elegir el cristal adecuado a nuestra visión.• No mirar nunca al arco de soldeo sin la protección adecuada a la intensidad

generada.• Picar la escoria del cordón de soldadura con gafas protectoras. • Soldar siempre en lugares bien ventilados o con elementos de extracción de

gases.• Los cables del equipo deberán estar bien aislados y no tener partes rotas o des-

nudas.• No soldar cerca de elementos inflamables, pues las proyecciones pueden provo-

car incendios.• No tirar el sobrante del electrodo fundido (colillas) al suelo.• Desconectar el grupo de soldadura cuando se termine el trabajo o cuando el des-

canso sea grande. • Las botellas que contengan gases deberán estar sujetas con cadenas para evitar

su caída.

El equipo de protección de soldadura: Cuando soldamos tenemos que proteger-nos de las proyecciones que produce la fusión del material y electrodo, así como delos rayos que emite el arco eléctrico; el equipo de protección de soldadura está for-mado por:

• Un delantal de cuero; nos protege de las radiaciones y de las proyecciones.• Manguitos; nos protegen los brazos.• Polainas; nos protegen los pies.

C = D / (A × t)

Q = 0,24 I2 R t

• Guantes, que deben de ser hasta la muñeca, nos protegen la mano del calor y delas proyecciones

• Careta de soldadura; nos protege la vista y la cara.

Elección del cristal de protección de la vista en la soldadura: El arco eléctricoemite una serie de rayos que son perjudiciales para el ojo humano, dañándonos lavista de forma irreversible, por lo que nunca debemos de soldar sin protección, tantovisual como térmica.

La forma de protegernos es mediante una careta que incorpora un cristal tratado, elcual filtra dichos rayos y evita que penetren a través del propio cristal, de forma que nospermite observar el trabajo realizado durante la soldabilidad, y al mismo tiempo nos pro-tege la vista de los rayos nocivos y del calor generado por el propio arco.

Estos cristales, llamados cristales inactínicos, están homologados según normasDIN, y tienen una numeración que nos indica el grado de protección que necesita-mos en función de la intensidad de soldadura con la cual vamos a trabajar.

Por ejemplo, si tenemos que soldar con electrodos revestidos a 100 A, escogería-mos la careta con un cristal de protección del número 11, que nos protege de unaintensidad de 80 a 175 A.

Arco eléctrico: Se define como arco eléctrico a la descarga controlada entre doselectrodos metálicos, el cual se acompaña de una gran intensidad luminosa con des-prendimiento de calor, pudiendo llegar a los 3.000 ºC.

Esta generación de calor es la particularidad que controlamos en los equipos desoldadura y la aprovechamos para la fusión de los bordes de los materiales que tene-mos que soldar.

Para que se genere el arco pudiéndolo controlar a voluntad debemos de conectarun electrodo (masa) a la mesa de soldadura, que será metálica, y el otro electrodo(pinza) a la varilla de aportación (electrodo de fusión).

En la figura 4.7.4 se ven las partes del cordón de soldadura y sus características.

Figura 4.7.4. Cordón de la soldadura eléctrica.

Longitud del arco de soldar: El electrodo no debe de ir pegado a la pieza a soldar,debe de ir a una distancia H de la pieza para mantener el arco en perfectas condicio-nes de soldeo. La altura del arco dependerá del tipo de electrodo y material a soldar,(ver figura 4.7.5), pero a título informativo y como norma general, tenemos que laaltura deberá ser:

ELECCIÓN DEL CRISTAL PARA LA PROTECCIÓN DE LA VISTA DEL SOLDADOR

Nº grado de protección

Trabajos con electrodos revestidos

Trabajos concorte por plasma

SoldaduraSMGI

9 29-39 A

10 40-80 A 80-100 A

11 80-175 A 50-150 A 100-175 A

12 175-225 A 150-250 A 175-250 A

13 225-350 A 250-400 A 250-300 A



Figura 4.7.5. Inclinación del arco α = de 70º a 80º.

D

Hα

Atmósfera protectora

Escoria

Metal aportado

Electrodo

Varilla metálica

Revestimiento

Arco eléctrico

Baño fundido

Metal de base



• Para electrodos de rutilo la altura del arco será H = D.• Para electrodos básicos la altura del arco será H = D/2.• Para electrodos oxidantes la altura del arco será H = 0.

Soplo magnético. Cuando soldamos se crea un campo magnético alrededor delelectrodo y la pieza a soldar, y como consecuencia del campo magnético creado, elarco tiende a desviarse del cordón de soldadura; a esta desviación es a lo que llama-mos soplo magnético. Figura 4.7.6.

Esta distorsión producida hace que el material fundido del electrodo no se depo-site en el cordón de soldadura, el material fundido salpica en los alrededores del cor-dón quedando depositado en forma de gotas, las llamadas proyecciones de soldadu-ra, haciendo que se pierda parte del material fundido, pues éste se deposita fuera delcordón, dando un mal aspecto a la pieza soldada.

Electrodo o varilla de aportación: Es la varilla que se pone en la pinza y es laque ceba el arco eléctrico; esta varilla por el efecto del calor del arco eléctrico escapaz de fundir los bordes de la pieza a soldar, así como al mismo tiempo se fundela propia varilla aportando el material de relleno en la fisura de unión de los mate-riales a soldar. Figura 4.7.7.

Figura 4.7.7. Partes del electrodo.

Núcleo: Es la varilla metálica que forma el electrodo; está calibrada y perfecta-mente cilíndrica, midiéndose por el diámetro de la misma (parte desnuda).

Revestimiento: La varilla tiene un revestimiento el cual se funde junto con el metalde aportación y los bordes de la pieza a soldar, y tiene como misión fundamental pro-teger al material fundido de los agentes atmosféricos, evitando que el material fun-dido tenga contacto con el oxígeno del aire y se oxide o se fisure durante su en-friamiento (es lo que se llama contaminación del cordón de soldadura).

También favorece la dirección del arco eléctrico y facilita el cebado del mismo,así como evita un enfriamiento rápido del material depositado, al mismo tiempo quele da belleza al cordón.

El revestimiento queda en forma de escoria sobre la superficie del cordón y unavez frío éste se elimina con una piqueta o cepillo metálico.

Algunos tipos de revestimiento llevan elementos que se aportan a la soldaduramejorando la calidad del cordón depositado.

Tipos de electrodos: Dada la variedad de materiales y sus diversas composicio-nes, también hay una gama muy amplia de electrodos o varillas de aportación, puescada tipo de material a soldar requiere su material de aportación con sus caracterís-ticas particulares.

Dada la cantidad de electrodos y materiales de aportación que existen en el comer-cio solamente citaremos las características de los electrodos más comunes para poderresolver los trabajos más convencionales del taller.

Electrodos de rutilo: Este tipo de electrodo son de revestimiento medio, con un ele-vado porcentaje de rutilo (de ahí su nombre); depositan una escoria densa y viscosa pro-tegiendo bien el cordón de soldadura y dando belleza al mismo; el metal depositado soli-difica rápidamente. La penetración de soldadura de este tipo de electrodo no es grande.Son de gota fría y son apropiados para soldar en todas las posiciones.

Son muy adecuados para la soldadura de materiales que tengan mala preparaciónde los bordes (bordes abiertos o separados); también van bien para la soldadura dechapa fina.

Figura 4.7.6. Soplo magnético.

Parte desnuda

Distintivo

Revestimiento

Varilla metálica(núcleo)

Punta

Su resistencia a la tracción está comprendida entre 450 y 510 N/mm².

Electrodos básicos: Son electrodos adecuados a la soldadura de materiales quehayan estado sometidos a oxidaciones o agentes atmosféricos y por lo tanto el mate-rial a soldar esté degradado o sea de mala calidad en su composición química. Serecomiendan para las soldaduras de cierta responsabilidad y para soldar aceros debaja aleación.

Tienen buena penetración, empleándose para materiales gruesos o muy gruesos ysueldan con un arco corto; se emplean en todas las posiciones.

Estos electrodos tienen dos revestimientos y ceban mal el arco, son difíciles demanejar, el aspecto del cordón depositado no es bonito pero es de calidad, la escoriaque depositan es de color grisáceo, y cuesta trabajo quitarla y limpiar el cordón.

Estos electrodos tienen tendencia a absorber la humedad, por lo que deben con-servarse en sitios adecuados y con los paquetes precintados; deben de emplearsecompletamente secos, de lo contrario dan muchas proyecciones y la soldadura reali-zada se agrieta.

Electrodos ácidos: Estos tipos de electrodos son de revestimiento medio-grueso yse les llama de gota caliente porque tardan más en solidificar el material de aporta-ción que los electrodos de rutilo; sirven para soldar en todas posiciones excepto enascendente y bajo techo; al tardar en solidificar descuelgan mucho el material deaportación.

El revestimiento contiene además de óxidos de hierro y manganeso una propor-ción de ferroaleaciones para desoxidar el material depositado.

Tienen una buena penetración y son empleados para trabajos de responsabilidad ycuando hay que pasar inspecciones radiografiadas severas.

Estos electrodos funden bien y se emplean con elevadas intensidades; su escoriaes típicamente ácida.

Simbolización del electrodo según normas AWS: En el taller tenemos que sol-dar infinidad de materiales, ya hemos visto la cantidad de aceros que tenemos parasatisfacer las necesidades industriales, cuya composición y aleación difieren unos deotros.

Pero también tenemos otros materiales que soldar, como aluminio, duroaluminios,aceros inoxidables, etc.

Dada la gama tan amplia de materiales existentes en la industria, también existeuna gama muy amplia de materiales de aportación (electrodos) preparados y adecua-dos cada uno de ellos a la soldadura de un tipo de material, por lo que su material deaportación y aleación difieren unos de otros.

Por este motivo los electrodos están clasificados por un símbolo, el cual nos indi-ca las características para el cual ha sido fabricado y las condiciones de soldadura enlas que tiene que trabajar y fundir. Este símbolo viene impreso en el electrodo paraque sepamos sus características, las cifras con las que viene marcado nos indican:

SIMBOLIZACIÓN DEL ELECTRODO

E 1ª Cifra 2ª Cifra 3ª Cifra

La E significa electrodo revestidopara soldadura porarco.

Las dos cifras si-guientes nos indi-can la resistencia ala tracción de eseelectrodo.

La segunda cifranos indica la posi-ción de soldadura.1. Todas posiciones.2. Solamente sepuede emplearpara horizontal.

La tercera cifra nosindica el tipo derevestimiento.0. Electrodo oxidan-te.1, 2, 3, 4. Electrodosde rutilo5, 6, 7, 8. Electrodosbásicos.





Veamos lo que significa el símbolo de un electrodo que viene marcado con: E 6013.Su símbolo significa que es un electrodo revestido para emplearlo en la soldadurapor arco eléctrico, puesto que lleva una E; las dos cifras siguientes, 60, nos indicanla resistencia a la tracción; la cifra siguiente nos indica la posición de soldadura enla cual puede trabajar ese electrodo, que en este caso como lleva un 1 es un electro-do que está indicado para soldar en todas las posiciones. La última cifra nos indicael tipo de revestimiento que tiene el electrodo, que en este caso como lleva un 3 nosestá diciendo que es un electrodo cuyo revestimiento es del tipo de rutilo.

Elección del electrodo adecuado al tipo de trabajo: Cuando tenemos que unirpiezas mediante soldadura, dada la diversidad de aceros y sus diversas composicio-nes, y como hemos visto la diversidad de electrodos y material de aportación queexiste para satisfacer estas necesidades técnicas, si queremos garantizar la soldaduraa realizar tendremos que tener en cuenta una serie de conceptos, como son:

Tipo de material a soldar: En base al tipo de material a soldar escogeremos el tipode electrodo y la calidad del mismo. Éstos pueden ser aceros comunes, aceros inoxi-dables, aluminio y duroaluminios, fundición, etc.

El espesor del material a soldar: Determinando el espesor del material a soldarescogeremos el diámetro del electrodo y éste debe estar en función de qué sea elmaterial a soldar, chapa de distintos espesores, perfiles, tuberías de diversos espeso-res, etc.

Posición de soldadura: La posición de soldadura nos dará la elección del electrodo,si es de gota fría (para todas las posiciones) o de gota caliente (sólo para horizontal).

Máquina de soldar: La máquina de que dispongamos nos dará la elección delelectrodo en función del tipo de trabajo a realizar; si tenemos que trabajar con elec-trodos que funden conectados al polo positivo no podemos emplear un transforma-dor de soldadura, tendrá que ser un rectificador de corriente, etc.

Preparación de los bordes de las piezas a soldar: Con el fin de que los electro-dos al fundirse puedan penetrar bien en la fisura o en las piezas a soldar, tenemos quepreparar los bordes de éstas antes de la realización de la soldadura.

Los bordes se preparan en función del espesor que tenga la pieza a soldar y de ladureza del material.

Cuando se sueldan piezas en horizontal cuyo espesor no pase de 2 mm las piezas,no hará falta biselarlas, simplemente se ponen a tope (ver figura 4.7.8) y se sueldan,pues el electrodo penetra en este espesor.

Si el espesor a soldar está comprendido entre 2 y 6 mm se separarán la mitad delespesor como norma general y se sueldan sin más (figura 4.7.9). Como norma gene-ral el valor de la cota X es:

Figura 4.7.9. Separación de los bordes a soldar.

Si pasan de 6 mm de espesor conviene que preparemos sus bordes antes de la sol-dadura y lo vemos en el cuadro siguiente.

Los cordones en la soldadura: Cuando soldamos chapas de espesores pequeños,generalmente de 4 a 6 mm, basta con preparar los bordes y generalmente con un solocordón es suficiente para que las piezas queden perfectamente soldadas, en ocasio-nes se tira un cordón de raíz (1) y otro de recargue (2). Figura 4.7.10.

Cuando el espesor a soldar está por encima de los 6 mm se tirará un cordón de raíz(1) y luego se depositarán tantos cordones como sean necesarios hasta completar elespesor del material a soldar. Ver figura 4.7.11.

Figura 4.7.8. Piezas a tope.

e

Sin separación

Figura 4.7.10. Soldadura con cordón raíz y recargue.

Figura 4.7.11. Soldadura con varios cordones.

12

1

eX = ----------

2x

e

Tenemos que soldar una pieza de acero suave de 6 mm de espesor yqueremos saber qué tipo de preparación o bisel tenemos que hacer en sus bordes desoldadura y qué tipo de electrodo debemos de elegir para su soldabilidad.

Como es una pieza que tiene más de 4 mm de espesor hay que biselarla, por lo queel bisel será de 60º y lo realizaremos en las dos piezas, dejando un tacón de 4 mmcon una separación de 2 mm.

El electrodo adecuado a este tipo de material será el E – 6013 (rutilo) de 3,25 mmde diámetro.

La deformación de los aceros durante la soldabilidad: Tenemos que tener encuenta que los materiales cuando los soldamos los calentamos hasta llegar al puntode fusión en los bordes de la soldadura.

El material próximo al cordón de soldadura se calienta dilatándose (ver estructu-ra de los aceros en capítulo 2) y sus granos aumentan de tamaño, empujando a losgranos contiguos creando la deformación del material.

Lo mismo sucede cuando éstos se enfrían, los granos dilatados y aumentados detamaño tienden a recuperar su estado normal y se crea una tendencia a la separación,apareciendo las fisuras.

En términos generales las deformaciones de las piezas al soldarlas obedecen a lasdilataciones y contracciones que se crean por el calor generado durante la soldabili-dad (ver dilataciones capítulo 1).

Conociendo este proceso debemos de preparar las piezas antes de soldarlas paraevitar estas deformaciones.

Nunca debemos enfriar un cordón de soldadura con agua, pues el enfriamiento estan rápido que podemos fisurar la soldadura depositada, también podemos templarsu superficie. La pieza que nos muestra la figura 4.7.12 está deformada por dilata-ciones en el enfriamiento después de soldar.

Problema



PREPARACIÓN DE LOS BORDES DE LAS PIEZAS ANTES DE SOLDAR

Denominación Espesor a soldar Geometría

Biselado en una sola pieza, un borde solo en V

Se emplean para pequeños espesores, 4 a 7 mm

X será de 2 a 4 mmα = 60º

h = hasta 3 mm

Biselado de los bordes de las dos piezas en V

Se emplean para espesores medios, de4 a 12 mm


h = hasta 3 mm

Biselado de las dos piezas en X

Se emplean para grandes espesores, apartir de los 10 – 12 mm


h = hasta 3 mm

Biselado de las dos piezas en forma de U

Se emplean para grandes espesores, apartir de los 10 – 12 mm

X será de 2 a 4 mmh = hasta 3 mm

x

α

h

x

α

h

x

α

h

x

a

h

Figura 4.7.12. Deformación por contracciónde la soldadura.



Defectos de la soldadura: Los defectos que se producen en las soldaduras pue-den ser imputables a diversas causas, como a las intensidades con las que se trabaja,materiales y electrodos empleados en la realización de los trabajos de soldeo, losequipos empleados, etc.

Dadas las características de responsabilidad de los trabajos de soldadura, hemosde tener la mejor garantía de que van a resistir los esfuerzos a los que se someten losmateriales soldados, por lo que este tema requiere que antes de realizar una soldadu-ra tendremos que estudiar qué material vamos a soldar y con qué elementos de tra-bajo la vamos a realizar, como son máquina a emplear, electrodo del material base,intensidades adecuadas, etc.

Los defectos de la soldadura imputables al soldador, por lo general son aquellosen los que el soldador tiene mal pulso, posiciona mal el electrodo o desconoce lascaracterísticas de los materiales que está empleando. También es imputable al solda-dor la mala preparación del material antes de la soldadura, así como la elección delelectrodo adecuado a cada tipo de material.

DEFECTOS DE LAS SOLDADURAS

Mala posición del electrodo

Inclusiones de escoria

Porosidades Mordeduras

DEFECTOS Y SOLUCIONES DE LAS SOLDADURAS

DEFECTO CAUSA POSIBLE SOLUCIÓN

Nos cuesta trabajo cebar el arco, el arcono se estabiliza.

Electrodo con la punta desnuda o roto elrevestimiento. Arreglar la punta del electrodo.

Una vez que se ha cebado el arco no seestabiliza, se apaga o da muchas proyec-ciones.

La distancia del electrodo a la pieza esdemasiado larga, o electrodo húmedo.

Bajar el arco y llevar la distancia adecuadaal mismo. Secar el electrodo.

La penetración del cordón es pequeña y elcordón sale abultado.

Falta de intensidad.Polaridad equivocada.

Adecuar la intensidad al tipo de electrodoy al trabajo a realizar.Cambiar la polaridad.

El electrodo se pone al rojo. Se producenmuchas proyecciones durante la fusión delmismo.

Exceso de intensidad. Adecuar la intensidad al electrodo baján-dola en el equipo de soldadura.

Soldadura de mal aspecto, no se alea bienel material soldado.

Electrodo inadecuado, es de distinta com-posición que el material base.

Cambiar el electrodo por el de la mismacomposición que el material base.

Inclusiones de escoria y poros.No se ha limpiado la pieza bien.Electrodo inadecuado.Falta de intensidad.

Limpiar la pieza a soldar bien.Adecuar el electrodo al material a soldar.Aumentar la intensidad.

Grietas o fisuras.

Se ha quitado la escoria antes de enfriarseel cordón.Electrodos húmedos.Electrodo incompatible con el material base.

Esperar a que se enfríe la pieza para quitarla escoria.Secar los electrodos antes de emplearlos.Adecuar el electrodo al material base.

Los bordes del cordón de soldadura apa-recen mordidos o faltos de material.

El electrodo durante la soldadura está malposicionado. Posicionar bien el electrodo.

Fallos del arco durante el trabajo de soldeo. Pinza o masa flojas o deterioradas. Revisar las masas y la pinza y reparar siprocede.

Cálculos y coste de la soldadura eléctrica: Cuando recibimos trabajos de solda-dura en el taller generalmente se nos pide un presupuesto del coste del trabajo a rea-lizar, es por lo que tenemos que valorar el coste de la soldadura o de los trabajos quese nos encargan, para dar un precio lo más exacto posible.

Uno de los parámetros a valorar es la cantidad de electrodos a emplear en la sol-dadura a realizar, pues conociendo el número de electrodos y su coste sabremos lacantidad que tenemos que adquirir y el precio de los mismos.

Para calcular el número de electrodos que tenemos que emplear en un cordón desoldadura podemos hacer lo siguiente:

1º. Se coge una chapa del material a soldar y se pesa, se sueldan (funden) 8 ó 10electrodos del tipo a emplear en el trabajo a realizar, una vez fundidos se limpia lasoldadura de escoria, proyecciones, etc., y se vuelve a pesar, tendremos que la dife-rencia del peso antes y después de la soldadura será el peso del material aportado; silo dividimos por el número de electrodos empleados tendremos el peso del materialaportado por electrodo. Para ello aplicaremos la fórmula siguiente:

Siendo:

Pe = Peso del electrodo fundidoPs = Peso de la chapa soldadaPc = Peso de la chapa antes de soldarNº = Número de electrodos empleados

2º. Si queremos saber el número de electrodos por metro de costura soldada, notendremos nada más que dividir el peso del metro de cordón soldado por el peso decada uno de los electrodos fundidos.

De tal forma que si aplicamos la fórmula siguiente sabremos el número de elec-trodos a adquirir para cada trabajo a realizar, siendo Pmc el peso del metro de costu-ra soldado.

Siendo:

Nem = Número de electrodos por metroPem = Peso del cordón de soldadura a realizar

Coste de la soldadura: Al coste de los electrodos tendremos que sumarle el pre-cio de la mano de obra del soldador, el coste de la energía eléctrica, y la amortiza-ción de maquinaria.

Cs = Coste total de la soldaduraCe = Coste de los electrodosCmo = Coste de la mano de obraCee = Coste de la energía eléctrica Cm = Amortización del equipo (maquinaria)

4.7.1 Soldadura de hilo continuoLa soldadura de hilo continuo es una técnica muy empleada hoy día, pues tiene

muchas ventajas sobre la soldadura de electrodo revestido.

Aunque es un procedimiento más complejo y caro que la soldadura convencional,aporta ventajas muy significativas y rapidez de trabajo, así como poder soldar materia-les que por el sistema de electrodo revestido son difíciles de soldar y nos plantean cier-tas dificultades.

Ventajas de la soldadura de hilo continuo:• El electrodo es una bobina de hilo, por lo que se evitan los empalmes y sus con-

secuencias, como deformación del cordón en el empalme, poros, inclusiones deescoria por falta de limpieza, etc.

• No hay que quitar la escoria después de la soldadura (no tiene), por lo que nosaporta limpieza del cordón depositado y mayor uniformidad.

Cs = Ce + Cmo + Cee + Cm

PmcNem = -----------------

Pe

Ps − PcPe = -----------------------

Nº





• Más fácil de depositar el cordón, pues al ser el electrodo de hilo muy fino (0,8a 1,2 mm de diámetro) lo fundimos con más facilidad, depositando el materialfundido en donde nos interesa.

• Ahorra tiempo de soldadura, no tenemos tiempos muertos de cambio de electro-do cuando éste se termina.

• El arco de soldadura es más estable que en los equipos de electrodo revestido.

Inconvenientes de la soldadura de hilo continuo:• Son equipos más caros que los convencionales.• Son más delicados, por lo que requieren un mantenimiento más enérgico.• Necesitan una botella de gas que se emplea como protector del arco eléctrico.• Generalmente son difíciles de transportar, por lo que los trabajos a realizar

deben de ir al taller (a veces requieren instalación fija por las botellas de gasesa emplear). Ver equipo de soldadura en la figura 4.7.1.1.

• La manguera de soldadura generalmente pesa más que la pinza portaelectrodos,por lo que cansa más.

Equipo de la soldadura de hilo continuo: La soldadura de hilo continuo estácompuesta por:

El equipo eléctrico: Será un equipo eléctrico que dé un arco de soldadura establecon una tensión constante con posibilidad de regulación. Estos equipos son rectifica-dores de corriente, de forma que toman la corriente de red (corriente alterna) y la rec-tifican (corriente continua), reduciendo la tensión y aumentando la intensidad parapoder fundir la varilla (material de aportación).

El sistema de alimentación: Un sistema de alimentación y avance de hilo según seva consumiendo con posibilidad de regulación según la velocidad de salida que nosinterese.

El gas: Una botella de gas que será distinto según el material a soldar y su siste-ma de regulación del caudal según se necesite (manómetros).

La misión del gas es proteger el cordón de soldadura de la atmósfera, con el finde evitar que se contamine el material que está fundido en la zona de soldadura, puessabemos que el acero tiene una gran afinidad por el oxígeno en estado líquido y porlo tanto su contaminación en ese estado es muy rápida.

Si la protección del gas es defectuosa, como falta de gas, desviación del chorro degas por corrientes de aire, etc., la falta de protección de la zona de soldadura nos daráporosidades, las cuales están consideradas como un defecto muy serio (la soldadurano vale).

Los gases empleados en la soldadura de hilo continuo se deberán escoger en fun-ción del material a soldar, pues hay diversos tipos de gases que satisfacen las nece-sidades técnicas de protección de soldadura; cada uno de ellos es más indicado paraun tipo de material.

El gas argón: Es uno de los gases empleados en la soldadura de aceros comunesy aceros aleados; también se puede emplear sin hidrógeno con buen éxito en los ace-ros inoxidables.

Las características más importantes del gas argón son:• Es un gas noble de símbolo químico Ar.• Densidad a 15º y 1 B, 1,66 kg/m³.• Se presenta en botellas a 200 atm de presión.• No es combustible.• No es tóxico, lo que lo hace utilizable en la soldadura.• Se emplea en la soldadura de hilo continuo como elemento desoxidante, pues

desaloja el aire de la atmósfera durante la soldadura, evitando la oxidación delmaterial de aportación.

• Se obtiene del aire por destilación.• Da una buena estabilidad de arco eléctrico.

Figura 4.7.1.1. Equipo de soldadura de hilo continuo.

En la soldadura se emplea para desalojar el aire de la atmósfera de la zona de sol-dadura.

El gas oxargón: Es un gas empleado en la soldadura de hilo continuo como desoxi-dante y es una mezcla de gases argón y oxígeno; es más enérgico que el argón y seemplea con buen resultado en la soldadura de aceros comunes y aceros inoxidables.

En recintos cerrados si tenemos un escape tenemos peligro de asfixia; por lo tanto,debe de emplearse en sitios ventilados.

La pistola: La pistola (figura 4.7.1.2) es la que establece el arco eléctrico con lapieza a soldar, al mismo tiempo que suministra el hilo guiándolo en la zona de sol-dadura (estas pistolas pueden ir o no refrigeradas).

El material de aportación: Son bobinas de hilo enrollado en un soporte el cual secoloca en la máquina y mediante un equipo de tracción éste tira del hilo de la bobi-na a medida que éste se funde depositando el cordón. El hilo de acero está revestidode cobre con el fin de evitar la contaminación durante su almacenamiento y para faci-litar el cebado del arco durante la soldadura.

El diámetro del hilo que tenemos que utilizar depende del trabajo a realizar, perolos diámetros más empleados son los de 0,8 mm, 1,00 mm y 1,2 mm.

4.7.2 Soldadura oxiacetilénicaEste tipo de soldadura es muy empleada para trabajos de chapa fina, como ele-

mentos de decoración, lampistería, carrocerías, etc. Se suele emplear para espesoresno superiores a 3 ó 4 mm. Es una soldadura más delicada que la soldadura eléctrica,pero tiene el inconveniente de que el tiempo de calentamiento de la pieza a soldar esmayor que en la soldadura eléctrica, por lo que suele deformar las piezas por las dila-taciones.

Se fundamenta en el poder calorífico del acetileno mezclado con el oxígeno, deahí que reciba el nombre de soldadura oxiacetilénica.

El proceso de soldadura es calentar la pieza hasta la temperatura de fusión delmaterial a soldar junto con el material de aportación. Al tener que trabajar con gasespeligrosos tenemos que conocer sus características y su forma de manejo.

Equipo de soldadura oxiacetilénica: El equipo básico de soldadura está com-puesto por una botella de oxígeno y una botella de acetileno, con sus manómetros deregulación correspondientes, un mango (soplete) que incorpora los grifos, los cualesregulan la llama de trabajo, y una boquilla que es la que realiza la mezcla de los gasesy genera la combustión. Las mangueras que conectan las botellas de gas con elmango del soplete están codificadas por colores, teniendo el color rojo para el aceti-leno y el color azul para el oxígeno.

La botella de acetileno: El acetileno es un gas cuya fórmula química es C2H2, nose encuentra libre en la naturaleza y se obtiene a través del carburo de calcio.

Su poder calorífico está alrededor de los 3.100 ºC con una densidad de 0,905 yexplota con facilidad al contacto con el aire cuando pasa de 1,5 atmósferas de pre-sión, por lo que no se debe de trabajar nunca a más de esta presión.

Es un gas que tiene un olor característico a ajos con el fin de que cuando hayafugas se pueda detectar por el olor. Es muy soluble en acetona, propiedad que seaprovecha para envasado en botellas.

Se suministra en botellas de acero disuelto en acetona a una presión de 15 atmós-feras.

El interior de la botella está lleno de materia porosa (piedra pómez o cemento metá-lico poroso), luego se llena de acetona, y en ella se disuelve el acetileno, el cual vasaliendo a medida que lo gastamos. Un kilo en peso de gas acetileno tiene unos 850litros de gas. No debe vaciarse la botella de acetileno totalmente, pues corremos el ries-go de que se salga la acetona; cuando el manómetro de la botella nos marque el conte-nido por debajo de 0,5 atm, ésta se dará por terminada sustituyéndola por otra nueva.



Figura 4.7.1.2. Soldadura de hilo continuo.

Tubo conductorde gas

Gas protector Electrodo hilocontinuo



Queda terminantemente prohibido trabajar con las botellas tumbadas. Ver botellade acetileno en la figura 4.7.2.1.

Si queremos calcular el gasto de acetileno que tenemos en un trabajo lo haremosde la siguiente forma:

Pesamos la botella antes y después del trabajo y la diferencia de peso la multipli-camos por 850, lo que nos dé serán los litros de gas acetileno gastados en el trabajo.

La fórmula a emplear para el cálculo es:

V = Volumen en litros gastadosPa = Peso de la botella antes del trabajoPd = Peso de la botella después del trabajoLa botella de oxígeno: El oxígeno se encuentra en el aire mezclado con el nitró-

geno (21% de O y 78% de N); generalmente se obtiene del aire o del agua. Su sím-bolo químico es O, su densidad es 1,43, y oxida los aceros con mucha facilidad; enestado caliente los aceros demuestran mucha afinidad por el oxígeno, oxidándosecon mucha facilidad, por lo que hay que regular bien la llama para evitar la oxida-ción del material a soldar.

Se suministra en botellas de acero a una presión de 150 atmósferas. Éstas deben dellevar los manómetros correspondientes para la regulación de la presión de trabajo.

Si queremos saber el volumen de gas que tenemos dentro de la botella, así comoel gasto del mismo, con el fin de valorar el coste de un trabajo en un momento deter-minado, lo podemos hacer de la forma expresada en el cuadro siguiente:

Queremos saber el gasto de oxígeno que hemos tenido en la realizaciónde una soldadura. El proceso es el siguiente: cuando empezamos a trabajar tomamosnota del manómetro de alta y vemos que nos marca por ejemplo 100 kg/cm². Al ter-minar el trabajo volvemos a tomar nota de lo que nos marca el manómetro y vemosque ahora marca 60 kg/cm². La capacidad de la botella es de 60 l.

Al empezar el trabajo en la botella tenemos 60 × 100 = 6.000 litros de oxígeno. Al terminar el trabajo en la botella nos queda 60 × 60 = 3.600 litros.Luego hemos gastado 6.000 – 3.600 = 2.400 litros en el trabajo.

El soplete o mango de soldar: Es la pieza en la cual se fijan mediante roscadolas boquillas de trabajo, por lo tanto sirve para trabajar con cualquier tipo de boqui-lla; incorpora las llaves de regulación de salida de los gases (oxígeno y acetileno) ylleva el acoplamiento para la instalación de las mangueras.

Suele ser de latón, en el interior lleva la tubería por la cual circula el oxígeno perosin contacto con el acetileno; a través del inyector salen los gases a la boquilla en

Problema

V = (Pa – Pd) × 850

CÁLCULO DEL GASTO DE OXÍGENO EN UNA SOLDADURA

Siendo:V = Volumen de O en litrosC = Capacidad de la botella en litrosP = Presión (lo que marca el manómetro de alta)

Aplicamos la fórmula: V = C × P

Siendo:Vg = Volumen gastado Vd = Volumen después del trabajoVa = Volumen antes del trabajo

Aplicamos la fórmula: Vg = Va – Vd

Figura 4.7.2.1. Botella de acetileno seccionada.

donde se mezclan quedando así preparados para obtener la llama calefactora que fun-dirá el metal a soldar.

También se le puede incorporar la boquilla del oxicorte, para la realización de tra-bajos de corte.

Figura 4.7.2.2. Mango de soldar.

Las mangueras de la soldadura oxiacetilénica: Las mangueras que se acoplanal mango del soplete de soldar son de un material especial mallado para que sopor-ten las presiones de trabajo, deben de ser flexibles y de color según el gas que vayana conducir.

• La manguera del acetileno es de color rojo.• La manguera que conduce el oxígeno es de color azul.

Respecto a las mangueras hay que decir que éstas durante el trabajo deben de estarlo más alejadas posible de la fuente de calor (llama del soplete), teniendo en cuentaque no salten proyecciones sobre las mismas.

Las tuercas que abrochan la manguera al mango de soldar, también llevan roscasdistintas con el fin de evitar equivocaciones en su roscado.

• La tuerca que abrocha la manguera del acetileno rosca a izquierdas.• La tuerca que abrocha la manguera del oxígeno rosca a derechas.

Los grifos que regulan la salida del gas llevan su distintivo en color.

• El grifo que regula la salida del acetileno es de color rojo.• El grifo que regula la salida del oxígeno es de color azul. Ver figura 4.7.2.2.A.

Figura 4.7.2.2.A. Mangueras.

Las boquillas de soldadura: Son los elementos que se montan en el mango desoldadura y realizan la mezcla de los gases de acetileno y oxígeno; la mezcla sequema a la salida de la boquilla dando el calor necesario a la pieza a soldar. Lasboquillas van numeradas y según su tamaño dejan salir más o menos gas con lo cualel poder de calefacción nos lo da su tamaño. Ver tabla de boquillas.

La boquilla es la que maneja el operario y su habilidad de manejo influye en lacalidad de la soldadura. Juego de boquillas en la figura 4.7.2.3.



Tuerca Mango Oxígeno

Boquilla Inyector Acetileno

Tuerca con roscaa la derecha

Manguera oxígenocolor azul

Tuerca con roscaa la izquierda

Manguera acetilenocolor rojo

Figura 4.7.2.3. Juego de boquillas.



La llama de la soldadura oxiacetilénica: Como hemos comentado anteriormen-te los gases se mezclan en la caña de la boquilla y de su regulación y mezcla tendre-mos el éxito de la soldadura; esta operación de regulación de la llama debe de ser laexacta, pues si tenemos exceso de acetileno tendremos una llama que llamamos car-burante y nos dará una soldadura negra y con falta de penetración, pues le falta fuer-za al soplete.

Si por el contrario tenemos exceso de oxígeno decimos que la llama es oxidante yla soldadura obtenida con esta llama será oxidada y de muy mala calidad; formaespuma durante la soldabilidad del material.

La llamada llama neutra es la que está bien regulada. La relación entre el gasto delacetileno y el oxígeno debe de ser igual o aproximarse a la unidad.

Los manómetros (manorreductores): Son los elementos que regulan los gasesen las operaciones de soldadura. El juego de manómetros consta de dos elementos,uno llamado de alta que mide la cantidad de gas que queda en la botella, que nos indi-ca cuándo debemos de cambiar la botella por una nueva, y otro llamado de baja quemediante una válvula reguladora controla la presión de trabajo en el momento de larealización de la soldadura. En la figura 4.7.2.4 se representa un manómetro.

También tiene una válvula de seguridad, que en el caso de retroceso de llama éstase activa y evita que llegue a la botella la llama.

Las roscas de los manómetros para acoplarlos a las botellas son de pasos especia-les y difieren unos de otros según el tipo de gas al que tenemos que acoplarlo paraevitar confusiones.

Válvula antirretroceso: Es una válvula que deja pasar los gases de utilización enun solo sentido, evitando que circulen en sentido contrario, por lo que nos garantizaque en el caso de un retroceso de llama no exista el peligro de explosión, protegien-do así tanto los manorreductores como las botellas de gases; se deben de instalar a laentrada de gases del mango del soldador (soplete) y su empleo es de carácter obliga-torio.

REGULACIÓN DE LA LLAMA DEL SOPLETE

Llama con exceso de oxígeno.Llama oxidante

Llama con exceso de acetileno.Llama carburante

Llama neutra. Llama bien regulada

O2 / C2 H2 = 1

ELECCIÓN DE LA BOQUILLA A EMPLEAR SEGÚN EL ESPESOR A SOLDAR

Nº de la boquilla a emplear 0 1 2 3 4 5

Espesor a soldar mm 0,5-1 1-2 2-4 4-8 8-10 10-15

Diámetro de la varilla mm 1 2 3 4 5 6

Presión de oxígeno atm 2 2,5 2,5 2,8 3 3,5

Presión de acetileno gr/cm2 50 100 100 150 150 200

Consumo de oxígeno l/h 106 160 265 630 890 1.060

Consumo de acetileno l/h 100 150 250 500 650 1.000

Figura 4.7.2.4. Manómetro.

Orden de trabajo en la soldadura oxiacetilénica:

Es muy importarte seguir el orden de funcionamiento establecido cuando realiza-mos trabajos con la soldadura oxiacetilénica, pues estamos trabajando con gases peli-grosos y con una fuente de calor muy enérgica.

• Lo primero se prepara la zona de soldadura limpiando las partes a soldar, zonade soldadura.

• Se escogerá la boquilla del número adecuado al espesor a soldar, así como eldiámetro de la varilla de aportación.

• Se ajustarán los manómetros de oxígeno y acetileno a las presiones de trabajoadecuadas según el número de la boquilla a emplear.

• Se encenderá la llama con mecheros metálicos al respecto, nunca con mecherosordinarios de plástico y gas.

• Se abrirá primero un poco el grifo de acetileno encendiendo la llama, a conti-nuación se abrirá el grifo de oxígeno regulando la llama de trabajo dejándolaneutra.

• Se procederá a realizar la soldadura.• Cuando apaguemos el soplete, apagar primero la llave del acetileno, a continua-

ción la del oxígeno.• Cuando se recojan las mangueras purgar el gas que en ellas quede.• Cuando se recoja el equipo de soldadura, cerrar los grifos de las botellas de gas

y purgar los manómetros.

Normas de seguridad a tener en cuenta en la soldadura oxiacetilénica: Losgases empleados en la soldadura oxiacetilénica, tanto el oxígeno como el acetileno,están considerados como gases peligrosos, y su manejo y manipulación requierenunos conocimientos y cuidados especiales, por lo que necesitamos tener en cuentaunas normas de uso, las cuales son en términos generales:

• No se deberá trabajar nunca con las botellas tumbadas.• Las mangueras deberán estar en perfecto estado de trabajo, sin arrugas, ni cortes,

teniendo en cuenta la fecha de caducidad, cambiándolas cuando éstas caduquen.• Las botellas de gases deberán estar en un sitio lejos del puesto de soldadura

(3 metros) y fijadas a un carro o soporte atadas con cadenas para evitar su caída.• No se expondrán las botellas a fuentes de calor, como el sol, o próximas a hor-

nos, etc.• Cuando las botellas se transporten se hará en carros adecuados, nunca rodándolas.• Las fugas de éstas se detectarán con agua jabonosa.• Si se detectara una fuga de gas en el grifo de una botella, ésta deberá sacarse a

la calle y dejarla al aire libre, no dejarla en el almacén o sitios cerrados.• Los manómetros deben de estar visibles en todo momento para controlar las pre-

siones de trabajo.• El operario debe de utilizar el equipo de protección (guantes, manguitos, delan-

tal y gafas adecuadas).• Queda terminantemente prohibido engrasar los grifos de las botellas con aceite,

grasa, etc.

Oxicorte: El oxicorte de los aceros está basado en la afinidad que tienen los ace-ros por el oxígeno. Se fundamenta en calentar un acero a temperaturas de 1.300 ºC a1.400 ºC, y cuando alcanza la temperatura llamada de calefacción se le somete a unchoro de oxígeno de forma controlada, oxidándose éste de forma rapidísima (com-bustión) dando lugar al corte del material.

Por lo tanto, sólo se pueden someter a oxicorte el hierro y los aceros comunes uordinarios.

No pudiéndose cortar los aceros inoxidables, ni otros tipos de materiales aunquetengan un punto de fusión bajo, como el caso del aluminio. En la figura 4.7.2.5 tene-mos unas boquillas de oxicorte.



Figura 4.7.2.5. Boquillas de corte.



La llama del oxicorte: El oxicorte tiene una llama que es la llamada llama decalefacción (mezcla de oxígeno y acetileno); ésta calienta la pieza a cortar y cuandoestá en estado al rojo (temperatura mencionada) mediante un mecanismo que incor-pora el mango del oxicortador se le administra un chorro de oxígeno el cual hace quela pieza se oxide de forma rápida y ésta queda cortada. Figura 4.7.2.6.

La ventaja que tiene es que podemos cortar de forma muy rápida espesores dematerial muy grandes, la desventaja es que las aristas de corte quedan con rebabasque hay que eliminar, con lo cual procede una segunda operación de eliminación derebabas y escorias. Este sistema es muy empleado para la preparación de chapas congeometría y formas complicadas que luego van a ser mecanizadas o soldadas.

Datos orientativos para la utilización del oxicorte.

Verificación de las soldaduras: Las piezas que soldamos generalmente deben desoportar esfuerzos mecánicos de todo tipo, como pueden ser vibraciones, golpes,peso, etc. En definitiva, una soldadura son dos piezas de un material determinado,que una vez soldadas deben de tener las mismas características que el material base.

Dada la importancia que tiene una soldadura, la cual debe de resistir las condicio-nes de trabajo del material base, es por lo que éstas se verifican controlando los posi-bles defectos que se hayan producido durante la soldabilidad, ensayándolas tambiénsi el caso lo requiere.

Los ensayos de materiales más comunes empleados en el control y verificación delas soldaduras son:

• Control de las porosidades. Los poros pueden ser externos, los cuales se perci-ben visualmente, o internos, y para localizarlos empleamos la radiografía o losultrasonidos.

• Control de las fisuras. Generalmente son originadas por incompatibilidad delmaterial base con el material de aportación. Excesos de intensidad. Enfriamien-to muy rápido del cordón de soldadura.Las fisuras pueden ser externas, las cuales vemos físicamente, e internas, lascuales para valorarlas tenemos que o radiografiarlas o verificarlas con ultraso-nidos.

• Mordeduras. Originadas en los bordes de la soldadura, debilitan el espesor delmaterial base y por lo tanto pierde espesor de material la parte mordida.Las mordeduras son originadas por exceso de intensidad o mala posición delelectrodo durante la soldabilidad. Generalmente son visibles.

• Exceso de material aportado. No es un gran defecto, lo que sí sucede es que sitenemos que repasar el cordón de soldadura empleamos más tiempo del debido,gastando más muela y por lo tanto encarecemos la soldadura por haber emple-ado más electrodo en la soldabilidad y más tiempo en la mecanización y tra-tamiento de la misma.

• Ensayos de tracción. Para conocer la resistencia de la soldadura realizada enunas determinadas condiciones y con un material de aportación digamos el ade-

Figura 4.7.2.6. Llama del oxicorte.

Boquilla exterior

Boquilla interior

Llama de calefacción

Llama de corte

TABLA PARA EL OXICORTE

Nº boquilla exterior 1 2 3 4

Nº boquilla interior 1 2 3 4 5 6 7 8

Espesor de corte mm 10 25 50 75 100 150 200 250

Presión oxígeno atm 2 3 4 5 6 7 8 9

Presión acetileno atm 0,15 0,20 0,30 0,35 0,35 0,45 0,45 0,50

Consumo oxígeno l/h 1.800 3.500 5.700 8.300 11.800 18.000 24.000 28.000

Consumo acetileno l/h 400 450 600 750 850 900 1.050 1.400

Velocidad de corte m/h 30 25 20 15 10 8 6 4

cuado, la soldadura es realizada en unas piezas en las condiciones estudiadas deantemano y luego se somete al ensayo de tracción estudiando la resistencia dadapor la soldadura. Si los resultados son los adecuados la soldadura se realizará enesas condiciones, si el resultado no es el pedido se harán las correcciones opor-tunas de intensidad, elección de electrodo, etc.

• Ensayo de resiliencia. El ensayo de resiliencia, como sabemos, nos da la resis-tencia que opone un material a la rotura por golpe. Cuando soldamos depósitos para el transporte de líquidos peligrosos (gasolinas,alcoholes, etc.) o tolvas que soportan pesos y golpes, es necesario conocer laresiliencia de la soldadura realizada. Para realizar el ensayo de resiliencia se hace una probeta normalizada con elcordón de soldadura depositado y se somete a ensayo, dándonos los valores quetiene.

Una vez verificadas las soldaduras la industria las clasifica según su importanciapor colores y números, siendo:

NeumáticaEn la industria hay muchas máquinas que funcionan con aire comprimido como

fuente de energía, estas máquinas están aplicadas a todo tipo de trabajos y son por logeneral muy versátiles, generalmente se obtienen con ellas grandes rendimientos yun número muy elevado de piezas. La neumática estudia las técnicas del aire com-primido empleado en las máquinas mecánicas.

Se aprovecha en la tecnología mecánica para el funcionamiento de elementosmecánicos accionados por aire comprimido.

El fundamento es muy sencillo, se trata de comprimir aire de la atmósfera, tratar-lo adecuadamente y controlarlo de forma que mediante mecanismos mecánicos lopodamos convertir en trabajo.

Los mecanismos accionados mediante aire realizan operaciones mecánicas repe-titivas muy fiables, tienen gran rapidez de trabajo y los costes de producción suelenser más baratos que empleando otras fuentes de energía, aunque también es ciertoque los costes de implantación pueden ser caros. También tienen aplicación enmáquinas en donde no pueden entrar otras fuente de energía, como la electricidad.

Hoy día en casi todas las máquinas del taller interviene la neumática, pues tienegrandes aplicaciones, como alimentadores, expulsión de piezas, estampación, tala-dradoras y destornilladores, etc.

Tiene algunas ventajas sobre otros métodos de accionamiento como la energíaeléctrica, aunque también tiene inconvenientes.

4.8



CLASIFICACIÓN DE LAS SOLDADURAS

Color Número Características

Negro 1 Soldadura perfecta. Sin defectos de ningún tipo.

Azul 2 Soldadura con pequeños defectos, como: Pequeñas desviaciones,mordeduras sin importancia, adherencia de escoria en el cordón.

Verde 3 Soldadura de baja calidad, para elementos sin importancia. Puedepresentar pequeñas mordeduras y faltas de penetración.

Marrón 4 Soldadura de mala calidad. Presenta poros y pequeñas grietas.

Rojo 5 Soldadura de muy mala calidad. Esta calificación está desestimada.



Ventajas de la neumática: En términos generales las ventajas más significativasde la neumática podemos decir que son:

• El aire lo tenemos en cantidades muy grandes, pues lo recogemos directamentede la atmósfera.

• No necesitamos realizar instalaciones complejas para traerlo de lejos, pues lorecogemos en el lugar de trabajo y podemos almacenarlo con facilidad. Un com-presor en principio se puede instalar casi en cualquier sitio.

• No es explosivo; por lo tanto, las tuberías que lo conducen, si tenemos escapeso pérdidas (averías), no plantean mayores problemas. Lo podemos emplear enindustrias químicas.

• Es limpio y cómodo a la hora de manipularlo. • No necesitamos hacer instalaciones de retorno del aire consumido o gastado en

la aplicación neumática, pues éste cuando lo hemos empleado lo retornamos porel propio mecanismo neumático directamente a la atmósfera.

• Los mecanismos neumáticos dan secuencias de trabajo muy rápidas y muyfiables.

• Realiza trabajos repetitivos, evitando la fatiga del operario y la generación depiezas fuera de control de calidad por cansancio.

Inconvenientes de la neumática: Los inconvenientes más significativos de laneumática son:

• No puede realizar grandes esfuerzos mecánicos, pues el aire como fuente deenergía es compresible. Para grandes esfuerzos está la hidráulica.

• Los costes de implantación pueden ser elevados a la hora del diseño de unamáquina neumática.

• Las respuestas de los mecanismos neumáticos son más lentas que las realizadascon mecanismos eléctricos (este problema generalmente se resuelve con meca-nismos electroneumáticos).

• No podemos emplear el aire directamente comprimido de la atmósfera, tenemosque tratarlo antes de emplearlo (quitarle la humedad, filtrarlo, engrasarlo, etc.),y esto según mecanismos y máquina puede resultar caro.

Características del aire: El aire es el elemento que respiramos y es muy abun-dante en la naturaleza; en principio diremos que es fácil de almacenarlo y emplearlopara usos mecánicos a través de los elementos necesarios, llamados elementos neu-máticos.

Es fácil de transportar, pues no requiere instalaciones costosas. Es limpio en suuso y otra gran ventaja que tiene en el empleo para usos mecánicos es que no esexplosivo, ni plantea el peligro de incendio en las fugas.

Si vamos a trabajar con aire conviene que sepamos sus características, así comoque a 0 ºC y 760 mm 1 m³ de aire pesa 1,293 kilos (es el peso específico del aire).Y que su composición es:

Tratamiento del aire para la neumática: Decíamos en el punto anterior que alaire teníamos que darle un tratamiento antes de emplearlo; efectivamente, el aire talcomo lo recogemos de la atmósfera para mover los elementos neumáticos, no nosvale, pues lleva elementos nocivos que tenemos que eliminar, como polvo, partícu-

COMPOSICIÓN DEL AIRE

Elemento Porcentaje Características

Nitrógeno 78% Es un gas inerte

Oxígeno 20% Es un gas muy oxidante

Argón, neón, helio,xenón 1,4% Son gases nobles que entran

en la composición del aire

Vapor de agua 0,6% Agua en suspensión

las sólidas, humos etc., las cuales mediante un sistema de filtrado son eliminadas conel fin de que el aire llegue limpio a la mecánica neumática, cilindros y válvulas, puessi nos llega polvo nos rayaría los elementos mecánicos y acortaríamos la vida de fun-cionamiento.

Otro elemento nocivo y enemigo de la neumática es la humedad. El aire contieneaproximadamente por cada metro cúbico a 20 ºC unos 18 gramos de agua. El aguahay que eliminarla del aire que llega a las válvulas y cilindros, pues oxidaría los ele-mentos mecánicos obstruyéndolos y haciendo que funcionaran mal.

Como los elementos neumáticos no disponen de engrasadores por los cuales poda-mos inyectar aceite que suavice el rozamiento de los elementos mecánicos, tenemos queengrasar el aire antes de emplearlo mediante engrasadores que veremos más adelante.

El proceso para recoger el aire de la atmósfera y emplearlo en neumática es elsiguiente:

El filtro: Son elementos capaces de recoger las partículas sólidas, arenas y loshumos que lleva el aire en suspensión, limpiando el aire y no dejándolas pasar a loscilindros y válvulas. En la figura 4.8.1 vemos un elemento filtrante de aire, el cualdeja entrar el aire por el orificio (vía) A, se filtra a través del elemento filtrante quesuele ser de plástico poroso o papel, y sale limpio por B listo para ser empleado.

El filtro se instala a la entrada del aire en la máquina, en la llamada unidad demantenimiento; periódicamente hay que limpiarlos o sustituirlos por nuevos segúnlos m³ de aire filtrados (horas de trabajo de la máquina).

Pues si un filtro está sucio y deja pasar elementos nocivos, como son el polvo ylas arenas, puede rayarnos las camisas de los cilindros y las válvulas, dañando así loscomponentes neumáticos, provocando averías y acortando la vida de los mismos. Susímbolo técnico es el de la figura.

Separadores de agua: Son unos dispositivos que al circular el aire por ellos soncapaces de recoger el agua que éste lleva en suspensión, de tal forma que se evite quellegue agua al circuito neumático con el fin de eliminar el mal funcionamiento de loselementos mecánicos por oxidación o corrosión. Figura 4.8.2. Si llega agua a las vál-vulas, las vías de éstas se pueden obstruir, planteando problemas de funcionamiento.

Hay muchos modelos de separadores de agua, los más comunes y para prepararpequeñas cantidades de aire, son los que hacen girar el aire en forma de turbulenciacuando entra en ellos, eliminando así el agua que éste pueda contener (los incorporala unidad de mantenimiento).

Cuando tenemos que tratar más cantidad de aire, se dispone de separadores deagua más enérgicos, los cuales hacen pasar el aire por productos químicos capacesde absorber la humedad. Ver la figura. El aire entra por A, se le obliga a pasar porproductos químicos los cuales absorben el agua que contiene el aire, que gotea pordecantación cayendo al fondo del depósito, y una vez el aire limpio de agua sale porB a servicio (elementos neumáticos); el agua que cae al fondo del depósito es expul-sada al exterior mediante el purgador del elemento separador.

La humedad en los conductos de aire está considerada como impureza. Llamamoshumedad absoluta a la cantidad de agua que contiene 1 m³ de aire en condicionesnormales, y llamamos rocío cuando la humedad es tan grande que el agua se depo-sita en las paredes en forma de gotas. El símbolo técnico de un separador de agua esel de la figura.

Engrasadores: Son unos aparatos basados en el efecto Venturi, que al hacer pasarel aire por un tubo el cual se estrecha en un tramo, aumenta la velocidad de circula-ción del aire, de esta forma es capaz de succionar aceite de un depósito, el cual semezcla con el aire que irá a los mecanismos neumáticos engrasándolos correctamen-te durante su funcionamiento. Su símbolo es el de la figura.



Aire de la atmósfera sealmacena en el compresor Se filtra Se le quita

la humedad Se engrasa Se emplea

Figura 4.8.1. Filtro de aire y su símbolo.

Figura 4.8.2. Separador de agua y su símbolo.

B

A

B

A

Símbolo del engrasador.



La unidad de mantenimiento: Se le da el nombre de unidad de mantenimientoal conjunto de elementos que tratan el aire y van acoplados entre sí, formando unmódulo. La unidad está formada por: un filtro, un separador de agua, un engrasadory un regulador de presión con su manómetro.

Estas unidades se instalan siempre en la entrada de aire de la máquina, con el finde dar el tratamiento completo al aire antes de emplearlo en los mecanismos, tratan-do solamente el aire que emplea la máquina durante su funcionamiento. Su símboloes el de la figura.

El compresor: Es el equipo encargado de recoger el aire de la atmósfera y com-primirlo en un depósito, para tenerlo dispuesto en el momento que lo necesitemos.

Los compresores más generalizados son los llamados compresores de pistón.

Estos compresores constan de un cilindro abrochado a un cigüeñal mediante unabiela y accionado por un motor eléctrico. El motor hace girar el cigüeñal, el cual trans-mite el movimiento a través de la biela al pistón. La biela convierte el movimiento cir-cular del cigüeñal en movimiento lineal del pistón.

Cuando el pistón está en el punto máximo superior (altura máxima alcanzada porel pistón) se abre la válvula de admisión, y al desplazarse el pistón al punto máximoinferior (punto más bajo que alcanza el pistón) éste aspira el aire de la atmósfera lle-nando el cilindro. Cuando alcanza el punto máximo inferior se cierra la válvula deadmisión y se abre la válvula de salida; al ascender el pistón para alcanzar otra vezel punto máximo superior empuja al aire a presión enviándolo por la válvula de sali-da al depósito. Ver figura 4.8.2.A.

El volumen de aire aspirado por el compresor está en función del diámetro del pis-tón y de la carrera.

Siendo:

Va = Volumen aspirado por revoluciónR = Radio del pistónC = Carrera

Tenemos un compresor cuyo diámetro de pistón es de 80 mm, la carre-ra de 95 mm y trabaja a 3.000 r.p.m.

Queremos saber los litros de aire que mete en el depósito de aire por hora de trabajo.Va = π × R2 x C; Va = (3,14 × 402 × 95) / 1 x 106 = 0,477 dm3

0,477 × 3.000 × 60 = 85.910 dm3 = 85,91 m3

Depósito de aire: Es el depósito donde almacenamos el aire comprimido paraemplearlo en las máquinas neumáticas.

Son de acero y los depósitos pequeños suelen tener el compresor acoplado a el; enlos depósitos grandes o de cierta capacidad el compresor está situado aparte.

Este depósito lleva instalado un manómetro para ver la presión del aire almacena-do en él, así como una válvula de seguridad que se acciona automáticamente cuan-do éste alcanza más presión de la requerida.

En el fondo del depósito se almacena el agua desprendida por la compresión delaire, y con el fin de facilitar su salida a través de la llave de purga tiene una inclina-ción entre 3º y 5º. Ver figura 4.8.2.B.

Unidades de cálculo de la neumática: Para poder trabajar con la neumáticadebemos de tener en cuenta algunos conceptos matemáticos, los cuales los vamos atener que emplear a la hora de dimensionar tuberías, conductos, cilindros, etc., así

Problema

Va = π × R² × C

Figura 4.8.2.A. Compresor.

Aspiración A depósito

Pistón

PMS

PMI

C

Figura 4.8.2.B. Depósito de aire.

Manómetro

V. seguridad Salida

Purgador

5º

Símbolo de la unidad de mantenimiento.

como realizar pequeños cálculos que nos ayudarán a entender y manejar los elemen-tos neumáticos. El aire es un gas y como tal obedece a las ecuaciones y constantesfísicas de los gases, las cuales las vemos a continuación con algunos ejemplos.

Sección: Es la unidad de superficie, y es el m²; en neumática esta unidad es muygrande y tomamos como unidad el cm². Es de aplicación para el cálculo de la sec-ción del émbolo de los cilindros. Figura 4.8.3.

Figura 4.8.3. Cálculos de la sección.

Siendo:

D = Diámetro del émbolod = Diámetro del vástago

Volumen: Es la unidad de capacidad, y es el m³; esa unidad es muy grande y enneumática tomamos el dm³, lo empleamos para valorar la capacidad de un cilindro.

Siendo:

Vs = Volumen a la salidaVe = Volumen a la entradaC = Carrera del cilindro

En un cilindro tenemos dos volúmenes, el de salida y el de retorno. Cuando cal-culamos el volumen de retorno hemos de tener en cuenta el volumen del vástago.

Presión: En neumática cuando hablamos de presión nos referimos a la presiónejercida por un gas (aire) sobre las paredes del depósito que lo contiene, y es la fuer-za que ejerce ese gas sobre la superficie de sus paredes. Su unidad es la atmósfera yse define como la fuerza ejercida por 1 kilo sobre una superficie de 1 cm².

También se emplea el bar, que se define como la fuerza ejercida por 105 newtonsobre la superficie de 1 m². Siendo el pascal (Pa) 1 newton/m².

Siendo:

P = PresiónF = Fuerza ejercida S = Superficie

Ver unidades de cálculo en capítulo 1.

¿Con qué fuerza empujaremos el émbolo del cilindro de la figura 4.8.4si la presión del aire es de 6 atm y el diámetro del cilindro es de 50 mm?

S = π × r²; S = (3,14 × 25²) / 100 = 19,62 cm²F = P × S; F = 6 × 19,62 = 117,75 kg

Problema

Nota

FP = -------------

S

V = π r2 × C



Vs

Ve

D

dc

Figura 4.8.4.

F

P

D

Ss = π R2



Presión atmosférica: Se conoce con el nombre de atmósfera a la masa de aire querodea la Tierra y que alcanza una altura de unos 80 km aproximadamente.

Y llamamos presión atmosférica al peso de una columna de aire de 1 cm² de sec-ción por la altura de la atmósfera tomada al nivel del mar y a temperatura de 0 ºC, yvale 1.032 gramos. Generalmente se toma como presión atmosférica 1 kg/cm². En elcapítulo 1º decíamos que una atmósfera = 1 kg/cm².

El pascal es igual a: Pa = newton/m²El bar es igual a: bar = 105 newton/m²

Presión relativa: Es la presión ejercida sobre la presión atmosférica y la llamadapresión manométrica, pues es la que miden los manómetros con los que tomamos losvalores de presión. Ver gráfico de la figura 4.8.5.

Presión absoluta: Es la presión atmosférica más la presión que ejercemos no-sotros sobre un elemento, y vale:

¿Cuántas atmósferas, pascales y kilopascales serán 6 bares?1 atm = 0,981 bar1 bar = 1,02 atmPor lo tanto, tendremos que 6 × 1,02 = 6,12 atmósferas6 × 105 = 600.000 pascales y 600.000/1.000 = 600 kilopascales

Expansibilidad de los gases: A la hora de trabajar en neumática, debemos detener en cuenta que los gases tienden a ocupar todo el volumen de la vasija que loscontiene. Y que la presión de un gas se transmite íntegramente en todas las paredesde la vasija que lo contiene. Por lo tanto, en cada punto de la pared de un elementoneumático tendremos la misma presión. Ver figura 4.8.6. Estos conceptos debemosde tenerlos en cuenta a la hora de realizar cálculos neumáticos.

Problema

Pab = Pa + Pr

Pa = Pab – Pr

105 newtonBar = ------------------------------

m2

1 newtonPa = --------------------------

m2

Figura 4.8.5. Gráfico de presiones.Nivel del mar

80 km

0

Pa

PabPr

UNIDADES EMPLEADAS EN LA NEUMÁTICA

Magnitud Símbolo Unidad Equivalencia

Longitud l Milímetro

Superficie S cm² 1 cm² = 100 mm²

Volumen V dm³ 1 dm³ = 1.000 cm³

Presión P La atmósfera 1 atm = 0,981 bar; 1 bar = 105 Pa; 1 bar = 1,02 atm

Temperatura T Grado Kelvin 0 ºC = 273 ºK

Fuerza F Newton 1 N = 1 kgm/s²

Tiempo t Segundo 1´= 60´´

Velocidad Ve metro/seg 1 km/h = 0,227 m/s

Caudal Q m³/seg

Figura 4.8.6.

Ley de Boyle: La ley de Boyle estudia el comportamiento de los gases relacio-nando la presión y el volumen. Su enunciado dice que a temperatura constante losvolúmenes que ocupan unos determinados gases son inversamente proporcionales ala presión que en ellos se ejerce. Figura 4.8.7.

P × V = Constante

En los cilindros del dibujo tenemos un gas con una presión y un volumen (P1 × V1). Si empujamos el émbolo comprimimos el gas y nos quedará con una pre-sión y un volumen (P2 × V2). Por lo que si multiplicamos (P1 × V1) = Constante, ylo mismo pasará si multiplicamos (P2 × V2) = Constante.

Tenemos un cilindro de 150 mm de diámetro y una carrera de C = 400 mm, con una presión de 3 bar. Lo tenemos lleno de aire en condiciones nor-males de presión y temperatura. Si lo taponamos y no dejamos salir el aire y lo lle-vamos a la mitad de su carrera, ¿qué presión tendremos ahora en el cilindro?

Aplicando la ecuación P1 × V1 = P2 × V2, la cual nos relaciona presión y volumen,despejando la presión y calculando el volumen, tendremos que: P2 = (P1 × V1) / V2

P2 = (3 × 7,065 dm³) / 3,532 dm³ = 6,00 bar

Ley de Charles: La ley de Charles estudia el comportamiento de los gases rela-cionando el volumen y la temperatura. Su enunciado dice que a presión constante,los volúmenes de los mismos están en relación directa a sus temperaturas.

Tenemos 1 m³ de aire a 25 ºC, elevamos su temperatura hasta los 80 ºC. ¿Qué volumen nos ocupa a esta temperatura?

Tendremos que pasar los grados centígrados a grados Kelvin.Aplicamos la fórmula V1 × T2 = V2 × T1; y despejando tenemos que:V1 = 1 m3

T1 = 25 ºC que son (273 + 25) = 298 ºKT2 = 80 ºC que son (273 + 80) = 353 ºKV2 = (V1 × T2) / T1; V2 = (1 x 253) / 298 = 1,184 m3

Ecuación de los gases perfectos: La ecuación de los gases perfectos nos relacio-na el volumen, la presión y la temperatura de los mismos, siendo:

Tenemos un cilindro cuyo volumen es de 1,3 m³ y una presión de 6 atm, siendo su temperatura de trabajo de 25 ºC. Durante el trabajo se calienta yaumenta su temperatura 30 ºC. Si el volumen permanece constante, ¿qué presión ten-dremos en el cilindro?

V1 = 1,3 m³, V2 = 1,3 m³P1 = 6 atm, P2 = ¿

Problema

P1 × V1 P2 × V2-----------------------= -----------------------T1 T2

Problema

V1 × T2 = V2 × T1

Problema

P1 × V1 = P2 × V2



Figura 4.8.7. Presión y volumen.

P1 x V1

P2 x V2



Despejamos P2 = (P1 × V1 × T2) / V2 × T1T1 = 298 ºK, T2 = 328 ºKAplicamos datos: P2 = (6 × 1,3 × 328) / (1,3 × 298) = 6,60 atm

Caudal: Caudal de un gas es el volumen, en este caso de aire, que circula por unatubería (figura 4.8.8) de una sección determinada en la unidad de tiempo. El caudalse da en litros/minuto, y cuando esta unidad se nos queda pequeña el caudal lo pode-mos dar en m³/h.

La transformación de m³/h a l/m es: m³/h = 1.000/60, simplificando queda 100/6.Para pasar m³/h a l/m se multiplica por (100/6), y viceversa se divide por (100/6).

Circuito neumático: Hemos quedado en que el aire es la fuente de energía quenos va a mover los mecanismos de las máquinas y sus elementos, por lo que éstetiene que realizar un recorrido desde que lo recogemos de la atmósfera hasta que lodevolvemos a la misma después de su empleo.

En términos generales un circuito neumático es el siguiente:

Elementos neumáticos básicos: En todo circuito neumático intervienen elemen-tos neumáticos y mecánicos de diversos tipos, que montados correctamente y hacién-dolos funcionar, forman la máquina neumática propiamente dicha, y mediante unmando realizan las maniobras que obtienen el mecanizado o producto deseado. Losmás comunes son:

• Elementos de potencia: “los cilindros”.• Elementos de maniobra: “las válvulas”.• Elementos auxiliares: “finales de carrera” y otros elementos neumáticos.

Los elementos de potencia: Se conoce como elementos de potencia a los cilin-dros que van instalados en las máquinas neumáticas, pues son éstos los que realizanel trabajo comandados o accionados por las válvulas neumáticas. Estos elementosneumáticos generalmente se mueven describiendo trayectorias rectilíneas, aunquetambién hay cilindros que describen trayectorias circulares.

Cilindro de simple efecto: Es el más sencillo de todos, sólo tiene una vía para sufuncionamiento, la cual cuando recibe la presión empuja el émbolo del cilindro des-plazándolo hacia fuera y éste realiza su trabajo (figura 4.8.9). Cuando cortamos lapresión el vástago del cilindro se recoge por un muelle volviendo a su posición dereposo. La carrera de este cilindro es la máxima longitud de vástago que puede des-plazar.

Este cilindro generalmente es accionado por una válvula de 3 vías y 2 posiciones(válvula 3/2).

En los cálculos de la sección y volumen del cilindro de simple efecto solamentetendremos en cuenta la cámara de salida del cilindro; por lo tanto, solamente tendre-mos en cuenta el diámetro del émbolo y su carrera a la salida del vástago, pues estecilindro sólo trabaja a empuje, el retroceso lo realiza el muelle que incorpora.

Q = V / t

Figura 4.8.8.

V∅

Figura 4.8.9. Cilindro de simple efecto.

Recogida del aire de la atmósfera

COMPRESOR

Tratamiento del aire

FILTRADO, SECADO Y ENGRASE

Control de la presión de trabajo

REGULACIÓN DE PRESIÓN

Elementosde maniobra

VÁLVULAS

Elementosde potencia

CILINDROS

Calcular la sección de un cilindro de S/E cuyo diámetro de émbolo esde 35 mm.

Aplicamos la fórmula de la sección y tendremos que Ss = π R². Aplicando datostendremos que:

Ss = 3,14 × (35 / 2)²; Ss = 961,62 mm², que pasados a cm² serán 961,62 / 100 =9,61 cm²

¿Qué volumen tendrá el cilindro del problema anterior si su carrera esde 150 mm?

Aplicando la fórmula del volumen tendremos que V = π R² × c. Aplicando datostendremos que:

V = 3,14 × (35 / 2)² × 150; V = 144.243 mm³, que pasados a dm³ tenemos V = 144.243 / 1.000.000 = 0,144 dm³

Cilindro de doble efecto: Es uno de los más empleados en las instalaciones de neu-mática, tiene dos vías de trabajo. Una vía la empleamos para desplazar el vástagohacia fuera, generalmente realizando el trabajo, y otra vía para retornar el vástago ydejarlo en posición de reposo. Este cilindro siempre trabaja con presión de aire (notiene muelles que retornen el vástago). La carrera c de este cilindro es la máxima lon-gitud que puede desplazar su vástago. Figura 4.8.10.

Este modelo de cilindro tiene dos cámaras de aire, la de salida, cuya sección es Ss = π R², y su volumen, Vs = π R² × c, y la cámara de entrada Ve, en la cual hemosde tener en cuenta la medida del vástago para sus cálculos. Este cilindro generalmen-te es accionado por una válvula de 5 vías y dos posiciones (5/2).

Queremos saber la sección que tenemos en un cilindro de doble efec-to a la salida y a la entrada cuyas medidas son: diámetro de émbolo, D = 50 mm; diá-metro de vástago, d = 20 mm, y carrera, C = 200 mm.

Sección a la salida: Ss = (π R²) / 100; Ss = (3,14 × 25²) / 100 = 19,62 cm².Sección a la entrada, tendremos que restarle la sección del vástago, con lo que nos

queda: Se = π (R² – r²). Que aplicando datos tendremos: Se = 3,14 (25² – 10²) / 100 = 17,62 cm².

Calcular el volumen del cilindro del problema anterior a la salida y laentrada del vástago.

El volumen a la salida del cilindro será: Vs = π R² × c.

Aplicando datos nos queda que: Vs = (3,14 × 25² × 200) / 1 × 106 = 0,392 dm³.El volumen del vástago del cilindro será: Vv = (3,14 × 5² × 200) / 1 × 106 =

0,015 dm³.El volumen de entrada del cilindro será el volumen de salida menos el volumen

del vástago, lo cual nos da:Ve = 0,392 – 0,015 = 0,376 dm³

Fuerza de empuje del cilindro: La fuerza de empuje de un cilindro neumáticodepende de la presión del aire y del diámetro del émbolo, según hemos visto en elpunto anterior, que despreciando el valor del rozamiento de las juntas del émbolotenemos que la fuerza de salida de un cilindro será:

Problema

Problema

Problema

Problema



Figura 4.8.10. Cilindro de doble efecto.

VeVs dD

C



Siendo la fórmula general:

La fuerza de empuje de un cilindro a la salida será: F = P (π × r²).En la fuerza de un cilindro a la entrada, deberemos de tener en cuenta el diámetro

del vástago, luego entonces será: F = P × π (R² – r²).Velocidad de salida: Es la velocidad con que sale el vástago del cilindro y está en

función del caudal y de la superficie del cilindro: Vsa = Cau / S (el caudal se da enlitros/minuto).

Los elementos de maniobra: Se conoce como elementos de maniobra a las vál-vulas que comandan los cilindros, y son la parte fundamental de la neumática, puessegún cambian de posición y distribuyan el aire realizan las distintas secuencias deltrabajo de una máquina neumática; una válvula según la instalemos realizará unafunción u otra.

Tienen una serie de orificios a los cuales se les conectan las tuberías por las cua-les circula el aire, y a estos orificios les llamamos vías de trabajo. Interiormente lle-van un cilindro o corredera, que según su posición comunica unas vías con otrasdejando pasar el aire, o tapando otras cortando el paso del aire. De esta forma hace-mos trabajar a los cilindros. A estos elementos también se les llama distribuidores.

Las posiciones de una válvula se representan por cuadrados, y cada cuadradorepresenta el estado de la posición de la válvula.

Las vías de la válvula se representan por líneas y flechas, la línea indica que haypaso de aire y la flecha nos indica el sentido de circulación del aire.

Las válvulas las identificamos por el número de vías y el número de posiciones,indicando el número de vías en el numerador y el número de posiciones en el deno-minador. Así, si decimos esta válvula es una 3/2 nos referimos a una válvula quetiene 3 vías y dos posiciones.

Para poder identificar las vías de las válvulas y saber cuál es cada una, así comoconocer su forma de instalación según los planos de montaje, se las codifica connúmeros y letras, cuyo significado y número se expresa en el cuadro siguiente:

CODIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS

Número Letras Vía de

1 P Presión

2 – 4 A – B Acciones

3 – 5 R – E Escapes

12 – 14 X – Y Pilotajes

F = P × S

REPRESENTACIÓN DE VÍAS Y POSICIONES

Observaciones Símbolo Observaciones Símbolo

Cada posición de la válvula se repre-senta por un cuadrado. A Indica una vía abierta y la flecha el

sentido de circulación del aire.

Representa una válvula de dos posi-ciones, posición A y posición B. A B Representa una vía y que el aire

puede circular en los dos sentidos.

Representa una válvula de tres posi-ciones, A, B, C. A B C Indica una vía cerrada y no deja

pasar el aire.

El esquema de las válvulas según su accionamiento: Las válvulas, aun teniendolas mismas características (número de vías y número de posiciones), pueden seraccionadas de muy diversas formas, las más comunes son:

• Accionada por botón y retorno por muelle. Es la válvula que mientras esté pul-sada tendremos acción; cuando soltamos el botón y cesa la fuerza ejercida en laválvula, ésta cesa el accionamiento y la válvula deja de trabajar. Generalmentees la empleada para montar circuitos que deban de ponerse en marcha con unapulsación.

• Accionada por palanca. Es la llamada válvula de enclavamiento. Accionamos laválvula y ésta permanece en esa posición hasta que volvamos a cambiar la posiciónde dicha válvula. Esta válvula se emplea para el trabajo con circuitos automáticos.

• Accionada por aire por un extremo. Cuando necesitamos mandar una válvula sinque podamos accionarla manualmente, disponemos de un accionamiento auto-mático por un solo extremo, al cual llamamos mando de válvula pilotada por X.

• Accionada por aire por los dos extremos. Es el mismo accionamiento de la vál-vula pilotada por X, pero comandada de forma automática por los dos extremos.A esta válvula la llamamos válvula automática o pilotada por X y por Y.

• Accionada con rodillo. Las válvulas que accionamos mediante un rodillo o unbotón, son válvulas que efectúan su cambio de posición mecánicamente, gene-ralmente cuando son pisadas por un cilindro o carro de máquina, las cuales lasempleamos para detectar la posición del cilindro o para mandar otros elementosneumáticos. Son las válvulas llamadas finales de carrera.

• Accionada por pedal. Son las válvulas empleadas en máquinas cuyo accio-namiento se realiza con el pie, con el fin de disponer de las manos libres, comopor ejemplo las cizallas de corte de material.

La válvula 3/2: Esta válvula es una de las más empleadas en los circuitos neumá-ticos por sus aplicaciones y por su facilidad de instalación; tiene tres vías y dos posi-ciones, y es la indicada para la apertura de circuitos y mandar los cilindros de sim-ple efecto. Este modelo de válvula, por su forma de accionamiento, la podemosencontrar en el comercio de muchas maneras, las más usuales son las expuestas enel cuadro de arriba.

El funcionamiento de esta válvula 3/2 es muy sencillo; según hemos visto en elcuadro de conexiones anterior tenemos que la vía 1 es la de presión y está conecta-

EL ESQUEMA DE LA VÁLVULA POR SU ACCIONAMIENTO

Esquema Denominación del accionamiento

Por seta

Por pilotaje

Por palanca

Por botón

Por rodillo

Por pedal



Válvula 3/2.

2

1 3



da a presión, cuando la válvula está accionada y la corredera de dicha válvula comu-nica la vía 1; con la 2 el cilindro recibe la presión del aire y sale a +. Figura 4.8.11.

Cuando la válvula está en reposo y se comunica la vía 2 con la 3, el aire delcilindro una vez usado sale al exterior por la vía 3 y éste lo mantiene en reposo.Figura 4.8.12.

La válvula 5/2: Es una válvula que tiene 5 vías y dos posiciones, de forma quecuando hace el cambio podemos controlar las 5 vías; es la indicada para mandar loscilindros de doble efecto, pues éstos retornan el vástago por presión de aire.

El funcionamiento de esta válvula lo vemos en el esquema abajo representado. Verfiguras 4.8.13 y 4.8.14.

Cuando la válvula está en posición A el cilindro está en reposo; es decir, con elvástago en –, y cuando la válvula realiza el cambio a la posición B se comunican lasvías 1 con la 4 y el vástago del cilindro sale a +.

Este modelo de válvula pilotada por X e Y es la que generalmente se emplea paralas instalaciones neumáticas que trabajan de forma automática.

La válvula selectora: Es una de las válvulas más sencillas de manejar e instalar,pues su funcionamiento es muy simple pero muy práctico.

Tiene tres vías, dos de entrada de aire con presión y una de trabajo; se basa enhacer entrar el aire por una vía de presión y desplazar la corredera de forma que tapela otra vía de presión, teniendo señal siempre en la vía de trabajo.

Sus aplicaciones más importantes son como detector, y para poder mandar máqui-nas desde varios sitios. También se la conoce con el nombre de válvula O.

La válvula de simultaneidad: Este modelo de válvula, muy parecida a la selecto-ra, tiene tres vías, dos de presión y una de señal. Su funcionamiento está basado endar señal por las vías de presión al mismo tiempo para que por la vía de señal tenga-mos presión. Si una de las vías de presión no recibiese señal, no tendríamos acción.También se la conoce con el nombre de válvula Y.

Sus aplicaciones inmediatas son como elemento se seguridad, y para condicionarelementos de trabajo.

La válvula reguladora de caudal: Cuando instalamos cilindros y accionamos sufuncionamiento los vástagos de éstos se desplazan a velocidades generalmente muy

Figura 4.8.13. Posición A. Figura 4.8.14. Posición B.

Figura 4.8.11. Cilindro de s/e saliendo. Figura 4.8.12. Cilindro de s/e entrando.

1

2

3

1

2

P

Corredera

3Válvula 3/2

2

3

4

5P

2

3

4

5P

Esquema de la válvula selectora.

Esquema de la válvula de simultaneidad.

Esquema válvula reguladorade caudal.

Válvula 5/2.

2 4

3 1 5

elevadas; estas velocidades de desplazamiento son inadecuadas para los trabajosordinarios. Con el fin de regular la velocidad de salida y entrada de los cilindros tene-mos las llamadas válvulas de regulación de caudal, las cuales se instalan en las entra-das de las presiones de los cilindros y mediante regulación manual podemos ajustarla velocidad de accionamiento de los elementos de maniobra.

Estas válvulas funcionan regulando el caudal de entrada a las cámaras de los cilin-dros. Figura 4.8.15.

Las válvulas pilotadas: Se conoce con el nombre de válvulas pilotadas a lasválvulas que son accionadas de forma automática a través del mismo aire compri-mido.

Estas válvulas cambian de posición mediante la presión del aire ejercida en lasvías llamadas de pilotaje. Este modelo de válvula no se puede accionar manualmen-te y sus aplicaciones son para montar mecanismos que puedan funcionar por sí mis-mos; es decir, de forma automática. Son elementos muy empleados en los montajesneumáticos.

Los finales de carrera: Son elementos neumáticos, generalmente válvulas de 3/2cuyo accionamiento lo realizan a través de la maniobra del vástago del cilindro. Éstecuando sale o entra pisa el final de carrera detectando la posición del vástago, yaccionando el final de carrera, que actúa dando señal a otros elementos neumáticos.Son válvulas muy empleadas en las máquinas herramientas para posicionar y detec-tar las carreras de los carros de las máquinas.

Generalmente el final de carrera se simboliza con la letra de la misma válvula queacciona el cilindro en minúscula y con subíndice, utilizando a0 para indicar la posiciónde reposo del vástago del cilindro y a1 para indicar la posición del cilindro con el vás-tago fuera o final de recorrido. En la Figura 4.8.16 se ve instalado un final de carrera.

Figura 4.8.16. Pisando un final de carrera.

El esquema de mando: Toda máquina debe de tener los elementos necesariospara poderla poner en marcha, pararla o manipularla según nos interese, reuniendoademás los elementos de seguridad que requiera el tipo de trabajo a realizar.

La forma de poder mandar una máquina neumática se puede realizar de infinidadde formas y maneras, todo depende de los elementos mecánicos y neumáticos queincorpore y el trabajo que desarrolle. Un esquema de mando general es el que seexpone a continuación.

Válvula 3/2. Válvula 5/2.



Figura 4.8.15. Válvula reguladora de caudal. Forma de instalación.

Final de carrera.

a12

2 4 14

3 1 5

A

aB

a1a’0

12 14



Las fases de trabajo: Los elementos neumáticos cuando trabajan realizan manio-bras, y llamamos fase de trabajo o maniobra a cada uno de los movimientos que rea-lizan los cilindros, válvulas, etc.

Estas maniobras las representamos de forma vectorial y nos ayudan a comprendery ver los movimientos que realizan los cilindros y sus válvulas, pudiendo así ajustarla máquina neumática en perfectas condiciones; las flechas nos indican la posiciónen la que se encuentra el cilindro.

Cuando el cilindro A sale lo representamos por una flecha

Cuando el cilindro A entra lo representamos por una flecha

Las fases de trabajo también las podemos representar de forma abreviada, de talmanera que los cilindros cuando se desplazan saliendo, los representamos por elsigno +, y cuando recogen el vástago los representamos por el signo –.

Cuando el cilindro A está con el vástago fuera lo representamos por el signo +

Cuando el cilindro A está con el vástago dentro lo representamos por el signo –

En un plano neumático tenemos que representar varios elementos como cilindros,válvulas y finales de carrera; estos elementos en un plano no siempre los podemosdibujar debajo del cilindro correspondiente o al lado, sino donde requiera el esquema,y con el fin de poder identificar qué válvula manda el cilindro y qué final de carreraestá situado en cada cilindro, y en qué posición, a los cilindros se les asignan letrasmayúsculas, a las válvulas que manda el cilindro se les asignan la misma letra que alcilindro pero en minúscula, y a los finales de carrera que lleva cada cilindro se lesasignan la misma letra que al cilindro en minúscula y con subíndice. Ver figura 4.8.17.

Figura 4.8.17. Maniobra de un cilindro.

TEMPORIZADORES

Son los elementos que pueden retardar las

maniobras de los cilindros y de los actuadores.

VÁLVULAS DE PRESIÓN

Son válvulas que cuandoreciben presión son capacesde activar otros elementos

de maniobra.

DETECTORES DE PROXIMIDAD

Son elementos instalados de forma conveniente

capaces de activar elementos de maniobra

cuando el cilindro alcanza su carrera.

EN FUNCIÓN DEL TIEMPO

EN FUNCIÓN DE LA PRESIÓN

EL MANDO

EN FUNCIÓN DE LA CARRERA

A

a1a0

a0 a1



SÍMBOLOS NEUMÁTICOS

SÍMBOLO DENOMINACIÓN SÍMBOLO DENOMINACIÓN

Filtro de aire Cilindro de simple efecto

Línea de presión Cilindro de doble efecto

Engrasador de aire Cilindro de doble efecto con amortiguador

Manómetro Cilindro telescópico

Presión Cilindro de doble vástago

Escape Válvula 2/2 accionada por pulsador

Silenciador Válvula 2/2 accionada por pulsador y con retorno por muelle

Línea de pilotaje Válvula 3/2 accionada por pulsador ycon retorno por muelle

Válvula limitadora de presión regulable Válvula 3/2 pilotada por X y por Y

Válvula limitadora de presión regulable Válvula 3/2 normalmente abierta y con pulsador

Acoplamiento rápido Válvula 5/2 accionada por pulsador y con retorno por muelle

Unidad de mantenimiento Final de carrera

Válvula de estrangulamiento regulable Válvula 5/2 pilotada por X y retorno por muelle

Regulador de caudal direccional Válvula 5/2 pilotada por X e Y

Válvula de simultaneidad Válvula 4/3 con palanca y cerrada enposición central

Válvula selectora Válvula 3/3 accionada por palanca yreposo en posición central.



Los gráficos de maniobras son representaciones esquemáticas donde podemos verel funcionamiento de los cilindros y la válvula que lo manda. En estas gráficas loscilindros se representan partiendo siempre en estado de reposo; es decir, posición ini-cial de trabajo del cilindro, representando la salida del vástago con una línea gruesainclinada continua hacia +, y la entrada del vástago con la misma línea pero a –. Elcambio de posición de la válvula que manda el cilindro la representamos con una líneagruesa vertical hacia + cuando el cilindro sale, y con una línea vertical hacia –, cuan-do el cilindro entra. De esta forma podemos ver las maniobras de las válvulas y cilin-dros y la posición en que se encuentran en cada fase de trabajo.

En el dibujo del gráfico de maniobras está representado el funcionamiento delcilindro A del dibujo, con la válvula 5/2 que lo manda.

La explicación es la siguiente: Partimos de reposo en el punto 0, cuando la válvu-la a cambia de posición a (a+) le da señal al cilindro A y éste saca el vástago alcan-zando la posición A+; cuando la válvula a cambia a (a–) le da señal al cilindro A yrecoge el vástago alcanzando la posición de A–. Ver gráfica 4.8.18.

Electroneumática: La electroneumática estudia el mando neumático accionadoeléctricamente.

Se da el caso de tener que realizar instalaciones neumáticas cuyo mando está lejosde la válvula y la respuesta neumática puede ser lenta; la respuesta eléctrica esmucho más rápida, con lo cual tenemos rapidez de funcionamiento. En ocasionessuele simplificar las instalaciones.

Es muy empleado en el accionamiento de finales de carrera, detectores de proxi-midad, válvulas en general.

Los componentes neumáticos que son accionados eléctricamente tienen dispositi-vos eléctricos y combinan la neumática con la electricidad, por lo que son más com-plejos de funcionamiento

Generalmente la corriente eléctrica que se emplea para la electroneumática escorriente continua a 12 y 24 voltios, con lo que necesitamos una fuente de alimenta-ción que transforme la corriente de línea de 220 V a corriente de trabajo y además larectifique.

Las instalaciones y montajes con electroválvulas se pueden comandar con autó-matas.

El accionamiento de una válvula eléctrica está basado en el funcionamiento delelectroimán.

Funcionamiento de un electroimán: Un electroimán es una bobina en cuyo inte-rior hay una barra de acero; cuando se le hace pasar a través de la bobina una corrien-te eléctrica, ésta crea un campo magnético que es recogido por la barra de acero(núcleo) y ésta realiza una fuerza de atracción. Fundamento de la electroválvula. Verfigura de un electroimán, 4.8.19.

Válvula de accionamiento eléctrico: Son las llamadas electroválvulas, que sonválvulas neumáticas y en vez de realizar el cambio de posición mecánica o neumáti-camente, se les incorpora una bobina (electroimán) que realiza el cambio de posiciónde la válvula cuando éste es accionado eléctricamente.

El accionamiento se realiza mediante contactos eléctricos, pulsadores interrupto-res, conmutadores, etc.

Las válvulas eléctricas se simbolizan según el dibujo A (accionada por un extre-mo X) y B (accionada por los dos extremos, X, Y).

Las válvulas pueden tener las mismas vías y posiciones que las comandadasmanual o neumáticamente.

Cuando hacemos llegar corriente a la bobina de la válvula A, ésta cambia de posi-ción manteniendo dicha posición mientras el electroimán está activo; cuando cesa lacorriente, la válvula retorna a posición de reposo por el muelle que incorpora.

Figura 4.8.18. Gráfico de maniobras.

A

a

Cilindro

Válvula

0 1 2 3

Figura 4.8.19. Electroimán.

En la válvula B, cuando hacemos llegar corriente a la bobina (X) ésta cambia de posi-ción; al cesar la corriente la válvula mantiene la posición de cambio (no tiene muelleque le obligue a retornar a la posición anterior); para volverla a posición de reposo debe-mos de activar la bobina del otro extremo (Y) con su pulsador correspondiente. En estecaso para cambiar de posición la válvula no hace falta mantener las bobinas activas.

En el dibujo se representan dos electroválvulas de 3/2 y de 5/2 respectivamente.

Válvula A Válvula B

Accionamiento de un cilindro de doble efecto con una electroválvula: Para lainstalación y mando de cilindros con electroválvulas recordemos los conceptos eléc-tricos y circuito eléctrico expuestos en el capítulo 1º.

Veamos cómo accionamos un cilindro de doble efecto con una electroválvula 5/2con un electroimán en X y retorno por muelle. Cuando cerramos el interruptor (E) lacorriente excita la bobina y la válvula (a) cambia de posición haciendo que el vásta-go del cilindro (A) salga; cuando cortamos la corriente la válvula (a) retorna a suposición de reposo por el muelle y el cilindro recoge el vástago volviendo a su posi-ción de reposo. Esquema A, Figura 4.8.20.

En el caso del esquema B tenemos el accionamiento de un cilindro de doble efec-to con una válvula 5/2 accionada eléctricamente por los dos extremos; por lo tanto,necesitamos dos pulsadores eléctricos de forma que cuando pulsamos el E1 lacorriente excita la bobina B1 y la válvula saca el cilindro a +; cuando accionamos elpulsador E2 excitamos la bobina B2 y el cilindro es retornado a –.

Ver el esquema de la figura 4.8.21.Generalmente en los montajes electroneumáticos se representan dos tipos de

esquemas, uno que corresponde a la parte neumática, donde se incluyen elementos einstalaciones meramente neumáticas, y otro que incluye los elementos y componen-tes eléctricos que forman parte de la instalación eléctrica.

De forma que si tenemos que mandar un cilindro de doble efecto con una electro-válvula de 5/2 eléctrica mandada por X e Y, tendremos dos esquemas. El esquema B,en el cual representamos un esquema con la instalación neumática, y otro esquemaC en donde representaríamos la instalación eléctrica. A título de ejemplo tenemos losesquemas 4.8.22 y 4.8.23 dibujados abajo.

Averías en los circuitos neumáticos: Como cualquier máquina, los elementosneumáticos están sometidos a desgaste por su funcionamiento; son mecanismos deli-cados y complejos, y por consiguiente tenemos que realizar un mantenimiento perió-dico vigilando y cuidando tanto el posible mal funcionamiento de algún componente,como cilindros, válvulas, tuberías, etc., así como las pérdidas de aire por fugas, pues



Figura 4.8.20. Esquema A.

Figura 4.8.21. Esquema B.

1

2

A

Ea

3

4

5

1

2

3

4

5

E1

B1B2

E2

x

2

1 31

2

3

4

5

x y

Figura 4.8.22. Esquema neumático B. Figura 4.8.23. Esquema eléctrico C.1

2

3

4

5

B1 B2

E1

B1 B2

E2

es más barato reparar que no mantener una fuga de aire. Las averías pueden ser impu-tables a cualquier mecanismo que entre en la composición de la máquina en cuestión,pero con el fin de realizar un mantenimiento más selectivo, las dividimos en:

Tuberías y conductos: Son los que conducen el aire, y las averías típicas de estoselementos de conducción suelen ser:

• Tubos mal instalados o figurados.• Tubos flexibles que están estrangulados por piezas, carros de máquinas, ruedas

de carretillas, etc.• Racores mal roscados, roscas pasadas, fugas en los racores, pinzas en mal esta-

do para fijar el tubo flexible.• Filtros de aire sucios.• Conductos sin purgar y con exceso de agua.• Aire con falta de engrase (falta de aceite en la unidad de mantenimiento).• Silenciadores obstruidos (no realizan los escapes con rapidez).

Captadores de información: Estos elementos son los que recogen la informaciónde la posición de los cilindros, carros de máquina, regulan las carreras, y las averíasgeneralmente suelen ser mecánicas.

• Finales de carrera mal posicionados o instalados.• La tornillería de fijación está floja o dañada y no pisan bien (no cambian).• Muelles cedidos o rotos.• Rodillos o pisones desgastados.• Detectores de proximidad magnéticos averiados.

Elementos de maniobra: Son las válvulas que generalmente mandan el circuito omáquina neumática, y las averías más comunes de estos elementos neumáticos sue-len ser:

• Vías sucias, llenas de aceite, aceite seco o rancio.• Juntas en mal estado.• Muelles cedidos o rotos.

Elementos de potencia: Los elementos que realizan la fuerza son los cilindros y losque más recorridos realizan, por lo que las averías comunes de estas piezas suelen ser:

• Cilindros rayados.• Vástagos torcidos o rayados.• Juntas en mal estado, desgastadas.• Fijaciones a las máquinas flojas, tornillos rotos o pasados, etc.

Averías de tipo eléctrico: Este tipo de averías se dan en los montajes electroneu-máticos y a veces suelen ser difíciles de localizar, las más significativas son:

• Electroimanes y bobinas quemados o en mal estado.• Fusibles quemados o rotos.• Fuente de alimentación averiada o en mal estado.• Contactos sucios, quemados o rotos.• Cables pelados por rozamiento, instalaciones en cortocircuito.

AVERÍAS NEUMÁTICAS

• Tuberías y conductos de aire• Captadores de información• Elementos de mando y maniobra• Elementos de potencia• Averías de tipo eléctrico



4.1 Calcular la profundidad a dar al eje de una taladradora para mecanizar un tala-dro con una broca de 16 mm de diámetro si la pieza a taladrar tiene 20 mm degrueso.

4.2 El cono de poleas de una taladradora tiene unos diámetros respectivamente de80, 100, 125, 150 mm y gira a 1.500 r.p.m. Calcular las revoluciones del conode poleas conducido teniendo los mismos diámetros de forma invertida.

4.3 Razona por qué las herramientas del torno deben de posicionarse a la altura delpunto, o lo que es lo mismo, en el eje de simetría de la pieza a trabajar.

4.4 Tenemos que moletear una pieza con un paso de moleta de 1, y su diámetrofinal debe de ser 35. ¿A qué diámetro debemos de dejar la pieza antes de moletear?

4.5 Queremos construir una espiral de paso 3,5 mm. Calcular las ruedas a poneren la lira de la máquina.

4.6 ¿Cuántas divisiones tendremos que hacer avanzar el nonio del carro transver-sal de un torno para dar una pasada de 6,75 mm teniendo al nonio graduado en80 divisiones y siendo el paso del husillo de 4 mm?

4.7 Debemos de mecanizar un cono con el charriot del torno y sus medidas son:diámetro mayor = 25,5, diámetro menor = 19,8, siendo su longitud de 48.¿Cuántos grados debemos de girar el charriot?

4.8 Tenemos que mecanizar una rosca de M 20 × 250. ¿Cuántos milímetros debe-mos de clavar la cuchilla con el carro transversal para el mecanizado de larosca?

4.9 Tenemos que repasar una rosca de 3 mm de paso y el husillo patrón del tornotiene un paso de 6 mm. Calcular las ruedas a poner en la lira de la máquinapara poder repasar la rosca, siendo la posición de la caja Norton 1:1.

4.10 El nonio del carro transversal del torno tiene 50 divisiones, y el paso del husi-llo del carro es de 4 mm. ¿Cuántas divisiones debemos de hacer avanzar paradar una pasada de 2,85 mm?

4.11 Calcular las medidas para mecanizar un engranaje en la fresadora cuyas carac-terísticas son: M = 2 y Z = 52.

4.12 Calcular la conicidad por unidad de longitud de un cono que tiene: diámetromayor = 40, diámetro menor = 30 y su longitud es de 50.

4.13 ¿Qué presión tendremos en un cilindro si el peso aplicado en su vástago es de 55 kg y el diámetro del émbolo es de 125 mm de diámetro?

4.14 Tenemos un cilindro lleno de aire cuyo volumen es de 1 dm³ (condiciones nor-males). Presionamos su émbolo hasta dejarlo en la mitad, 0,5 dm³. ¿Qué pre-sión tendremos en ese volumen?

4.15 Calcular un tornillo sinfín y su engranaje para mecanizarlo, siendo sus datosM = 2,25, Z = 60, a = 40º, siendo el tornillo de 1 sola entrada.



Ejercicios

PRÁCTICAS DE TORNO PARALELO

UNIDAD TEMÁTICA 4



20 20 40

∅33

∅28

∅20

MATERIAL:- Acero suave de 85 x 35 mm de diámetro.

HERRAMIENTAS A EMPLEAR:- Cuchilla de cilindrar a derechas.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en el torno.2) Preparar las herramientas necesarias para su mecanizado.3) Elegir y colocar la herramienta adecuada a la altura del punto.4) Calcular las revoluciones a dar a la máquina para el cilindrado.5) Mecanizar la pieza.



∅4

10

15

30

2

∅20

∅15

∅6 ∅10


HERRAMIENTAS A EMPLEAR:- Cuchilla de cilindrar a derechas.- Brocas de acero rápido de 4 y 6 mm.- Portabrocas.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en el torno.2) Preparar las herramientas necesarias para su mecanizado.3) Elegir y colocar la herramienta adecuada a la altura del punto.4) Calcular las revoluciones a dar a la máquina para el cilindrado y el taladrado.5) Mecanizar la pieza.6) Taladrar el agujero de 4 mm en taladradora una vez terminada la pieza en el torno.7) Explicar el método seguido para la realización de la misma.



20 15 18 15

3

6

∅20

∅34


HERRAMIENTAS:- Cuchilla de cilindrar a derechas.- Fresa cilíndrica de 2 labios de 6 mm.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en el torno.2) Calcular el cono y los grados a girar el charriot.3) Elegir y colocar la herramienta adecuada al mecanizado de esta pieza.4) Calcular las revoluciones y el avance a dar a la máquina.5) Mecanizar la pieza a torno.6) Mecanizar la chaveta en fresadora.



2,5

7

21

15

22

5

25

60

∅30 ∅25

∅30


HERRAMIENTAS:- Cuchilla de cilindrar a derechas.- Lima media caña de 6" fina.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en el torno.2) Calcular el cono y los grados a girar el charriot.3) Elegir y colocar la herramienta adecuada al mecanizado de esta pieza.4) Calcular las revoluciones y el avance a dar a la máquina.5) Los radios que tiene la pieza se mecanizarán con los dos carros a mano.6) Realizar en chapa una plantilla para la comprobación de los radios.7) Mecanizar la pieza.



9

15

5

3

60

∅30

∅40

MATERIAL:- Acero suave de 35 mm de diámetro.

HERRAMIENTAS:- Cuchilla de cilindrar a derechas.- Cuchilla de forma (radio).- Lima media caña de 6" fina.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en el torno.2) Calcular el cono y los grados a girar el charriot.3) Elegir y colocar la herramienta adecuada al mecanizado de esta pieza.4) Calcular las revoluciones y el avance a dar a la máquina.5) Los radios que tiene la pieza se mecanizarán con los dos carros a mano.6) Realizar en chapa una plantilla para la comprobación de los radios.7) Mecanizar la pieza.



17º

13 8

10

12 B

3

∅14

∅48

12

∅34


HERRAMIENTAS:- Cuchilla de cilindrar a derechas.- Cuchilla de tronzar.- Broca de 12 mm.- Herramienta de interior.

PROCEDIMIENTO:1) Calcular la cota B.2) Calcular el ángulo del cono de las poleas.3) Mecanizar el cilindro de diámetro 34 mm.4) Taladrar el agujero de la polea a 12 mm.5) Acabar el agujero con herramienta de interior.6) Dar la vuelta a la pieza y cogerla en el plato por el diámetro mecanizado de 34 mm.7) Mecanizar las ranuras de las poleas con cuchilla de tronzar.8) Posicionar el carro orientable y mecanizar conos.



335 20 10 50

3

∅40

M30

x3


HERRAMIENTAS:- Cuchilla de cilindrar a derechas.- Cuchilla de roscas a 60º.- Plantilla de roscas de 60º.

PROCEDIMIENTO:1) Mecanizar el cilindro a 33 mm.2) Calcular el cono y los grados a girar el charriot. Definir el tipo de rosca y calcular el número de pasadas a dar.3) Colocar la caja Norton en el paso adecuado; si no tuviésemos el paso, calcular las ruedas a poner en la lira. 4) Afilar la herramienta de roscado y colocar las herramientas en la torre de la máquina.5) Calcular las revoluciones y el avance a dar a la máquina.6) Mecanizar la parte cilíndrica y cónica de la pieza.7) Mecanizar la rosca.



P=1,5

45

3M

30x3

∅50


HERRAMIENTAS:- Cuchilla de cilindrar a derechas.- Cuchilla de interior.- Moleta de paso 1,5 mm- Cuchilla de roscas a 60º.- Plantilla de roscas de 60º.

PROCEDIMIENTO:1) Mecanizar el cilindro.2) Colocar la caja Norton en el paso adecuado; si no tuviésemos el paso, calcular las ruedas a poner en la lira.3) Mecanizar el agujero a la medida de la rosca.4) Afilar la herramienta de roscado y colocar las herramientas en la torre de la máquina.5) Calcular las revoluciones y el avance a dar a la máquina.6) Mecanizar la rosca.

PRÁCTICAS DE FRESADORA

UNIDAD TEMÁTICA 4



8

5

3

8198

35

1211

3

70

MATERIAL:- Acero suave de 40 x 40 x 75.

HERRAMIENTAS A EMPLEAR:- Plato de cuchillas.- Fresa de disco de cortar de 3 mm.- Fresa de disco de tres cortes de 10 mm.- Fresa de 45º.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar el plano de la pieza a mecanizar.2) Preparar las herramientas necesarias para su mecanizado, identificándolas técnicamente.3) Calcular las velocidades de corte y las revoluciones a dar a la fresadora.4) Establecer un proceso de mecanizado lógico.5) Colocar las herramientas en máquina.6) Mecanizar el prisma.7) Mecanizar los ranurados.8) Verificar y comprobar las medidas.9) Rectificar la pieza en la rectificadora planeadora.



2040

3060

M10

40

20

∅8

MATERIAL:- Acero suave de 60 x 40 x 40.

HERRAMIENTAS A EMPLEAR:- Plato de cuchillas.- Broca de acero rápido.- Juego de machos de roscar de M 10.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar el plano de la pieza a mecanizar.2) Preparar las herramientas necesarias para su mecanizado, identificándolas técnicamente.3) Calcular las velocidades de corte y las revoluciones a dar a la fresadora.4) Establecer un proceso de mecanizado lógico.5) Colocar las herramientas en máquina.6) Mecanizar el prisma.7) Verificar y comprobar las medidas.



MATERIAL:- Acero suave.

HERRAMIENTAS A EMPLEAR:- Cuchillas de torno.- Brocas.- Fresa de módulo.

DATOS PARA EL MECANIZADO:- Módulo M = 1,5.- Número de dientes Z = 40.

PROCEDIMIENTO:1) Calcular y dimensionar el engranaje obteniendo sus medidas.2) Mecanizar a torno el disco.3) Calcular las velocidades de corte y las revoluciones a dar a la fresadora.4) Realizar los cálculos del aparato divisor.5) Colocar las herramientas en máquina, aparato divisor, etc. 6) Mecanizar los dientes del engranaje en fresadora.7) Verificar y comprobar las medidas.8) Rectificar las caras del engranaje en la rectificadora planeadora.

PRÁCTICAS DE CONTROL NUMÉRICO “TORNO”

UNIDAD TEMÁTICA 4



-x

-z +z

+x

PROCEDIMIENTO:1) Representar en el eje de coordenadas los puntos.

- A (-6,4)- B (-4,1)- C (4,2)- D (-4,-2)- E (-8,-6)- F (6,6)



4 5 10

w

∅22

∅18 ∅10

-x

-z +z

+x

w

PROCEDIMIENTO:1) Teniendo el punto W como punto 0 de coordenadas, representar en el eje de coordenadas el perfil de la

pieza de torno del croquis.2) Decir el valor en coordenadas que tiene cada uno de los vértices de la pieza respecto al punto W.



20 20 40

∅33

∅28 ∅

20


HERRAMIENTAS:- Portaherramientas y plaquita de metal duro a derechas.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en el torno de control numérico.2) Preparar las herramientas necesarias para su mecanizado.3) Elegir y colocar las herramientas en la torre de la máquina.4) Hacer un programa en absoluto de control numérico para la mecanización de la pieza.5) Meter el programa en el ordenador de la máquina y verificarlo.6) Mecanizar la pieza.7) Verificar medidas y acabados.



20 20 40

∅33

∅28 ∅20



15 25 15 20 10 20

∅43

∅20 ∅20

∅35


HERRAMIENTAS:- Portaherramientas y plaquita de cilindrar neutra.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en el torno de control numérico.2) Calcular los conos y sus ángulos.3) Hacer un programa en absoluto de control numérico para la mecanización de la pieza.4) Preparar las herramientas necesarias para su mecanizado.5) Montar las herramientas en la torre de la máquina.6) Meter el programa en el ordenador de la máquina y verificarlo.7) Mecanizar la pieza.8) Verificar medidas y acabados.



15 25 15 20 10 20

∅43

∅20

∅20

∅35



5 3 3 4 13 14

14∅

36

∅18

MATERIAL:- Aluminio de 95 x 40.

HERRAMIENTAS:- Portaherramientas y plaquita de 32º.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en el torno de control numérico.2) Calcular el cono y los radios de la bola para la realización del programa.3) Hacer un programa de control numérico para la mecanización de la pieza.4) Meter el programa en el ordenador de la máquina y verificarlo.5) Preparar las herramientas necesarias para su mecanizado.6) Colocar las herramientas en la torre de la máquina.7) Mecanizar la pieza.8) Verificar medidas y acabados.



5 33 4 13 14

14

∅36

∅18

A

B O

W

D C

F

α



20 20 40w

∅33

∅28

∅20

Cálculos para el mecanizado del cilindro por ciclo fijo:

Calcular la velocidad de corte, avances y revoluciones.Calcular la profundidad de corte a dar en cada pasada.Definir el portaherramientas y la placa de metal duro para elmecanizado de la pieza.



31,5

3

2

B Aw

M25

x150

10 10 30

∅35

Mecanizado de una rosca mediante el ciclo de roscado:

MATERIAL:- Aluminio 80 x 35 mm de diámetro.

HERRAMIENTAS:- Cuchilla de roscar métrica.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar el tipo de rosca a mecanizar y mecanizarla con los datos del croquis.2) Preparar las herramientas necesarias para su mecanizado.3) Colocar las herramientas en la torre de la máquina.4) Realizar los cálculos necesarios para el mecanizado de la rosca.5) Realizar un programa en absoluto para la mecanización de la pieza.6) Meter el programa en el ordenador de la máquina y verificarlo.7) Mecanizar la pieza.8) Verificar la rosca.



3 1,53

2

B Aw

M25

x150

10 10 30

∅35

Cálculos:

Calcular la profundidad de la rosca y el número de pasadas a dar.

Definir el portaherramientas y la geometría de la placa a montar.

PRÁCTICAS DE FRESADORA DE CONTROL NUMÉRICO

UNIDAD TEMÁTICA 4



855

20

1550

25

30º

15

2550

90

∅8

MATERIAL:- Aluminio de 90 x 50 x 25.

HERRAMIENTAS:- Fresa de 8 mm de diámetro.

PROCEDIMIENTO:1) La profundidad de las ranuras y del agujero es de 3 mm.2) Estudiar la figura para mecanizarla.3) Calcular los datos necesarios para su mecanizado.4) Hacer un programa de control numérico para la mecanización de la pieza.5) Meter el programa en el ordenador de la máquina y verificarlo.6) Preparar las herramientas y calarlas en la máquina.7) Mecanizar la pieza, siendo Z = -3.8) Verificar medidas y acabados.



0

C

B30º

25

8 5025

∅8

90

55

20

30º

25

15

1550

8

Tenemos el triángulo OBC y tenemos que calcular el lado CB y el lado OB.

OC = 25

CB = Sen 30º x OC; CB = 0,5 x 25 = 12,5 mm.

OB = CB / Tang 30º; OB = 12,5 / 0,5773 = 21,65 mm.

Cálculo de las revoluciones a dar a la fresa: N = (Vc x 1.000) / (π x D); N = (80 x 1.000) / (3,14 x 8) = 3.184 r.p.m.La herramienta a emplear será una fresa cilíndrica de 2 labios de 8 mm de diámetro.



Corte A-A’2,5

20

A

A’

18

6

95

50

MATERIAL:- Aluminio de 95 x 50 x 20 mm.

HERRAMIENTAS:- Fresa cilíndrica de dos labios de 6 mm.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en la fresadora de C.N.2) Calcular los arcos y datos a dar al programa para el mecanizado.3) El punto 0 pieza se establece en W.4) Hacer un programa en absoluto.5) La herramienta partirá del punto (5, 5, 5).6) Meter el programa en el ordenador de la máquina y verificarlo.7) Colocar las herramientas en la torre de la máquina.8) Mecanizar la pieza.9) Verificar medidas y acabados.



Corte A-A’

2,5

20

A

A’

18

6

95

50

-I +IA

18

0

w27

J-18

Cálculo de las revoluciones a poner en máquina N = (110 x 1.000) / (3,14 x 6) = 5.830 r.p.m.La herramienta la llevamos del punto W al punto A, donde comenzamos el arco y es el punto donde se clava laherramienta para comenzar el arco.Tenemos que darle las coordenadas desde A al centro del arco 0, que son para I equivalente a la X y será I00 ypara la J equivalente a la Y será J-18.



22

A

12

6

25

90A’

6

25

25

3

50 35

MATERIAL:- Aluminio de 90 x 25 mm.

HERRAMIENTAS:- Fresa cilíndrica de 6 mm

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en la fresadora de control numérico.2) Hacer un programa en absoluto de control numérico para la mecanización de la pieza.3) Colocar la herramienta en la máquina y buscar el punto 0.4) Meter el programa en el ordenador de la máquina y verificarlo.5) Mecanizar la pieza.6) Verificar medidas y acabados.



22A

126

2590

A’

6

2525

3

50

35



10 10 10

∅35

30º

27

90

50

1010

1010

10

MATERIAL:- Aluminio de 90 x 25 mm.

HERRAMIENTAS:- Broca de acero rápido de 6 mm.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en la fresadora de control numérico.2) Hacer un programa de control numérico para la mecanización de la pieza; la profundidad del taladro será

de Z = -3 mm.3) Meter el programa en el ordenador de la máquina y verificarlo.4) Mecanizar la pieza.5) Verificar medidas y acabados.



10 10 10

∅35

30º

27

90

50

1010

1010

10



w

A

40

70

50 20

5

20


HERRAMIENTAS:- Fresa cilíndrica de dos labios de 12 mm de diámetro.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en la fresadora mediante un ciclo fijo de cajeado.2) Preparar las herramientas en la máquina.3) Darle los datos de la herramienta al control para que la reconozca.4) Establecer el punto 0 pieza de programación (punto W).5) Escribir un programa en absoluto para la mecanización de la pieza.6) Meter el programa en el ordenador de la máquina y verificarlo.7) Mecanizar la pieza.8) Verificar medidas y acabados



w

A

40

70

50 20

520

Cálculo para el cajeado rectangular:

La fresa a emplear será de 2 labios de 12 mm de diámetro.

Se posiciona la herramienta en el punto A (X35, Y25, Z5).Como el material a trabajar es Al las r.p.m. serán:

N = (90 x 1.000) / (12 x 3,14) = 2.388 a computar en S.

El desplazamiento axial máximo de la fresa será: C = (3 x D) / 4 = 9 mm.Que para no llevarla al límite se le dará un poco menos, por ejemplo 7 mm.

Deberemos dejarle 0,5 mm para la pasada de acabado, por lo que calculandola profundidad de corte en las pasadas de desbaste tendremos que:

Profundidad de desbaste: 5 − 0,5 = 4,5.Pasadas de desbaste: 4,5 / 2 = 2,25 mm cada pasada.



w

A

4095 25

50

25

5

20


HERRAMIENTAS:- Fresa cilíndrica de dos labios de 12 mm de diámetro.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar la figura para mecanizarla en la fresadora mediante un ciclo fijo de cajeado.2) Preparar la herramienta en la máquina.3) Darle los datos de la herramienta al control para que la reconozca.4) Establecer el punto 0 pieza de programación.5) Escribir un programa en absoluto para la mecanización de la pieza.6) Meter el programa en el ordenador de la máquina y verificarlo.7) Mecanizar la pieza.8) Verificar medidas y acabados.



w

A

4095 25

5025

5

20

PRÁCTICAS DE SOLDADURA

UNIDAD TEMÁTICA 4



200 10

100

MATERIAL:- Acero suave de 200 x 100 x 10 mm.- Electrodos del tipo rutilo de 3,25 mm.

PROCEDIMIENTO:1) Limpiar el material a soldar de óxidos y grasas.2) Preparar el equipo de soldadura ajustando la intensidad.3) Ponerse el equipo de protección.4) Realizar la soldadura según el plano llevando bien la inclinación del electrodo.5) Limpiar la soldadura de escoria.



x

6250

25

MATERIAL:- 2 chapas de 250 x 25 x 6 mm de acero suave.- Electrodos de 3,25 mm del tipo rutilo.

PROCEDIMIENTO:1) Preparar las piezas antes de soldar.2) Limpiar las piezas antes de la soldadura.3) Elegir los electrodos adecuados al tipo de material identificándolos por su símbolo.4) Adecuar la intensidad del equipo de soldadura.5) Realizar la soldadura posicionando bien el electrodo.6) Dejar enfriar el cordón de soldadura.7) Limpiar la escoria con la piqueta y el cepillo.



Una pasada Dos pasadas Tres pasadas

1

2

1

2

3

MATERIAL:- 1 chapa de acero suave de 250 x 50 x 4 mm.- 1 chapa de acero suave de 250 x 25 x 4 mm.- Electrodos del tipo rutilo de 3,25 mm.

PROCEDIMIENTO:1) Preparar las piezas antes de soldar.2) Limpiar las piezas antes de la soldadura.3) Elegir los electrodos adecuados al tipo de material.4) Ponerse el equipo de protección.5) Adecuar la intensidad del equipo de soldadura.6) Realizar la soldadura posicionando bien el electrodo a 45º.7) Dejar enfriar el cordón de soldadura.8) Limpiar la escoria con la piqueta y el cepillo.9) Realizar los cordones de relleno según el plano.



45º

45º

Cordón de3 ó 4 mm

MATERIAL:- 2 chapas de acero suave de 50 x 250 x 6 mm.- Electrodos del tipo rutilo de 3,25 mm.

PROCEDIMIENTO:1) Preparar las piezas antes de soldar.2) Limpiar las piezas antes de la soldadura.3) Elegir los electrodos adecuados al tipo de material.4) Adecuar la intensidad del equipo de soldadura.5) Realizar la soldadura posicionando bien el electrodo a 45º.6) Dejar enfriar el cordón de soldadura.7) Limpiar la escoria con la piqueta y el cepillo.8) Tener cuidado para no morder los bordes.



∅40

50 80

∅80

MATERIAL:- 1 tubo de acero suave de 80 mm de diámetro x 130 mm de largo, 1,5 mm de espesor.- 1 tubo de 40 mm de diámetro x 50 de largo.- Electrodos del tipo rutilo de 3,25 mm.

PROCEDIMIENTO:1) Preparar las piezas antes de soldar.2) Limpiar las piezas antes de la soldadura.3) Elegir los electrodos adecuados al tipo de material.4) Adecuar la intensidad del equipo de soldadura.5) Realizar la soldadura posicionando bien el electrodo.6) Dejar enfriar el cordón de soldadura.7) Limpiar la escoria con la piqueta y el cepillo.

PRÁCTICAS DE NEUMÁTICA

UNIDAD TEMÁTICA 4



A

d 2

1 3

MATERIAL A EMPLEAR:- Cilindro de simple efecto.- Válvula 3/2 accionada manualmente.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar el funcionamiento del cilindro de simple efecto.2) Estudiar la válvula 3/2 y su accionamiento.3) Instalar los componentes según el esquema y su codificación.

TRABAJO A REALIZAR:- Dibujar un esquema con la válvula (d) pulsada.- Hacer un esquema de montaje electroneumático.



2

3 1 5

4

MATERIALES A EMPLEAR:- Cilindro de doble efecto.- Válvula 5/2 accionada manualmente.

PROCEDIMIENTO:1) Estudiar el funcionamiento del cilindro de doble efecto.2) Estudiar la válvula 5/2 y su accionamiento.3) Instalar los componentes según el esquema y codificarlos correctamente.

TRABAJO A REALIZAR:- Dibujar un esquema con la válvula 5/2 pulsada.- Realizar un esquema de funcionamiento sustituyendo la válvula 5/2 por dos válvulas 3/2.



A

d

cb

MATERIAL:- Cilindro de simple efecto.- Válvulas de 3/2 accionadas manualmente.- Válvula selectora.

PROCEDIMIENTO:- Montar el esquema en el tablero y hacerlo funcionar.- Codificar las válvulas del esquema.- Explicar el funcionamiento de la válvula selectora.- Hacer un esquema de montaje con electroválvulas.

TRABAJO A REALIZAR:- Hacer el diagrama de fases.- Buscarle aplicaciones a este tipo de montaje.- Montar el circuito con electroválvulas.



A

d

cb

MATERIAL:- Cilindro de simple efecto.- Válvulas de 3/2 accionadas manualmente.- Válvula de simultaneidad.

PROCEDIMIENTO:- Montar el esquema en el tablero y hacerlo funcionar.- Codificar las válvulas del esquema.

TRABAJO A REALIZAR:- Explicar el funcionamiento de la válvula de simultaneidad.- Hacer el diagrama de fases.- Buscarle aplicaciones a este tipo de montaje.



MATERIALES A EMPLEAR:- Cilindro de doble efecto.- Válvula 5/2 automática.- Válvula 3/2 con rodillo (final de carrera).- Válvula 3/2 retorno por muelle.


TRABAJO A REALIZAR:- Explicar el funcionamiento del esquema.- Explicar en qué tipo de máquinas se monta este circuito neumático.- Buscarle aplicaciones a este tipo de montaje.- Explicar cómo funciona el final de carrera.



A

a1 a2

a

b

MATERIALES A EMPLEAR:- Cilindro de doble efecto.- Válvula 5/2 automática.- Válvulas 3/2 con rodillos (finales de carrera).- Válvula 3/2 de enclavamiento.


TRABAJO A REALIZAR:- Explicar el funcionamiento de este circuito neumático.- Explicar en qué tipo de máquinas se monta este esquema.- Explicar cómo funciona la válvula pilotada por aire (a).- Sustituye la válvula (b) por una de retorno por muelle y explica su funcionamiento.- Hacer el diagrama de fases.



A

a1 a2

2

1

4

2

1 3

1 1

1 331

2

1 3

a1

3 5

a2 2

Auto2Man

MATERIALES A EMPLEAR:- Cilindros de doble efecto.- Válvulas 5/2 automáticas.- Válvulas 3/2 con rodillo (final de carrera).- Válvulas 3/2 retorno por muelle.- Válvula selectora.

PROCEDIMIENTO:- Montar el esquema en el tablero y hacerlo funcionar.

TRABAJO A REALIZAR:- Explicar el funcionamiento del esquema.- Buscarle aplicaciones a este tipo de montaje.- Explicar el funcionamiento de los finales de carrera.



A B

a0 a1 b0

b0

a1b1

P.P. P.A.

MATERIALES A EMPLEAR:- Cilindros de doble efecto.- Válvulas 5/2 pilotadas por aire.- Válvulas finales de carrera 3/2 de rodillo.- Válvulas de 3/2 para el mando.- Válvula selectora.- Unidad de mantenimiento.

PROCEDIMIENTO:- Estudiar el esquema.- Codificar las válvulas para su instalación.- Montarlo en el tablero y verificar su funcionamiento.

TRABAJO A REALIZAR:- Hacer el diagrama de fases.- Buscarle aplicaciones a este tipo de montaje.



A B

a0

a1

b0 b1a1a0

b0 b1

P.P.P.M.

MATERIALES A EMPLEAR:- Cilindros de doble efecto.- Válvulas 5/2 automáticas.- Válvulas 3/2 con rodillos (finales de carrera).- Válvula 3/2 de enclavamiento.- Válvula selectora.

PROCEDIMIENTO:- Estudiar el esquema.- Codificar las válvulas por su instalación.- Explicar el funcionamiento de este circuito.

TRABAJOS A REALIZAR:- Montar el esquema en el tablero y hacerlo funcionar.- Hacer el diagrama de fases.- Buscar aplicaciones a este tipo de montaje.



A B

a0 a1

a1

a0

b1

P.P.

b0 b1

MATERIALES A EMPLEAR:- Cilindros de doble efecto.- Válvulas 5/2 automáticas.- Válvulas 3/2 con rodillos escamoteables.- Válvula 3/2 de enclavamiento.

PROCEDIMIENTO:- Estudiar el esquema.- Codificar las válvulas.- Explicar el funcionamiento de este circuito.

TRABAJOS A REALIZAR:- Montar el esquema en el tablero y hacerlo funcionar.- Hacer el diagrama de fases.- Buscar aplicaciones a este tipo de montaje.



A

d z

1 3 3

1

5

2 4

MATERIALES A EMPLEAR:- Cilindros de simple y doble efecto.- Válvulas 3/2 y 5/2 de accionamiento eléctrico.- Pulsador.- Interruptor.- Unidad de mantenimiento.

PROCEDIMIENTO:- Estudiar el esquema.- Montarlo en el tablero y verificar su funcionamiento.

TRABAJO A REALIZAR:- Explicar su funcionamiento.- ¿Qué ventajas e inconvenientes tiene este montaje sobre las válvulas accionadas manualmente?

Determinación y análisis de otras operaciones


Capítulo

• Estudio del proceso de mecanizado según el plano dela pieza a obtener

• Estudio de las distintas fases de trabajo• Realización de ejercicios de cálculo y mecanizado de

piezas

IntroducciónEn esta Unidad Temática se pretende conocer y estudiar la forma más prácti-

ca de mecanizar piezas en el taller partiendo de un plano de la misma, así comoadecuar el proceso de mecanizado eligiendo la máquina idónea, calculando lostiempos de mecanizado, así como una serie de unidades de un pedido.

Adquirir una visión general de losprocedimientos de mecanizadoEstudiar los procesos de mecanizadoa seguir según la pieza a obtenerCalcular los costes de fabricación deuna pieza

Contenido Objetivos

Los procedimientosCuando nos disponemos a fabricar una pieza o una serie de piezas que posterior-

mente las ensamblamos y montamos, las cuales nos forman una máquina, debemosde tener en cuenta una serie de factores que influyen en el mecanizado de las mis-mas y en la calidad del trabajo a realizar, como son:

• La elección del material que vamos a emplear, si es acero, aluminio, latón, etc.,y dentro del material la calidad requerida.

• Las máquinas adecuadas al tipo de fabricado, torno, fresadora, rectificadora,centros de mecanizado, taladradora, etc. Pues cada máquina del taller según suscaracterísticas está preparada para realizar un determinado tipo de trabajo.

• Las herramientas que se van a utilizar, en función del tipo del material a traba-jar, forma de mecanización y máquinas de que disponemos, pues como hemosvisto cada máquina inserta un tipo de herramienta.

• La cualificación del operario que va a realizar dicho mecanizado, como especia-lista en control numérico, soldador, etc.

• Las normas de fabricación y las correspondientes a un control de calidad y veri-ficación homologado (aparatos de medida y control).

Como se ve, son muchos los parámetros que intervienen en la fabricación de pie-zas o conjuntos mecánicos, y por lo tanto no nos queda más remedio que realizar unestudio previo a la realización de cualquier trabajo del taller de metal, con el fin degarantizar el funcionamiento de la pieza a fabricar, o el conjunto de piezas para queluego sean ajustadas entre sí, sin ningún problema.

Esto quiere decir que antes de mecanizar o fabricar cualquier pieza de caracterís-ticas mecánicas debemos de leer el plano que nos indica las medidas, tolerancias defabricación, geometría que tiene, etc.

Pues es sumamente importante que conozcamos todos los detalles a priori, con elfin de que cuando tengamos que proceder a su fabricación sepamos con toda certezalas herramientas que tenemos que emplear, las máquinas que hay que utilizar, elgrado de acabado que necesitamos darle a las superficies de la pieza, etc.

Conociendo los datos de su fabricación, así como sus características, estaremos encondiciones de fabricarla con la garantía de funcionamiento que se nos pide. Pues notendremos ningún problema en elegir las herramientas y máquinas adecuadas para sufabricación.

A veces el estudiar el plano de una pieza por sencillo que parezca, no es tan fácil,pues se da el caso de tener que saber en qué mecanismo o con qué otros elementosmecánicos acopla, por lo que deberemos leer y estudiar otros planos que aunque noson exactamente de la pieza que tenemos que mecanizar, nos ayudan a conocer sufuncionamiento y por lo tanto su proceso de su fabricación.

Los procesos de trabajoLos procesos son las pautas del trabajo que el operario tiene que realizar, las cua-

les se reflejan en unas hojas en donde se explica el procedimiento a seguir de formaordenada y correlativa, explicando las distintas fases de trabajo e indicando los ele-mentos a emplear, cómo son las máquinas, herramientas, cómo deben emplearse, etc.También determinan el tiempo empleado en cada operación a realizar, facilitando aloperario todos los datos que necesita para la realización de su trabajo.

Los procesos de trabajo más comunes en el taller de metal son:

• Los procesos de mecanizado (para mecanización de piezas).• Procesos de montaje (para montaje y desmontaje de elementos mecánicos).• Procesos de control de calidad (para verificación y control).

5.1



Los procesos de trabajo de tipo industrial deben de contener todos aquellos datosque requiera el trabajo a realizar con la máxima garantía de calidad, así como conte-ner todos los datos respecto a la seguridad del operario.

Los procesos de trabajo de tipo didáctico están encaminados al aprendizaje delalumno, y por lo tanto deben de cumplir una serie de objetivos enfocados al apren-dizaje, como:

• Objetivos de conocimiento.• Objetivos de técnicas.• Objetivos operativos.• Objetivos de actitudes.

También se debe de reflejar en los procesos de tipo didáctico los elementos ymedios de autoevaluación del trabajo que se está realizando, con el fin de que elalumno aparte de seguir el proceso de trabajo valore su aprendizaje.

Proceso de mecanizado de una pieza mecánica

Como hemos visto en el capítulo anterior, en el que hemos detallado el funcio-namiento de cada máquina y sus aplicaciones en el taller de mecánica, disponemosde máquinas muy diversas, cada una de ellas capaz de realizar trabajos de mecaniza-dos específicos; una taladradora mecaniza básicamente agujeros; un torno trabaja omecaniza básicamente cuerpos de revolución; una rectificadora no sirve para hacergrandes desbastes, su misión es rectificar superficies que previamente han sido tra-bajadas en otras máquinas, etc.

Ante esta diversidad de máquinas que nos encontramos en los talleres, no nosqueda más remedio que saber qué máquina debemos de emplear para cada mecani-zado o para cada pieza que vamos a trabajar, o más aún, para cada fase de trabajo quetenemos que realizar dentro de la misma pieza. Pues en el mecanizado de una mismapieza podemos emplear varias máquinas por su complejidad de mecanizado.

Lo mismo nos pasa con las herramientas, tanto para la realización de las operacio-nes manuales, como las que montamos en las máquinas, para realizar las distintasfases de trabajo que la pieza requiera. Si conocemos el orden de operaciones a reali-zar en el trabajo del mecanizado de una pieza, estaremos en condiciones de seleccio-nar las herramientas y la realización del trabajo lógico con ellas; si no lo conocemosdeberemos establecer nosotros el orden del mecanizado estudiando el plano de lapieza. A título de ejemplo diremos que para roscar un agujero debemos antes de tala-drar al diámetro adecuado con el fin de pasar el macho.

A la elección de la máquina adecuada a cada tipo de trabajo, y a las distintas ope-raciones que hay que realizar en la misma en una pieza determinada, así como a laelección de las herramientas y el orden de su empleo trabajando la pieza, le llama-mos proceso de mecanizado.

El proceso de mecanizado es el estudio de cómo se debe de mecanizar o fabricaruna pieza o una serie de piezas, estableciéndose la prioridad de las operacionesmecánicas de fabricación, así como la elección de las herramientas adecuadas al tra-bajo en cuestión, preparándolas y haciendo la previsión de las mismas en el almacén.

También se calculan los tiempos de trabajo y las características y condiciones defuncionalidad de las máquinas empleadas en cada una de sus fases de trabajo, con elfin de guiar al operario y calcular los costes de fabricación.

Estos estudios se realizan con el fin de optimizar los recursos de un taller, fábricao empresa teniendo en cuenta todos los medios de que dispone, como son:

• Materiales.• Herramientas.

5.2



• Máquinas.• Operarios.• Útiles de verificación y control.

Un proceso de mecanizado minucioso, economiza tiempos de ejecución de traba-jos, rentabiliza herramientas, hace que las máquinas del taller estén siempre funcio-nando sin tiempos de espera, adecuan a los operarios en las tareas afines a sus cono-cimientos. En definitiva, se programa el funcionamiento de un taller rentabilizándolo.

Fases de trabajo: Llamamos fases de trabajo a cada una de las operaciones mecá-nicas que tenemos que realizar o que intervienen en la fabricación de una pieza omontaje de las mismas, contemplando desde el material en bruto hasta la obtenciónfinal de la pieza, la cual una vez terminada debe de cumplir exactamente las especi-ficaciones del plano con el cual se ha fabricado.

En cada fase de trabajo se deberá de indicar la máquina que interviene en esa ope-ración, las herramientas adecuadas con las que se realiza esa parte de trabajo, llama-da fase, forma de trabajo y los cálculos referentes a las condiciones de corte de lasherramientas, con el fin de que el operario que realice dicha fase de trabajo sepa lascondiciones de corte de las herramientas a emplear, y disponga la máquina en las con-diciones indicadas; también se deberá indicar los tiempos de trabajo que requiere esafase.

Tratemos de explicarlo con un ejemplo.

Vamos a mecanizar la cremallera del dibujo, explicando cada una de sus fases yrealizando una hoja de proceso. Figura 5.2.1.

Como se ve en el dibujo es una cremallera de dientes rectos, y para la mecaniza-ción de la cremallera tienen que intervenir varias máquinas, con las herramientascorrespondientes.

Con el fin de realizar la hoja del proceso del mecanizado hacemos un pequeñocomentario de las máquinas y herramientas empleadas en su fabricación.

Máquinas y herramientas que intervienen en su fabricación:Una fresadora universal es la máquina que va a mecanizar el prisma rectangular

y luego el tallado de los dientes.

Las herramientas con las cuales se trabajará en la fresadora son un plato de cuchi-llas que inserta plaquitas de metal duro de la calidad del material a trabajar el cualplaneará las caras calibrándolas a la medida adecuada, y una fresa de módulo que seencargará de tallar los dientes.

Los accesorios a emplear serán una mordaza para la fijación de la pieza.

Una taladradora de sobremesa, con su mordaza correspondiente para coger lapieza, una broca de acero rápido del diámetro que indique el plano, la cual realizaráel taladrado de los agujeros para la fijación de la cremallera al mecanismo en el quedeba ir montada.

Una rectificadora planeadora es la máquina que rectificará las superficies de lacremallera (prisma) y dará el acabado final; ésta tendrá un plato magnético paracoger la pieza y una muela de vaso de grano fino.

Hoja de proceso de mecanizado de una cremallera

La hoja de proceso de mecanizado de una pieza es una hoja informativa en dondese recogen todas las características de fabricación de la misma, operaciones ysecuencias de trabajo a realizar, tratados de forma correlativa y con un proceso lógi-co y estudiado de fabricación, máquinas que intervienen en su mecanizado, herra-mientas que se emplean y sus características, cálculo de valores técnicos de lasmáquinas, etc.

5.3



Figura 5.2.1. Mecanizado de una cremallera.

Debe de dar una información lo más amplia posible al operario que se encargaráde la mecanización de la pieza en cuestión, con el fin de facilitarle las fases de tra-bajo, máquinas disponibles y cálculos a realizar.

Depende del tipo de empresa y de qué producto se fabrique o trabaje, las hojas deproceso pueden diferir unas de otras en cuanto a forma y contenido, pues cadaempresa las adapta a sus necesidades, aunque básicamente tienen la misma función,informar de los pasos que da una pieza en el taller desde que se coge el material enbruto, hasta que se termina la pieza.

Antes de realizar la hoja de proceso hay que calcular todos los datos y parámetrosde trabajo que son necesarios para la realización del mismo.

En toda hoja de proceso debe de figurar:El plano de la pieza: Es el croquis de la pieza a mecanizar con sus vistas, medi-

das, tolerancias y todos los detalles que ha de tener para su mecanizado.Nº de fase: Es el número de operación que se realiza en la pieza a mecanizar. Las

fases de trabajo deberán de ser correlativas.Operaciones a realizar: Se especificará en qué consiste la operación que en ese

momento hay que realizar en la pieza que está en proceso de fabricación (si procedese explicará la operación a realizar).

Máquinas: Se cita la máquina que se tienen que emplear en esa fase y operaciónque hay que realizar.

Herramientas: En este apartado se especifica qué herramienta se debe emplear enla citada operación a realizar, indicando su diámetro, calidad y características técni-cas de la herramienta, y si se considera de interés se indicarán los ángulos de corteque debe de tener, para su afilado o sustitución.

Vc, a, p, r.p.m.: Son las condiciones de corte de la herramienta que en ese momen-to se está empleando, con el fin de que el operario que la utiliza sepa, prepare y con-dicione la máquina a los parámetros idóneos de corte, avance, r.p.m., etc., los cualeshan debido de ser calculados a priori, teniendo en cuenta que las condiciones de cortevarían con los distintos tipos de materiales a trabajar, diámetros de herramientas ypiezas y máquina a utilizar.

Vc = Velocidad de corte.a = Avance de la herramienta.p = Pasada de la herramienta.R.p.m. = Revoluciones de trabajo.

Tiempo de mecanizado (t): Es el tiempo que tardamos en hacer la operación demecanizado; es decir, el tiempo que está la máquina sacando viruta y trabajando lapieza (en el punto 5.2 se estudia el cálculo de tiempos de mecanizado).

Material: En la hoja del proceso de mecanizado se deberá indicar el tipo de mate-rial a trabajar.

En el ejemplo de la cremallera se va a fabricar con un tipo de acero el cual sabemos que tiene una dureza de unos 260 HB, y una resistencia a la tracción de R = 70 kg/mm², por lo tanto la velocidad de corte que debemos de aplicar para lasplaquitas de metal duro será de Vc = 180 m/m, y el avance que este tipo de materialadmite aproximadamente y en condiciones normales es de a = 0,2 mm/rpm.

La broca: La que utilizaremos será de acero rápido y sus condiciones de corte entérminos generales para el mecanizado de la cremallera propuesta son Vc = entre 25y 28 m/m, avance a = 0,10 mm/rpm.

La fresa cilíndrica: Con la cual vamos a rebajar el alojamiento de los agujeros,será de 4 labios y tiene unas condiciones de corte de Vc = 16 a 18 m/m y un avancede a = 0,2 mm/rpm.

La fresa de módulo: También es de acero rápido y por lo tanto tiene las mismascondiciones de corte que las herramientas de acero rápido, con la diferencia que tienemuchos mas dientes, pues como sabemos es una fresa de disco, y por lo tanto cortamás por vuelta dada que otra herramienta de dos o cuatro filos (fresas cilíndricas).



Con todos estos datos, los cuales conocemos, calculamos las condiciones de corte,r.p.m., avances, tiempos de mecanizado, etc. Una vez calculados todos estos datoslos insertamos en cada uno de los apartados de la hoja de proceso de la mecaniza-ción de la cremallera.

El cajetín de datos: Es el cajetín donde se identifica el trabajo a realizar, cómo sellama la pieza a fabricar, en qué montaje va, de qué material se fabrica la pieza pro-puesta, medidas, etc. (ver Unidad Técnica Nº 1).

También identifica el técnico que realiza el proceso y la fecha de realización, asícomo también lleva el anagrama el cual identifica la empresa que fabrica la pieza (eneste caso lleva Ciclo Formativo de Mecanizado).

Las hojas de proceso las podemos adaptar a las características de trabajo y suscualidades, pues como sabemos no es lo mismo un proceso de mecanización de pie-zas en torno, que un proceso de mecanización de piezas en una fresadora, comohemos visto son máquinas que trabajan de forma distinta, o que un proceso de mon-taje de piezas, en el que no intervienen máquinas de mecanización pero sí que inter-vienen herramientas específicas. Esto hace que cada empresa o taller según las carac-terísticas de su trabajo tenga un modelo de hoja de proceso de fabricación, montaje,etc., adaptado a sus necesidades y productos de su fabricación.

Como ejemplos se han realizado varias fichas con distintos procesos de trabajopara que el alumno las tenga como ejemplo.

• Proceso de mecanizado de un trabajo de fresadora (cremallera).• Proceso de un trabajo de soldadura (soldadura de piezas en horizontal).• Proceso de un montaje (montaje de un inversor de marchas).

Proceso de un trabajo de soldadura:A continuación se propone un ejemplo de proceso de soldadura de piezas por arco

eléctrico con electrodos revestidos.

Se trata de soldar dos piezas de acero suave de unas medidas determinadas conelectrodos de rutilo.

En este caso los apartados de la hoja de proceso difieren de los apartados de unahoja de proceso de mecanizado, pues el trabajo a realizar es distinto; como se sabe,en los trabajos de soldadura intervienen otras máquinas y otras herramientas queserán las que debamos reflejar en la hoja de proceso.

Antes de reflejar los datos en la hoja debemos de realizar los cálculos oportunossi el caso lo requiere, como el cálculo de las intensidades adecuadas al diámetro delelectrodo y material a soldar, así como saber qué tipo de electrodo debemos de pro-poner para la soldabilidad, rutilo, básico, etc., y el diámetro a emplear adecuado a esetipo de soldadura y de preparación del material.

Cálculo de los tiempos de ejecución, elementos de seguridad a tener en cuenta ytodo aquello que consideremos de interés, con el fin de que el operario que realice eltrabajo tenga perfectamente claro las operaciones a realizar previas a la soldadura,durante la soldabilidad de las piezas y realización del trabajo y la verificación de lasoldadura después de la realización del trabajo si se considera de interés.

En nuestro caso, como es un trabajo de aprendizaje, la hoja propuesta del proce-so de soldadura está enfocada a un ejercicio de soldadura, el cual debe de realizar unalumno; por lo tanto, las operaciones a realizar pueden diferir de las reales de unaempresa; al final del proceso, en la fase número 11, una vez soldada la pieza, se pro-pone el corte de la pieza soldada por la mitad con el fin de verificar la penetraciónde la soldadura.

Proceso de un trabajo de montaje: El contenido de muchos trabajos se basa en el montaje de elementos mecánicos.

Una vez que las piezas se fabrican hay que montarlas ajustándolas, engranándolasentre sí y hacerlas funcionar todas ellas en conjunto o de forma común, unas conotras, como por ejemplo una caja de cambios, un reductor de velocidad, etc.



En este caso, como en cualquier trabajo, con el fin de que el operario o los opera-rios que tienen que montar un conjunto de piezas tenga claro cómo van y qué secuen-cia de montaje es la correcta o qué es lo que hay que montar primero y con qué pie-zas, de qué forma se tienen que ensamblar y por qué, también se elaboran procesosde montaje, los cuales nos orientan y guían sobre la forma de realizar este tipo de tra-bajo.

A título informativo se presenta un proceso del montaje de un inversor de marchassencillo con el fin de que se tenga como ejemplo.

Hay que hacer observar que cuando los montajes son complejos se suelen presen-tar varias hojas con el proceso de montaje de cada uno de los componentes que for-man el conjunto; en ocasiones se realizan montajes por paquetes de piezas y luegose ensamblan todos los paquetes para formar la máquina.

En los procesos de montaje nos podemos encontrar que las piezas a montar nosiempre se representan en forma de dibujo técnico normalizado.





20 100

120

∅6

20 20

20



2506

x

25



1

2

3

4

5

6 7 8 9

10

11

Asignación de máquinas según los mecanizados

Una vez estudiada la forma de realizar el trabajo y obtenido el proceso de meca-nizado o fabricación de una pieza o conjunto de piezas, y sabiendo cómo vamos arealizar dicho trabajo, establecemos unos criterios de mecanizado en las máquinas deque dispongamos y con un orden de prioridad.

También debemos de ver las herramientas con las cuales vamos a trabajar con elfin de que estén dispuestas en el momento de la ejecución y no tengamos paros porfalta de equipamiento.

Pues de esto depende en gran parte el éxito de la realización de un determinadotrabajo. No podemos enviar una pieza a ser roscada si antes no ha pasado por la tala-dradora para la realización del agujero previo al roscado, etc.

Por lo que, una vez realizado el estudio y el proceso de fabricación, es cuandoestaremos en condiciones de asignar a cada fase de trabajo la máquina correspon-diente, así como las herramientas necesarias, pudiéndose dar el caso de que unamisma máquina intervenga varias veces en su mecanización.

Un orden lógico de trabajo para la mecanización de piezas y a título informativosería el siguiente:

1º- Trabajar en primer lugar la cara más grande de la pieza, pues es la que másreferencias nos va a dar a la hora de tomar medidas, trazar, marcar centros, etc.

2º- Una vez mecanizada la cara mayor deberemos de mecanizar la cara contiguamás próxima y que podamos ponerla a escuadra de 90º, con el fin de poder tomarmedidas y referencias así como realizar trazados de perpendiculares, ejes de sime-tría, etc., si lo requiere el proceso.

3º - A continuación se procederá al trazado del perfil de la pieza, representando elexceso de material, marcar los centros de taladros, roscas y todos los elementos nece-sarios para la fabricación de la pieza.

4º - A continuación se procederá al mecanizado de la misma según el orden esta-blecido en la hoja de proceso.

5º - Se realizarán los taladros que lleve, roscas, chavetas, etc.6º - Se quitan rebabas y se pule la pieza si lo requiere.

Cálculo de los tiempos de mecanizadoCada operación de trabajo lleva un tiempo de ejecución determinado el cual debe-

mos de conocer, pues a la hora de dar el presupuesto del producto o pieza que tene-mos que fabricar, así como si se trata de la fabricación de una serie de piezas, debe-mos darlo lo más exacto; si no fuese así, podríamos perder la operación; si damos unprecio por debajo de los costes, perderíamos, y si lo damos por encima también (nose nos adjudica el trabajo por exceso de precio), pues se lo encargarían a la compe-tencia.

A la hora de calcular tiempos de fabricación debemos distinguir:

TIEMPOS DE TRABAJO• Los tiempos de manipulación. Son imputables al operario; es el tiempo que

se tarda en preparar los materiales, las máquinas, las herramientas, etc.• Los tiempos de mecanizado. Es el tiempo que está trabajando la máquina

en la pieza, los cuales tenemos que saber calcular para estimar el tiempoque tarda la máquina en mecanizar una pieza o una serie de piezas.

5.5

5.4



5.5.1 Cálculo de tiempo del taladradoLos tiempos del mecanizado en la taladradora son fáciles de calcular, pues es

una máquina como hemos visto que sólo tiene el eje Z (desplazamiento vertical),por lo que sólo contemplaremos el tiempo de penetración de la broca en el mate-rial. Figura 5.5.1.1.

En este tipo de trabajo debemos de tener en cuenta la punta de la broca, que escónica; por lo tanto, debemos de sumar la longitud de la punta de la broca hasta laparte cilíndrica al espesor del material a taladrar, a esa altura le llamamos h y se leda un valor de h = 0,3 × diámetro de la broca.

La fórmula a aplicar será:

Siendo:t = Tiempo L = Espesor a taladrarD = Diámetro de la brocaN = R.p.m.a = Avance de la brocah = (0,3 × D)

¿Qué tiempo tardaremos en taladrar una pieza que lleva 10 agujeros dediámetro 12 mm, si es de acero suave, y tiene un espesor de 52 mm?

Para un acero suave la Vc es de 30 a 40 m/m. Escogemos 35 m/m, el avance comoes un acero suave le damos 0,1 mm/rev.

Calculamos las revoluciones N = (Vc × 1.000) / π × D; N = (35 × 1.000) / (3,14 × 12) = 928

h = 0,3 × D; h = 0,3 × 12 = 3,6 mm t = (L + h) / (N × a); t = (52 + 3,6) / (928 × 0,1) = 0,599 Pasados a segundos tendremos 36” agujero.Tiempo total = 10 × 36” = 360” = 6’ pieza.

5.5.2 Cálculo de tiempos del tornoEl torno es una máquina en la cual el movimiento de rotación lo recibe la pieza y

el de translación la herramienta que corta el material a trabajar. Figura 5.5.2.1.Por lo tanto, cuando cortamos material en dicha máquina sólo contemplaremos un

filo de corte (estas herramientas sólo tienen un filo).En esta máquina debemos de calcular los tiempos de mecanizado de cada una de

las operaciones de corte, y luego sumarlas para obtener el tiempo total del mecani-zado de una pieza. Por lo tanto, tendremos que:

Figura 5.5.2.1. Tiempos del torneado cilíndrico.

Problema

L + ht = -------------------

N × a



Figura 5.5.1.1. Tiempos del taladrado.

hL

Pieza

Cuchilla

Punto

D

L

d

P

a

Tiempo del cilindrado: Es el tiempo que tardamos en dar una pasada a una piezacon el carro longitudinal; es decir, en el eje Z. Conociendo el avance que lleva laherramienta por vuelta calculamos las Rp que necesitamos para que la cuchilla deuna pasada.

Conociendo las Rp que necesita la cuchilla para dar una pasada, calculamos eltiempo en minutos por pasada.

Conociendo el número de pasadas que tenemos que dar a la pieza para su meca-nizado podremos calcular el tiempo en minutos aplicando la fórmula siguiente.

Siendo:R.p.m. = Revoluciones (N)L = Longitud a mecanizartc = Tiempo del cilindradoRp = Revoluciones por pasadaa = Avancett = Tiempo total del cilindrado

¿Cuánto tiempo tardaremos en cilindrar una pieza de acero suave de300 mm de larga si la queremos pasar de un diámetro de 50 mm a un diámetro de 30 mm.

Material a desbastar 50 – 30 = 20 mmDaremos una profundidad de corte de 2,5 mm, por lo que en cada pasada quitare-

mos 5 mm.Número de pasadas 20 / 5 = 4 La Vc para ese tipo de acero va bien la de 60 m/m, y el avance 0,12 mm/revPor lo que calculamos las N = (Vc × 1.000) / (π × D); N = (60 × 1.000) / (3,14 × 50) = 382Rp = L / a; Rp = 300 / 0,12 = 2.500tc = Rp / N; tc = 2.500 / 382 = 6,5 minutos por pasadatt = 6,5 × 4 = 26 minutos

Tiempo del refrentado: Es el tiempo que tardaríamos en mecanizar la cara fron-tal de la pieza, pero pensemos que la herramienta no trabaja todo el diámetro de lapieza, sino la mitad (pues es un cuerpo de revolución). Esta operación se realiza conel carro transversal o llamado carro del eje X. Figura 5.5.2.2.

Siendo:tr = Tiempo del refrentadoL = Longitud a refrentare = La entrada de la herramientaSi sustituimos las r.p.m. (N) por su valor (Vc × 1.000) / (π × D) podemos emple-

ar la fórmula:

L + e (π × D)tr = -------------------------------------

a × Vc × 1.000

L + etr = ------------------

a × N

Problema

L × Nptt = ----------------------

a × Ntc = Rp / N

Rp = L / a



Figura 5.5.2.2. Tiempo del refrentado.

De

¿Qué tiempo tardaremos en refrentar la cara de la pieza anterior (30 mm)?Entrada de la herramienta generalmente e = 0,1 × D; e = 0,1 × 30 = 3L = (30 + 3) / 2 = 16,5t = (16,5 + 3) / (0,12 × 636) = 0,255 minutos.

Tiempo del taladrado en el torno: El tiempo del mecanizado de taladros en eltorno es el mismo que en la taladradora, pues la herramienta es la misma (broca) ylas revoluciones y avance son los mismos que para la taladradora, la diferencia estáen que la broca se coloca en el contrapunto y recibe el movimiento de penetraciónen el material y la pieza es la que recibe el movimiento de rotación. Figura 5.5.2.3.

Tenemos que mecanizar un taladro en el torno de 70 mm de profundi-dad con una broca de acero rápido de 10 mm de diámetro en una pieza de acerosuave. Calcular el tiempo de mecanizado. Vc = 40, a = 0,05.

Aplicando datos tenemos que: N = (40 × 1.000) / (3,14 × 10) = 1.273Calculando el tiempo tendremos que: tt = (70 + 3) / (0,05 × 1.273) = 1’18’’

Tiempo del roscado: Es el tiempo que la máquina tarda en mecanizar una roscacompleta con todas sus pasadas. En este caso debemos de contemplar el retorno dela herramienta, y que el avance de la cuchilla será el paso de la rosca a mecanizar.

En el caso del roscado debemos de sumar la distancia de entrada y de salida derosca a la longitud total del roscado. La entrada de rosca y salida de la rosca será 3veces el paso de la rosca como mínimo.

También deberemos de tener el cuenta el número de pasadas. Figura 5.5.2.4.

Siendo:

L = Longitud de rosca más la entrada y salida de roscap = Paso de la rosca = (a / v)N = R.p.m.Np = Número de pasadas a dartrdo = Tiempo del roscado

Calcular el tiempo que tardaríamos en mecanizar una rosca de 90 mmde longitud si es M20 × 150 y el material a roscar es de aluminio.

Trabajando en un torno paralelo y retornando la cuchilla dando contramarcha, ten-dremos que:

La Vc para el aluminio es de 90 m/m y el avance por revolución es el paso = 1,5 mm/rev, llevando 200 r.p.m.

Calculamos la profundidad de la rosca M = 0,7 × 1,5 = 1,05 mm tenemos que darde avance al carro transversal.

Entrada y salida de rosca: l = (3 × 1,5) 2 = 9; luego L será = 80 + 9 = 89 mm.

Problema

L × Nptrdo = ----------------------× 2

p × N

Problema

L + ltt = ---------------------

a × N

Problema



Figura 5.5.2.3. Tiempos del taladrado.

Figura 5.5.2.4. Tiempo del roscado.

Le

∅

ll L

Lt

Np = 1,05 / 0,1 = 11 pasadas para terminar la rosca cortando material más 1 pasa-da para pulir sin corte de material tendremos que Np = 12

t = ((L × Np) / (p × N)) 2; t = ((89 × 12) / (1,5 × 200)) 2 = 7,12 minutos.

Tiempo del mecanizado de una pieza de torno: El tiempo total del mecanizadode una pieza de torno es la suma de los tiempos que tardamos en realizar cada unade las operaciones (cilindrado + refrentado + taladrado + roscado, etc.).

5.5.3 Cálculo de tiempos de la fresadoraLa fresadora es una máquina que como hemos visto en el capítulo anterior traba-

ja con herramientas circulares, las cuales llevan el movimiento de rotación, y lo quese traslada de posición es la pieza que mecanizamos; por lo tanto, obedece a la fór-mula general de los tiempos de mecanizado.

Las herramientas empleadas en fresadora, llamadas fresas, suelen llevar variosdientes de corte y por lo tanto por cada vuelta que da la herramienta, la pieza serácortada tantas veces como dientes tenga la fresa que trabaja, por lo que los avancespueden ser ligeramente mayores que en el torno. Figura 5.5.3.1.

Tiempo que tardaríamos en dar una pasada a la pieza: Si conocemos el avan-ce que lleva la fresa por revolución, no tenemos nada más que dividir la longitud dela pieza a mecanizar por lo que avanza por vuelta (sin tener en cuenta el número dedientes de la fresa). Sí que deberemos de tener en cuenta la entrada de la herramien-ta a la pieza (l) y la distancia de salida de la herramienta (l), distancias que se suma-rán a la longitud de la pieza a mecanizar.

Revoluciones que necesitamos para que dé una pasada:

Tiempo en minutos en dar una pasada:

Tiempo en minutos en mecanizar una superficie. Figura 5.5.3.2.

Siendo:

t = Tiempo en minutosL = Longitud de la pieza a mecanizarar = Avance por revolución en mmRpm = Revoluciones de la fresa por minutoRp = Revoluciones que se necesitan para dar una pasadaNp = Número de pasadasl = Longitud de entrada y salida de herramienta (suele ser 1/2 del diámetro de la

fresa)

L + 21t = -------------------- NP

ar × N

t = Rp / (L + 21)

Rp = L / a

Tt = tc + tr + tt + trdo



Figura 5.5.3.1. Tiempo del mecanizado en fresadora.

Figura 5.5.3.2. Tiempo de la pasada.

c

a a

l

∅

a

p

c

Ll

Calcular el tiempo que tarda una fresadora en mecanizar una ranura enuna pieza de acero suave de 100 mm de larga con una fresa de 12 mm de diámetro.

Velocidad de corte 40 m/m y avance Av = 0,12 mm/rev

N = (Vc × 1.000) / (π × D); N = (40 × 1.000) / (3,14 × 12) = 1.061

l = D / 2; l = 12 / 2 = 6t = (L + 2l) (Av × N); t = (100 + 12) / (0,25 × 1.061) = 0,422 minutos

Cuando en la pieza a mecanizar conocemos la velocidad de corte y el avance noslo dan por diente de la fresa podemos aplicar la fórmula siguiente:

Siendo:

D = Diámetro de la fresaVc = Velocidad de corte en m/mZ = Número de dientes de la fresaAd = Avance por diente

5.5.4 Cálculo de tiempos del rectificadoPara calcular los tiempos de trabajo en la rectificadora debemos de tener en cuen-

ta la longitud de la pieza a rectificar y el ancho de la muela.

En los rectificados hay que recordar que la muela entra desde fuera de la pieza ytermina la pasada saliendo de la pieza a rectificar, por lo que hay que contar dosanchos de muela y sumárselos a la longitud de la pieza.

La pasada de retorno de la muela se hace a la misma velocidad de avance del carropero no se le da pasada, por lo que hay que contar la velocidad de retorno de la muelacomo pasada.

Esta fórmula vale para calcular los tiempos de las rectificadoras universales y lasrectificadoras planeadoras. Figura 5.5.4.1.

La fórmula a aplicar es:

Siendo:

T = TiempoL = Longitud a rectificarl = Ancho de la muelaNp = Número de pasadasN= R.p.m.a = Avance

(L + 21) × NpT = --------------------------------------

N × a

π × D × (L + 21)t = ---------------------------------------------------------

1.000 × Vc × Z × Ad

Problema



Figura 5.5.4.1. Tiempo del rectificado.

a

Muela

LL + l

l

5.5.5 Cálculo de los tiempos de trabajo por cronometraje

Hoy es muy práctico y necesario el calcular el tiempo que tardamos en la realiza-ción de un trabajo determinado, cronometrando las distintas operaciones que inter-vienen en la realización del mismo.

Este método consiste en tomar el tiempo que se tarda en ejecutar cada una de lasfases de trabajo durante la realización del mismo en la misma máquina en dondese está mecanizando la pieza o en el mismo puesto de trabajo, con un reloj cronó-metro.

Se toma el tiempo que lleva la realización de cada una de las fases de ejecución,y se anotan en una hoja al respecto; una vez terminado el trabajo o en nuestro casola mecanización de la pieza, se suman los tiempos obtenidos en cada fase, dándonosel tiempo total que tardamos en realizar un trabajo o pieza en particular.

La ventaja que tiene este método sobre el cálculo teórico que anteriormente hemosvisto, es que podemos tomar los tiempo de manipulación del material, los cuales sonmuy difíciles de calcular de forma teórica.

De esta manera podemos tomar los tiempos de colocación de la pieza en la máqui-na, tiempo que tardamos en tomar una medida; también podemos tomar los tiemposque tardan los carros de la máquina en hacer desplazamientos rápidos para el posi-cionamiento de herramientas, etc.

Los relojes cronómetros empleados para este fin son centesimales, pudiendo poner-los en marcha y pararlos de forma rápida cuando el cronometrador lo requiera.

Suele ser un sistema práctico que además nos sirve para detectar los llamadostiempos muertos de manipulación o maniobras de máquina no operativas, las cua-les, estudiadas a posteriori, las podemos corregir o evitar mejorando así el métodode trabajo.

Veamos un ejemplo: Supongamos que tenemos que taladrar una pieza en una tala-dradora de sobremesa y después pasarle un escariador de mano en un banco de tra-bajo, limpiando el agujero de rebabas después de las operaciones realizadas.

Hacemos el proceso de trabajo, que en este caso será:

1º - Coger la pieza y colocarla en la taladradora en una mordaza.2º - Apretar la mordaza y poner la pieza debajo de la broca.3º - Poner la taladradora en marcha y taladrar, parando la máquina después de

efectuar el taladro.4º - Quitar la pieza de la mordaza.5º - Poner la pieza en el tornillo de banco posicionándola y fijándola para pasar el

escariador.6º - Pasar el escariador en el agujero calibrándolo.7º - Quitar las rebabas del agujero; una vez quitadas, aflojar la pieza del tornillo y

dejarla en la mesa.

Éstas serían las fases de trabajo para la realización del taladrado, las cualesanotamos en una hoja que se configura al respecto, y tomados los tiempos quetardamos en la ejecución de cada una de ellas también los anotamos en los cua-dros correspondientes, como figura en la hoja que como ejemplo se muestra acontinuación.



Si ahora estudiamos la hoja en donde hemos realizado las anotaciones, veremosque no solamente tenemos el tiempo real de la duración de las operaciones de cortede viruta (tiempos de mecanizado), sino el tiempo de manipulación de la pieza.

Las hojas de anotaciones de tiempos las confecciona la empresa según necesida-des y complejidad del trabajo a realizar, pues no siempre son las mismas.

La hoja que se ha expuesto es una hoja informativa para que se vea cómo se ano-tan los tiempos de las diversas operaciones.

Los tiempos de trabajo se anotan en minutos y segundos, obteniéndose al final lasuma de los mismos. El tiempo resultante se puede dar en horas, minutos y segundos.

Para realizar esta toma de datos de tiempos es conveniente que el operario que vaa tomar los tiempos (cronometrador) observe varias veces las operaciones de traba-jo (las fases) y cómo se realizan antes de la toma definitiva de tiempos.

También es necesario tomar varias veces los tiempos del trabajo; es decir, repetirla toma de tiempos y obtener una media.

Costes del mecanizado de una piezaEn este apartado debemos de tener en cuenta todos los parámetros que entran en

la fabricación de una pieza, máquina o producto, no sólo los tiempos de trabajo de lamáquina durante la ejecución de las piezas. Tenemos otros costes los cuales debemosde tener en cuenta para calcular el coste final del trabajo realizado, como son:• La materia prima que se emplea para la fabricación del producto.• La mano de obra.• Gastos de amortización de maquinaria y mantenimiento.• Gastos generales.

5.6



TOMA DE TIEMPOS

Operario: AAAAAA AAAAATrabajo: Taladrado de piezas

Pieza Nº: 104

Nº Fase Denominación Tiempoen m Tiempo en s TOTAL

1 Colocar la pieza en la mordazade la taladradora 45 45

2 Apretar la mordaza y posicionar la pieza 10 10

3Poner la taladradora en

marcha y taladrar, y parar la taladradora

1 12 72

4 Quitar la pieza de la mordaza 30 30

5 Poner la pieza en el tornillo debanco y posicionarla 15 15

6 Pasar el escariador calibrándolo 3 25 205

7 Quitar rebabas del agujero yaflojar la pieza 27 27

TOTAL 6’ 44’’

Observaciones: Fecha: 12-12-12

Cronometrador: BBBBB

La materia prima: Cuando hablamos de materia prima nos referimos al materialo materiales que necesitamos comprar para fabricar las piezas o fabricar el productoa que se dedique la empresa.

Por ejemplo, en el caso de un taller de mecánica que tenga máquinas (tornos, fresa-doras, etc.) y se dedique a la mecanización y fabricación de piezas, necesitará comprarel material de acero con el cual mecanizar las piezas que se le exijan. También deberáadquirir las herramientas de corte, aceites, herramientas auxiliares, etc., con las cualespoder trabajar, así como los accesorios y elementos de fijación para las máquinas.

La mano de obra: Se entiende por mano de obra, a la manipulación del produc-to que una empresa fabrica, en la que intervienen los operarios, los cuales pueden serespecialistas en una materia concreta (soldadores, delineantes, técnicos en CNC,etc.). El salario que estos técnicos cobran en función del trabajo que desarrollan eslo que llamamos mano de obra (coste de la mano de obra) y dicho salario debe decomputarse en el coste de la pieza a fabricar. Para repercutir el salario en el coste delproducto a fabricar lo podemos hacer de varias formas, por horas si conocemos elproducto y los tiempos de trabajo, o dividirlo entre el número de piezas que ejecutael operario en la jornada de trabajo.

Gastos de amortización y mantenimiento: La empresa para obtener un produc-to o fabricar en nuestro caso piezas mecánicas, tiene que comprar maquinaria, herra-mientas, cuchillas, etc., las cuales con el uso se desgastan y quedan obsoletas, por loque hay que renovarlas cuando llevan un tiempo determinado de funcionamiento(recordemos las cuchillas de torno y las brocas). Con lo cual tiene que realizar unosgastos de inversión en maquinaria y equipamiento para poder trabajar.

Gastos que también tenemos que tenerlos en cuenta a la hora de presupuestar untrabajo u obtener el precio final de una pieza mecanizada en una máquina determi-nada. Estos costes se suelen sacar por hora de trabajo que invierte la máquina enla fabricación del producto, de tal forma que lo podemos definir en el cuadrosiguiente:

Por lo que tendremos que los gastos de amortización deberán ser distribuidos entreel número de piezas a fabricar incrementándose bien en cada una de las piezas fabri-cadas o en el lote de piezas o trabajos realizados.

Fondos de amortización: Llamados también cuotas de amortización, es el capitalque cualquier empresa destina cada año a un fondo con el fin de hacer previsionespreviamente calculadas y poder renovar la maquinaria, instalaciones, etc., que con eltiempo se van deteriorando y gastando como consecuencia del trabajo realizado, asícomo las ampliaciones y modificaciones que por razones de trabajo son necesariaspara la subsistencia de la empresa.

Ia = (Am + Au) / Nh

Amortización de maquinariaque necesitamos para

trabajar (Am)

Amortización de las herramientasy útiles empleados en la

fabricación del artículo (Au)

Número de horas de trabajoque invertimos en la fabrica-

ción del artículo (Nh)

Incremento en el coste del artículo (Ia)



Salario que cobra el operario

Númerode piezas

A incrementar en cadapieza o en el trabajo

SalarioCmo = ------------------------------------

Nº de piezas

Gastos generales: En gastos generales tenemos los gastos comunes imputables alos impuestos, gastos de luz, amortización y alquiler de locales, transporte, etc.

Son todos los gastos que se derivan de la realización y gestión para poder fabricarel producto al que se dedique la empresa.

Estos gastos se suelen contabilizar mensual, trimestral o anualmente, por lo que sesuman todos los gastos y se dividen por el número de horas de trabajo que se han rea-lizado mensual, trimestral o anualmente, según se realice la operación, y el resulta-do será el incremento que tenemos que añadir a cada hora de trabajo de la empresa.

Margen comercial: Es el beneficio que le queda a la empresa en el artículo fabri-cado, y este precio generalmente se fija en base a un estudio que la empresa hace enel que intervienen varios parámetros, como: • Materiales empleados en su fabricación.• Tipo de mecanizado, máquina, herramienta que se emplea en la fabricación del

artículo.• Cualificación del operario que interviene en su fabricación.• Calidad y utilidad del producto.• Demanda del mercado.Coste total del artículo: Es la suma de todos los gastos que intervienen en la

fabricación del artículo, contemplando todas sus facetas, más el margen comercial obeneficio que debe de tener la empresa.

Llamamos precio final al precio que el cliente paga cuando adquiere el artículo yse le conoce con el nombre precio de venta al público (P.V.P.).

Mantenimiento de las máquinas del tallerLas máquinas, útiles, utillajes e instalaciones, etc., deben conservarse en buen

estado, con el fin de que cuando las empleemos no nos planteen problemas de fun-cionamiento y durante su trabajo habitual no tengamos que tener la necesidad de rea-lizar ninguna reparación, pues una reparación durante los trabajos habituales de pro-ducción aumenta los costes y nos incomoda, pudiendo llegar a veces a la penalizaciónpor no cumplir los plazos de entrega del mecanizado del trabajo propuesto.

Ni que decir tiene que ante estos posibles problemas no nos queda más remedioque realizar un mantenimiento lo más fiable posible.

Concepto de mantenimiento: Mantener una máquina, instalación o simplemen-te un equipo de trabajo, significa no dar lugar a que se produzcan las averías; por lotanto, debemos de adoptar una actitud de fiabilidad, disponibilidad y durabilidad delos equipos de trabajo que debe de ser mantenida desde el día que se adquiere el equi-po o máquina hasta su sustitución por equipos renovadores.

5.7

Precio final = Materia prima + Mano de obra + Gastos amortización + Gastos generales + Margen comercial



Gastos generales (Gg)Número de horas de trabajo al cabo del mes, trimestre,

año (Ha)

Incremento de los gastos generales a cada hora de

trabajo (Cha)

GgCha = ---------------

Ha

MANTENIMIENTOGarantiza la disponibilidad de las máquinas y

medios de trabajo, de forma que no afecte a la productividad

Se utilizan medios generalmentepreventivos, realizando el seguimiento delfuncionamiento de máquinas y equipos

Tipos de mantenimiento: Tenemos que distinguir dos tipos fundamentales demantenimiento, el CORRECTIVO, que es el que se realiza cuando la avería o el fallose ha producido durante la marcha del trabajo, y el PREVENTIVO, que es el que rea-lizamos a priori con el fin de evitar los fallos durante el trabajo.

Mantenimiento correctivo: Es aquel que se realiza durante los procesos de fabri-cación; generalmente plantea problemas de producción y es muy caro de realizar. Suscaracterísticas fundamentales son:• Es el más caro de realizar.• Generalmente hay que parar la máquina (producción) para su realización.• Se suele improvisar en la reparación.• No suele ser duradero.• En ocasiones estorbamos a las demás máquinas por esperas indebidas.

Mantenimiento preventivo: Es el más operativo de realizar, pues da mejoresresultados por realizarse a priori y pensar cómo y cuándo debemos realizarlo, espe-rando el momento óptimo de su realización evitando paros de producción. Sus carac-terísticas fundamentales son:• Es más barato de realizar que el correctivo.• Se puede planificar haciendo previsiones.• No se para la producción (máquinas) para su realización.• Se puede comprar el repuesto a priori.• Se pueden hacer reparaciones futuras que sean lógicas.

Fichas de máquinas y equipos de trabajo: Son los historiales de las máquinas yequipos de trabajo en donde figuran los datos de reparaciones, horas de trabajo, dis-ponibilidad de la máquina en función del trabajo a realizar, etc.

Estos historiales se deben de llevar en todo taller o empresa, pues con ellos esta-remos en condiciones de saber el estado de las máquinas o equipos de trabajo y quécalidad de trabajo podemos realizar con ellos en función de su estado.

Estos historiales son los que se conocen con el nombre de HISTÓRICOS demáquina, que son en definitiva los que nos dan el estado de la máquina en todomomento.

En los históricos de máquina no sólo se contempla el estado mecánico de lamisma, sino también el estado eléctrico, electrónico y la fiabilidad de la misma.

En toda máquina se deben de realizar operaciones de mantenimiento respecto a:

Fiabilidad de una máquina: Es la capacidad que tiene una máquina determina-da de realizar su trabajo en función de sus características y prestaciones, dando lacalidad especificada en el trabajo a realizar.

Hoja de mantenimiento: Ya hemos quedado que el taller y sus elementos mecá-nicos deben de permanecer en perfecto estado de funcionamiento; por lo tanto, lasmáquinas y equipos del taller, así como sus instalaciones, deben de tener una hoja demantenimiento en donde se refleja el trabajo realizado en la máquina, qué elementosse deben de revisar y cuándo, con el fin de tener éstas siempre en condiciones ópti-

Número de fallosFiabilidad = ---------------------------------------------

Duración

• El estado físico de la máquina• Accesorios y equipamiento de que dispone• Instalaciones eléctricas• Sistemas y elementos de seguridad



mas de empleo; recordemos que es más económico reparar a priori, que no tener queparar el trabajo para la realización de una reparación.

A continuación y a título informativo se expone la hoja de mantenimiento de untorno paralelo del taller de metal.

En el apartado de prácticas de este capítulo tenemos una hoja de mantenimientode una fresadora con el fin de que el alumno la rellene y se adiestre identificando laspartes de la máquina que requieren mantenimiento y qué elementos hay que verifi-car para conservar la máquina en perfecto estado de funcionamiento.



Normas de seguridad en el tallerTodas las máquinas del taller que de una forma u otra se emplean en el mecaniza-

do de las piezas y manipulación de las mismas tienen su peligrosidad y ésta la debe-mos de tener en cuenta.

Debemos de ser conscientes de que muchos de los accidentes que se producen enlos talleres son debidos a distracciones de los operarios, mala manipulación de loselementos de la máquina y a la falta de protección de la propia máquina, así comono usar el propio operario los medios de protección personal.

Todos los accidentes derivados de una u otra causa son molestos, bajas laboralesque nos producen dolor físico al mismo tiempo que también nos reducen el salario,fallos en la producción con sus penalizaciones correspondientes, etc.

Es por ello que tenemos que ver algunas normas de seguridad tanto en las máqui-nas como en la protección del mismo operario. Los accidentes debemos evitarlos porel medio que sea.

En términos generales y para cualquier máquina diremos que:

Respecto al puesto de trabajo: Se conoce como puesto de trabajo el lugar dondehabitualmente estamos realizando las labores que se nos asignan. Es el espacio dondenos movemos, y debe de reunir unas condiciones buenas de comodidad y funciona-lidad, de forma que no nos encontremos agobiados y tengamos cierto bienestar. Paraello debe de reunir las siguientes condiciones imputables a la buena organización deloperario:

• Deberá estar en perfecto estado de limpieza y tener las herramientas ordenadasy recogidas.

• No tener las herramientas de mano amontonadas, sino clasificadas y limpias.• Los aparatos de verificación, como son calibres, palmeres, escuadras, etc.,

deben de estar aparte de las herramientas de corte, como limas, brocas, machosde roscar, etc.

La electricidad: La electricidad es uno de los elementos más peligrosos que tene-mos en las empresas y talleres si no la tratamos con el debido respeto, pues todossabemos que es causa de accidentes graves cuando la manipulamos sin la atencióndebida.

• No debemos de manipular cables eléctricos, acometidas o aparatos por los cua-les circule corriente eléctrica sin antes desconectarla.

• Siempre que se repare o instale una máquina o un cuadro eléctrico debe de qui-tarle los fusibles como medida preventiva.

• No se deberá manipular ningún cuadro eléctrico por personal que no esté auto-rizado.

• Cuando una máquina por la causa que fuere tenga derivaciones de corriente, sedeberá de desconectar y llamar al técnico correspondiente.

• Las máquinas eléctricas portátiles deben de estar conectadas a tierra.• Los enchufes de máquinas portátiles y otras herramientas eléctricas deben de

tener la protección adecuada y siempre disponer de toma de tierra.

La manipulación de materiales: En el taller de mecánica se manipulan todo tipode materiales, como barras de acero y materiales pesados, máquinas, palés, objetoscortantes, rebabas de cortes de máquina, etc., los cuales si no los manejamos con ladebida precaución podemos tener riesgo de dañarnos, por lo que deberemos deemplear los medios adecuados a la manipulación de dichos materiales, como guan-tes que nos protegen las manos de cortes y golpes, botas con la puntera de hierro conel fin de evitar golpes en el pie, etc.

• No emplear la muela de esmeril ni afilar sin gafas.• No utilizar los martillos con los mangos flojos, limas sin mango, etc.

5.8



• Cuando utilicemos el cortafríos, procurar que no haya ningún operario cerca (lepueden saltar trozos de material) y emplear guantes.

• Cuando cortemos material con tronzadora de abrasivo, eliminar las rebabas (sonmuy cortantes).

• No dejar las barras de material en el taller de forma que se puedan caer o moles-tar a los demás operarios.

• No dejar la llave del plato del torno puesta en el plato.• No lijar piezas en el torno con la mano.• Las virutas continuas de las máquinas (tornos) suelen ser muy cortantes, no

cogerlas con la mano.• Las sierras de cinta que llevan las máquinas de aserrado, cuando se rompen son

peligrosas; no quitar la protección de la máquina y procurar que esté siempre enperfecto estado.

Los gases: Los gases se emplean en el taller como elementos de trabajo, es el casode los gases empleados en la soldadura de los metales. Se emplean varios tipos degases, algunos muy peligrosos si se emplean mal o no se toman las debidas precau-ciones y normas de manipulación.

• Las botellas de gases industriales, como acetileno, oxígeno, argón, etc., em-pleados en la soldadura de metales, no deben de estar nunca tumbadas, deberánpermanecer y trabajar con ellas siempre en vertical.

• En las botellas de oxígeno queda terminantemente prohibido engrasar la válvu-la de salida del gas (se puede inflamar). No se deben de poner cerca de botes deaceite, grasas, etc.

• Las botellas deben de permanecer atadas o sujetas con cadenas de seguridad enel taller.

• Se deben de transportar en carros preparados al respecto, nunca se llevaránrodando o tumbadas.

• En las botellas de acetileno cuando se detecte una fuga de gas deberá de sacar-se la botella a la calle, pues el acetileno con el aire en concentraciones de 1,5forma una mezcla explosiva por detonación.

• No emplear sopletes ni cortadores que tengan fugas de gas. Éstos deberán estaren perfectas condiciones de estanqueidad y sus llaves cerrar perfectamente.

Las quemaduras: Se producen quemaduras en el taller generalmente por la mani-pulación de piezas calientes (soldaduras) o por manipulación de cables eléctricos,aparatos eléctricos o productos químicos.

• Las piezas que terminamos de soldar se tienen que enfriar antes de manipular-las (eliminación de escorias) y hay que manejarlas con guantes.

• Cuando manejamos cuadros o instalaciones eléctricas si producimos cortocir-cuitos podemos quemarnos, por lo que este tipo de reparaciones debemos dejar-las para personal cualificado y autorizado al respecto.

• Los productos químicos, como decapantes, antioxidantes, etc., debemos mane-jarlos con la precaución debida, no exponiéndolos a fuentes de calor ni mane-jándolos con las manos desnudas.

Seguridad imputable a las máquinas:

1. No se conectará ninguna máquina eléctricamente a una tensión que no sea laadecuada a la misma y la propuesta por el fabricante.

2. Todas ellas deberán estar conectadas a tierra.3. Revisar periódicamente las conexiones eléctricas con el fin de que estén en

buen estado y no nos puedan plantear problemas.4. No se dejarán objetos, herramientas o aparatos encima de las máquinas, debe-

rán ponerse en los sitios adecuados a los mismos. 5. No habrá colocado en la zona de seguridad de la misma ni paquetes, taquillas,

materiales o elementos que estorben o dificulten la manipulación de la máquina.



6. Las máquinas que generan o arrancan viruta, deberán de tener una protecciónpara las mismas; la viruta no se quitará con la mano, se deberá disponer de ungancho al respecto.

7. No manipular una máquina cuando ésta esté en marcha o en funcionamiento.8. Cuando se realicen reparaciones, tanto eléctricas como mecánicas, la máqui-

na hay que desconectarla eléctricamente.9. Revisar periódicamente los depósitos de taladrinas o aceites de corte para evi-

tar su descomposición.10. No emplear taladrinas, aceites o elementos químicos que sean alérgicos. 11. Revisar los protectores finales de carrera periódicamente con el fin de que

estén siempre en perfecto estado.12. Cuando las máquinas estén periodos largos sin trabajar (vacaciones) se ten-

drán que desconectar y proteger los elementos susceptibles de deterioro.

Seguridad imputable a los operarios:

1. Llevar siempre los elementos de protección adecuados para cada tipo de trabajo.2. La ropa de trabajo será ceñida al cuerpo, de forma que se ajuste, y no llevar

cinturones colgando, corbatas, etc.3. No llevar relojes, anillos u objetos que se nos puedan enganchar en la mani-

pulación de elementos mecánicos y nos puedan dañar.4. No lijar o limar piezas en las máquinas con ellas en marcha (no lijar interio-

res en el torno metiendo los dedos con lija).5. No sacar o quitar la viruta del corte de las herramientas con la mano. Emplear

los elementos que hay al respecto, como ganchos y otros.6. No abrir las protecciones de las máquinas mientras éstas están en marcha.

(no dejarse la llave de plato puesta en el mismo).7. Ponerse guantes cuando hay que manipular piezas con rebabas.8. Ponerse las gafas cuando afilemos herramientas, utilicemos radiales o cortafríos.9. El operario deberá tener respeto con las herramientas y útiles de protección

que se le asignen, y cumplir las normas de seguridad.

Algunos motivos que son causa de accidente y pueden evitarse: Cuando ocu-rre un accidente y pensamos a posteriori; es decir, una vez que ya ha sucedido, cuáles han sido las causas del mismo y por qué motivos ha sucedido, en muchas oca-siones nosotros mismos nos llamamos la atención por no haber observado o cumpli-do con las normas de seguridad, o haber cumplido de una forma defectuosa con ellas.

Las máquinas y órganos del taller unas veces son más peligrosos y otras menos,pero siempre tienen cierto riesgo, trabajan de forma rápida y en cuestión de unsegundo sucede el accidente, el cual una vez sucedido ya es irreversible.

Lo que quiere decir que no debemos dar lugar a trabajar con los elementos deseguridad a medias, o no usarlos por pereza, o poner la excusa típica de “es poco loque voy a hacer, ya conozco la máquina, es que son molestos”, etc.

Se citan algunos motivos de accidente los cuales pueden evitarse, como:• La fatiga. Cuando un operario está cansado o tiene agotamiento físico debe de

descansar, pues el exceso puede terminar en accidente.• El desconocimiento de la máquina o puesto de trabajo. Si se desconoce el pues-

to de trabajo lo más normal es darle al operario un cursillo o formación sobrelos riesgos que puede generar dicho puesto.

• Uso inadecuado de los elementos de seguridad. Se debe de conocer su empleoy el buen uso de los mismos; si es necesario se debe de practicar el empleo delos mismos.



• Respetar siempre la seguridad de los demás. No solamente debemos de pensaren nosotros mismos, sino en los demás compañeros. Sobre todo trabajando enequipo.

• Incidentes del taller. Corregir las anomalías que se detecten lo más rápidamen-te posible si está en nuestras manos; si no, denunciarlo ante la superioridad conel fin de que sean corregidas y no den lugar a accidentes, como puedan ser:− Derrames de aceite.− Cables en mal estado.− Tapas de motores abiertas.− Etc.

5.1 Calcular los datos para el mecanizado del engranaje del croquis sabiendo que elmódulo es M = 2 y el número de dientes Z = 55. Calcular también el tiempo quetardará la máquina en cortar sus dientes.

5.2 Calcular el tiempo que tarda una taladradora en mecanizar un agujero de diáme-tro 12 en una pieza de acero duro F-114 de 25 mm de espesor.

5.3 Calcular el tiempo que tardaremos en mecanizar la pieza del croquis, sabiendoque el material es Al, y trabajamos con herramienta de acero rápido.

5.4 Tenemos que mecanizar una rosca de M 20 × 200 en un eje de acero suave cuyalongitud es de 350 mm. Queremos conocer el tiempo que nos llevaría el meca-nizado de 75 unidades de piezas.

5.5 Explica qué equipo deberás emplear como elemento de protección para trabajarcon un equipo de soldadura eléctrica.

5.6 Calcular el tiempo que tardamos en mecanizar una pieza de acero duro F 114 de80 mm de larga por un ancho de 45 mm si la herramienta que empleamos es unafresa de acero rápido cilíndrica de 4 labios de 12 mm de diámetro.



Ejercicios

90

∅30 ∅50

PRÁCTICAS

UNIDAD TEMÁTICA 5



20 20 40

∅33 ∅28

∅20

Realizar el proceso de trabajo para la mecanización de la pieza del croquis. Material: Acero suave.



1015

30

2∅

20∅

15

∅6 ∅10

∅4

Hacer el proceso de trabajo de la pieza del croquis. Mecanizándose en acero suave.



3

20 15 18 15

6

∅20

∅34

Hacer el proceso de trabajo para el mecanizado de la pieza del croquis. Material: acero.



8

5

3

8 1970

8

35

1211

3

MATERIAL:- Acero suave.

TRABAJO A REALIZAR:- Realizar un plano con las vistas del calzo del croquis.- Calcular los parámetros de mecanizado.- Especificar las máquinas que intervienen en su mecanizado.- Definir las herramientas que se necesitan para su mecanizado.- Hacer una hoja de proceso de mecanizado con un orden lógico de fabricación, incluyendo los datos necesa-

rios, como máquinas, herramientas, datos de corte, etc.



Realizar el proceso de trabajo para mecanizar la pieza del croquis. Siendo M = 1,5 y Z = 50 Material = Al



MÁQUINA: Fresadora universal

Nº: ......................

OPERARIO: ...............................................

Programación de la producción


Capítulo

• Estudio del funcionamiento de una empresa• Estudio de los departamentos empresariales• Realización de ejercicios de cálculo y presupuestos

IntroducciónEn esta Unidad Temática se pretende ver cómo se realiza una programación de

producción a través de la entrada de un plano, preparando los procesos de traba-jo, materiales que se necesitan para la elaboración del producto, máquinas, asícomo el presupuesto.

Adquirir una visión general de la pre-paración de la programación demateriales, preparación de máquinas,etc.Calcular los tiempos de mecanizaciónCalcular y conocer los costes defabricaciónPlazos de entrega

Contenido Objetivos

En este capítulo vamos a ver cómo se programa la producción de las piezas o ele-mentos que tiene que fabricar una empresa, estableciendo un orden de prioridades demáquinas y de operaciones mecánicas en función del proceso de mecanizado quecada pieza requiera.

Por lo que no nos queda más remedio que ver el funcionamiento de una empresa,cómo se organiza, y qué funciones tiene cada departamento.

La empresaCuando se aúnan un conjunto de personas, se establecen unos criterios de funcio-

nalidad, conocimientos técnicos, y se hace una inversión de equipamiento y maqui-naria para obtener un producto que genere o nos dé un bien social, se dice que se haformado una empresa.

Lógicamente, para que una empresa funcione, ésta debe de tener una estructura,así como las personas que la forman tienen que estar organizadas en una jerarquía.

Una empresa tiene una serie de funciones que desarrolla cada uno de sus distintosdepartamentos, y cada persona que forma parte de dicha empresa desarrolla un tra-bajo dentro de cada departamento en base a sus conocimientos técnicos, preparacióno posibilidades de trabajo.

En términos generales una empresa está formada por:• El departamento técnico.• El departamento de administración.• El departamento de producción.• El departamento comercial.Cada uno de estos departamentos tienen una función concreta y definida y el con-

junto de todos ellos nos da el producto final. En principio se puede decir que funcio-nan con autonomía independiente, aunque la cadena los une y los coordina, contro-lando y priorizando cada una de sus actividades.

Organigrama de una empresa: Con el fin de tener una visión general del fun-cionamiento de una empresa de tipo medio, se representa el organigrama con los dis-tintos departamentos y el trabajo que desarrolla cada uno de ellos. El organigramanos da una visión general del funcionamiento de una empresa.

6.1



DIRECTOR

Departamento técnico. Desarrollo

del producto

Pla

nos

y p

roye

cto

s

Mét

od

os

y p

lazo

s d

e en

treg

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Co

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Co

mer

cial

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nta

Zo

nas

y co

mer

cial

es

Departamento comercial.

Distribución y comercialización

Departamento de producción.

Fabricación del producto

Departamento deadministración.

Cálculo de costes

El departamento técnico: Este departamento es el que se encarga de diseñar yplanificar qué productos son los que se pueden fabricar, cómo y cuándo, en base alos medios materiales (máquinas, herramientas, equipamiento, etc.) que disponga,así como del equipo humano y tecnología disponible.

Este departamento desarrolla los planos de fabricación estableciendo las pautas ylos procesos de trabajo, contemplando la calidad del producto fabricado y la compe-titividad del mismo.

Estudia sus aplicaciones, funcionalidad, establece los tiempos y plazos de fabrica-ción obteniendo el menor precio a la mejor calidad.

Departamento administrativo: Tiene la función financiera de la empresa; sumisión es establecer los costes de producción, amortización de máquinas y equipos,salarios, gastos de mantenimiento de la empresa, gastos de distribución, etc.

Gestiona la compra de materias primas, el pago a proveedores, pago de salarios.También se encarga de la facturación de la empresa, realización de presupuestos,

cobrar a los clientes, etc.Gestiona la Seguridad Social de los trabajadores, altas y bajas, nóminas, etc.Departamento de producción: Es el encargado de fabricar los productos que el

departamento técnico ha proyectado y el departamento administrativo aprueba enfunción de los costes.

Para ello emplea los recursos de que dispone, como son: máquinas, materiales,mano de obra, etc.

Planifica los recursos del taller, estableciendo las pautas de producción en funciónde prioridades, sacando la máxima rentabilidad a los recursos materiales y humanosde que dispone.

También gestiona y tiene en cuenta:• La formación del personal.• La mejora de métodos.• La renovación y actualización de maquinaria.La formación del personal: Es la instrucción que se le da al personal, con el fin

de mejorar y ampliar los conocimientos técnicos, administrativos, comerciales, etc.,con el fin de que se obtengan las mejores prestaciones y rendimiento de las máqui-nas y equipos de que dispone la empresa.

Una empresa será más competitiva cuanto más cualificado esté el personal que enella trabaja.

La formación se suele realizar a través de cursillos monográficos y específicos deuna máquina en concreto o una herramienta determinada.

La mejora de métodos: Cuando hablamos de un método de trabajo, nos referimosal sistema de trabajo que se lleva, o cómo se hacen las cosas en el taller o departa-mento; es decir, es el proceso de fabricación de un determinado artículo o pieza.

En muchas ocasiones el método seguido no es el más apropiado y puede ser impu-table a numerosos parámetros, como:• No utilizar las máquinas adecuadas.• No disponer o emplear las herramientas idóneas.• Realización de trabajos con operarios no cualificados.• Pérdidas de tiempo por traslados de materiales, equipos o esperas.Si nos detenemos a estudiar cómo podríamos hacer las cosas, o cómo se pueden mejo-

rar, siempre encontraremos fallos en el sistema llevado, o por lo menos encontraremosalgún sistema que puede mejorar el proceso actual, aunque sea una mejora pequeña.

A esto se refiere la mejora de métodos, estudiar el método actual, y ver la posibi-lidad de mejorar el sistema de trabajo. Lógicamente, cuando mejoramos un sistemade trabajo, generalmente estamos aumentando la comodidad de trabajo y seguridaddel propio operario, así como la calidad de producción.





La renovación y actualización de maquinaria: Las máquinas son los elementosque nos ayudan a realizar los trabajos de los talleres. Suelen hacer la parte de fuer-za, ayudando al operario en los esfuerzos físicos. También realizan trabajos repetiti-vos, los cuales son monótonos y aburridos.

Pero como todo elemento mecánico, también tiene sus desgastes, averías y uncoste de compra, parámetros que tenemos que valorar y tener en cuenta si queremostener un taller en buen estado de funcionamiento, sin paros por averías y actualiza-do y renovado para ser competitivo.

Una máquina generalmente cuando se adquiere, tiene unas prestaciones y un sis-tema de trabajo el cual en ese momento cumple con las exigencias del mercado y delproducto que se quiere fabricar, pero al cabo del tiempo, bien porque la sociedad pidemejor producto, con más prestaciones y más calidad, las máquinas, aun estando enbuen estado de funcionalidad, debemos de cambiarlas para satisfacer la demandasocial.

Departamento comercial: Este departamento se encarga de comercializar el pro-ducto fabricado, realizando para ello las operaciones comerciales, como son: publi-cidad, venta, distribución al comercio, captación de clientes, almacén, etc.

Calidad del productoSe define la calidad de un producto o artículo como la garantía que tiene ese pro-

ducto o artículo de su buen funcionamiento; es decir, que cumpla las característicasy prestaciones preestablecidas para las cuales ha sido fabricado.

En términos generales decimos que un artículo o pieza tiene una buena calidadcuando su funcionamiento es bueno y su coste bajo. Y se dice que un artículo o piezatiene una mala calidad cuando su funcionamiento es malo, o no da las prestacionesprevistas, y el precio es alto.

Los clientes cada día exigen mayor calidad y costes más bajos, lo que nos lleva auna fabricación cada vez más exigente con nosotros mismos, teniendo que fabricaren nuestro caso piezas o montajes mecánicos de mayor durabilidad, mejores presta-ciones y precios más competitivos.

No cabe duda de que en los productos que fabricamos el cliente cada vez encuen-tra más competencia y por lo tanto podemos decir que:

Bajo este punto de vista no nos queda más remedio que trabajar en condicionesóptimas de calidad, y realizar un control en la fabricación de las piezas y productosmecánicos de forma constante, pues se nos da el caso de que en la fabricación de pie-zas mecánicas unitarias, hemos de tener en cada una de ellas mayor calidad que enel producto final.

Supongamos que tenemos que montar una máquina compuesta por 200 piezas, yque la calidad de cada una de las piezas que intervienen en el montaje de dicha máqui-na es del 99%; es decir, de cada 100 piezas fabricadas tenemos que rechazar una.

A la hora de montar dicha máquina, si nos coincide una pieza mala en cada unode los montajes, tendremos que ninguna máquina montada funcionará correctamen-te, a pesar de que las piezas se han fabricado con un 99% de calidad (calidad consi-derada como buena).

Por lo que se deduce que la calidad de cada una de las piezas fabricadas tiene queser mayor que la calidad del producto final.

EL CLIENTE EXIGE• Cada vez mayor calidad• Costes más bajos y mejores prestaciones

6.2

Debemos de tener en cuenta que una reclamación por falta de funcionamiento enun artículo es la mejor propaganda que podemos hacer en contra nuestra.

CONTROL DE CALIDAD:Son las operaciones que se realizan durante el mecanizado de las piezas, aunque

también se pueden realizar a posteriori; es decir, una vez terminada la fabricación dela misma.

Las operaciones de calidad realizadas durante la mecanización de la pieza son másprácticas; también son más caras, pues alargan el tiempo de fabricación (hay queparar la máquina para tomar medidas), pero suelen ser correctivas, se pueden intro-ducir correcciones durante el mecanizado y la pieza una vez terminada es válida.

INSPECCIÓN: La inspección consiste en verificar el producto o pieza que ya se ha fabricado o

mecanizado antes de ir a montaje o de darle salida de fabrica para su comercializa-ción; es decir, detectar aquellas anomalías que pudiere haber antes de que el produc-to llegue al cliente.

Las operaciones de calidad realizadas a posteriori son más económicas de reali-zar, pero tienen la desventaja de que ya no podemos corregir la pieza (la pieza ya estáfabricada); las que se detectan como fuera de medida o con defectos son rechazadasy no válidas.

Las herramientas en la calidad: No cabe duda de que las herramientas que uti-licemos en la fabricación de una pieza mecánica van a influir en la consecución dela calidad; si tenemos que mecanizar un cilindro a torno y la herramienta (cuchilla)con la cual cortamos el acero está mal afilada, despuntada o no tiene los ángulos ade-cuados al tipo de material, lógicamente la superficie de dicha pieza no va a ser la ade-cuada, por lo que estamos hablando de mala calidad.

Lo mismo nos va a pasar si el elemento de medida (calibre) que estamos utilizan-do para la medición de la pieza está desgastado o miente en su nonio o regla, la medi-da tomada no será la correcta. Luego estamos trabajando con herramientas inadecua-das, y seguiremos hablando de mala calidad.

No debemos esforzarnos en trabajar con herramientas en mal estado, mal afiladas,desgastadas o inadecuadas al tipo de trabajo a realizar. Los resultados siempre seránmalos.

El departamento de control de calidad:Es el departamento encargado de controlar la calidad de los fabricados, y hacer

que cuando el artículo, máquina o producto obtenido llegue al cliente esté en condi-ciones óptimas de cumplir la garantía requerida.

Supongamos una fábrica que tiene 4 líneas de producción y que cada una de ellasfabrica unas piezas determinadas, las cuales al final se ensamblan y se montan todaspara formar una máquina (por ejemplo un electrodoméstico).



EL CONTROL DE CALIDAD

CONTROL DE INSPECCIÓN CONTROL DE CALIDAD

1. Es una operación que consiste en verificar lapieza mecanizada o ya montada con el fin dedetectar errores (medidas fuera de toleran-cia, montajes erróneos, etc.); se realiza aposteriori.

2. El coste del producto no mejora la calidadde la pieza.

3. No corrige el número de piezas rechazadaso no válidas, pues las piezas ya están meca-nizadas.

4. En ocasiones eleva el coste de producciónpor piezas rechazadas o defectuosas.

1. Es una operación que se realiza durante lafabricación de las piezas, por lo que permitehacer correcciones durante la fabricación,garantizando que el resto de las piezas porfabricar salgan bien.

2. Generalmente eleva el coste del productopero garantiza la calidad del mismo.

3. Disminuye el número de rechazos, ya queson corregidos sobre la fabricación.

4. Mejora el coste de producción, ya que notenemos piezas rechazadas o defectuosas.

Cada una de las líneas de trabajo a través de las máquinas y operarios fabricanunas determinadas piezas (cada una distinta); al final de cada línea de trabajo se veri-fican por separado cada una de las piezas que cada línea ha fabricado o mecanizado;éstas, ya verificadas, van a montaje.

Una vez montadas todas las piezas forman el conjunto de la máquina, la cual unavez montada se vuelve a verificar para ver su correcto funcionamiento. Si la máqui-na es dada por buena se pasará a su distribución y comercialización, garantizando asíque el cliente va a adquirir un artículo que funciona correctamente, evitándose lasreclamaciones y reparaciones a posteriori.

“Proyecto”Con el fin de aplicar los conocimientos adquiridos en los distintos capítulos se

propone la realización de un pequeño proyecto.Se nos pide mecanizar una serie de 1.000 unidades de torres para torno, compues-

ta de tres piezas (la torre, el tornillo de fijación y la manilla).Nos dan un croquis con las medidas de cada una de las piezas del conjunto. Croquis del conjunto a mecanizar (en página siguiente).

Trabajo que tenemos que realizar:1. Hacer el plano en dibujo técnico a escala 1:1 y en formato DIN A3. Teniendo

en cuenta dibujar las vistas adecuadas de cada una de las piezas, acotándolascorrectamente, etc.

2. Obtener el material que necesitamos comprar para la fabricación de dichaserie, número de barras, medidas, características del material, etc. Calcular sucoste.

3. Herramientas que necesitamos disponer para su mecanización.4. Realizar el proceso de mecanizado para cada una de las piezas del conjunto.

Hoja de proceso con los datos correspondientes (herramientas, revoluciones,tiempos de mecanizado, etc.).La manilla se realizará en torno de control numérico, por lo que tendremos querealizar el programa para su mecanizado.



DTO. DE CALIDAD Montaje de la máquina

Verificación del funcionamiento de la máquina. Producto listo

para su distribución

1ª Línea de trabajo




Verificación de línea




Ejercicios



15

35

20 6015

M14

M6

12

70

12

10 40

610

615

6030

15

M4

30

14B

60A

5 10

5

∅30

∅8



15

35

20 60

15

M14

∅30



10 40

610

615

60 3015

M4

30

14B

60

A

5

10

5



M6

12

70

12

∅8

ABRASIVO: Son los granos que entran a formar las muelas de esmeril y son capa-ces de cortar, rayar y sacar viruta puliendo y trabajando así los metales.

ACCESORIO: Son los elementos o herramientas auxiliares que tienen las máqui-nas, con los cuales podemos realizar trabajos específicos o complementarios, queen condiciones normales son difíciles de realizar.

ACEITE: Son los líquidos encargados de suavizar los rozamientos y facilitar elmovimiento entre piezas mecánicas que tienen que trabajar o van ajustadas entresí, eliminando el calor generado entre ellas.

ACERO AL CARBONO: Es la aleación de hierro y carbono cuya cantidad de car-bono no pasa del 2%. No lleva ningún otro componente y su temperatura de tra-bajo no puede sobrepasar los 300 ºC.

ACERO RÁPIDO: Es el acero al carbono al cual se le han añadido otros compo-nentes, como Cr, W, Tg, etc., que mejoran sus propiedades. Su temperatura de tra-bajo puede llegar a los 600 ºC sin perder el temple ni la dureza.

ACERO: Es un producto siderúrgico que se compone de una aleación de hierro ycarbono cuyo contenido de carbono suele estar comprendido entre el 0,2 y el 2%,aunque puede contener otros elementos para mejorar sus propiedades.

ACEROS ALEADOS: Son los aceros que además de llevar hierro y carbono llevanotros metales, tales como Mg, Si, W, Tg, etc. En cantidades muy pequeñas, peroque mejoran la calidad de los aceros que lo contienen y mejoran sus propiedades.

ACHAFLANADO: Es la operación que se realiza en piezas ya terminadas de meca-nizar con el fin de matarle las aristas y así al mismo tiempo de darles presentaciónevitamos cortarnos con las aristas en el manipulado de las piezas.

ACOPLAMIENTO: Llamamos acoplamiento, cuando tenemos piezas ensambladasentre sí, ajustadas o juntas, pero sin llegar a trabajar la una dentro de la otra.

ACRITUD: Es el aumento de dureza que experimenta un metal al ser trabajado enfrío. La acritud de un material facilita las fisuras.

ADITIVO: Son las sustancias químicas que se añaden a los aceites, grasas o lubri-cantes con el fin de mejorar o modificar alguna de sus propiedades que nos inte-resa acentuar o neutralizar.


Titular capítulo

Breve diccionario técnico

AFILAR: Es la operación por la cual se arregla o mejora el poder cortante de lasherramientas cuando éstas están desgastadas, rotas o melladas.

AGLOMERANTE: Es el cemento utilizado para unir los granos de abrasivo en lasmuelas de esmeril; pueden ser resinas, gomas o cementos metálicos.

AJUSTE: Es la relación entre dos piezas acopladas determinando su acoplamiento;trabajan una dentro de la otra, y la relación de medida entre ambas piezas se esta-blece de antemano, llamadas macho y hembra.

ALAMBRE: Son los productos obtenidos por trefilado, cuya sección es muy pequeña.ALEACIÓN: Es la mezcla de dos a más metales en estado líquido con el fin de obte-

ner un nuevo elemento de propiedades distintas a los metales mezclados.ALLEN: Son barras de geometría hexagonal y dobladas a 90º, fabricadas de acero

templado, las cuales se emplean para aflojar o apretar tornillos de cabeza allen.ALUMINIO: Es un cuerpo simple muy utilizado en las aleaciones ligeras emplea-

das en el taller de metal, su símbolo químico es Al, su densidad es 2,7 y su puntode fusión 655 ºC.

AMOLADORA: Reciben este nombre las máquinas que incorporan una muela deesmeril y se emplean para quitar rebabas, soldadura y preparación de los materiales.

ÁNGULO DE PUNTA: Cuando hablamos de ángulos y concretamente el ángulo depunta, nos referimos al ángulo que debemos darle a ciertas herramientas para que cor-ten como es debido, como el caso de las brocas, cortafríos, cuchillas, etc.; o para quenos trabajen bien sin llegar a cortar, como el caso del granete, punta de trazar, etc.

APRIETO: En un ajuste se conoce con el nombre de aprieto cuando la medida delagujero es menor que la medida del eje, o viceversa.

ÁRBOL DE TRANSMISIÓN: Es el eje motriz que imprime el movimiento al restode los elementos de la máquina. Recibe el movimiento directamente del motor.

ARRABIO: Es el primer hierro que sale del alto horno y sus cualidades no son losuficientemente buenas para emplearlo en las industrias, pues es muy quebradizoy no sirve para la mecanización de piezas.

ATMÓSFERA: Es una unidad de presión y se define como la fuerza ejercida por 1 kilo sobre 1 centímetro cuadrado.1 atmósfera = 0,98 bar.

AUSTENITA: Es un componente que entra en la formación de la estructura de losaceros, es una solución sólida de carburo de hierro, en hierro gamma. Es un com-ponente blando y dúctil.

AVANCE: En las roscas, es lo que avanza una tuerca o tornillo por cada vuelta com-pleta que da. En las herramientas de corte, son los milímetros que avanza la herra-mienta, cuchilla, broca, etc., por vuelta o revolución de la máquina.

AVELLANADO: Es la operación que se hace en un agujero agrandando el diáme-tro del eje del tornillo, con el fin de empotrar la cabeza del tornillo en el alo-jamiento del mismo.

AVELLANADOR: Es la herramienta para realizar las operaciones de avellanado.BANCADA: En las máquinas se conoce con el nombre de bancada, al soporte sobre el

cual se apoyan los carros y otros elementos mecánicos. Es la base de las máquinas.BANDEADOR: Herramienta que se emplea para hacer girar los machos y las terra-

jas en el roscado a mano.BAR: Es una unidad de presión en el S.I. y se define como la fuerza ejercida por

105 newton sobre la superficie de 1 metro cuadrado.1 bar es igual a 1.000.000 barias.1 bar = 1,02 atmósferas.

BLOQUE PATRÓN: Véase Calas.



BOTADOR: Son herramientas manuales de acero templado que se emplean parasacar y montar los pasadores de las máquinas. También se emplean para remacharremaches blandos y de forma manual.

BROCA: Es una herramienta de corte, cilíndrica, tallada helicoidalmente y afiladaen la punta de tal forma que al imprimirle un movimiento de rotación es capaz decortar los metales, realizando agujeros del diámetro de la misma.

BROCAS BIDIAMETRALES: Reciben este nombre las brocas que tienen dos diá-metros y que son capaces de realizar taladros de dos diámetros; es el caso delmecanizado de taladros con el alojamiento de la cabeza del tornillo.

BROCAS DE PUNTO: Son brocas especialmente talladas que se emplean casiexclusivamente para el mecanizado de puntos en las piezas que se van a trabajara torno.

BRONCE: Es una aleación de cobre y estaño en la que predomina el cobre. Alea-ción muy empleada en el mecanizado de cojinetes, campanas, etc.

BURIL: Es un cortafríos de forma especial, trabaja por golpe, con la punta general-mente más estrecha que el cuerpo del mismo; se emplea para cortar los metales oabrir ranuras en los trabajos del taller.

BURILADO: Es el trabajo realizado con la herramienta llamada buril.

CABEZAL: Es la parte más importante de las máquinas, suelen ser los que impri-men el movimiento de rotación, bien a la pieza o a la herramienta, según de quémáquina se trate, y sobre la cual se apoya el eje principal y sus mecanismos.

CADENA CINEMÁTICA: Se entiende por cadena cinemática de una máquina, alconjunto de engranajes, ejes y mecanismos que lleva con el fin de imprimirle losmovimientos de rotación que esa máquina necesita para realizar su trabajo.

CADENA: Son los elementos de unión entre árboles distantes, sustituyendo así lascorreas de transmisión evitando su patinamiento.

CADMIO: Es un metal, su símbolo químico es Cd, su peso específico es 8,6 y supunto de fusión está en los 321 ºC.

CAJA DE AVANCES: Es un mecanismo del torno compuesto por una caja que con-tiene una serie de engranajes previamente calculados de mayor a menor númerode dientes y que nos permite mediante la colocación de un solo juego de ruedasen la lira, obtener varios pasos de avance y roscas.

CALAS: Son juegos de piezas de acero templado perfectamente calibradas y recti-ficadas a una medida muy exacta (micras) que tienen forma de prisma rectangu-lar. Son empleadas como elementos de verificación para comparar medidas oponer a punto otros aparatos de control de calidad.

CALIBRE DE ALTURAS: Es una herramienta de verificación y se emplea para eltrazado y comprobación de medidas. Se utiliza sobre un mármol.

CALIBRE DE HERRADURA: Son calibres fijos “pasa-no pasa” de una medidafija que tienen forma de herradura y se emplean para la verificación de piezas degrandes series. Sirven para comprobar piezas de exterior.

CALIBRE TAMPÓN: Son calibres fijos “pasa-no pasa” de una medida fija que tie-nen forma de cilindro y se emplean para la verificación de piezas de grandesseries. Sirven para comprobar medidas de interior.

CALIBRE: Véase Pie de rey.

CALIBRES FIJOS: Son elementos de verificación con medida fija, con el fin decomprobar y verificar las piezas que se mecanizan en grandes series. Dan unacomprobación del estado de las medidas de las piezas obtenidas de forma muyrápida. Sólo valen para comprobar una medida concreta.

CALOR: Es la forma de expresar la energía térmica de un cuerpo. Su unidad es lacaloría.

La cantidad de calor que tiene un cuerpo se expresa en calorías.



CALORÍA: Es la unidad que expresa la cantidad de calor. Se define como la canti-dad de calor que necesitamos para aumentar 1 ºC la temperatura de un gramo deagua de 14,5 ºC a 15,5 ºC.

CALOR ESPECÍFICO: Calor específico de un cuerpo es la cantidad de calor quenecesitamos para elevar 1 ºC la temperatura de un gramo de masa de dicho cuerpo.

CALZO: Son piezas cuya geometría es un prisma rectangular, y en sus caras tienentalladas unas ranuras a 90º y 45º, con el fin de apoyar piezas en ellos y poderlastrabajar. Se emplean también en los mármoles de trazado como elementos paraapoyar piezas y verificarlas.

CARDA: Es un cepillo pequeño cuyas púas están aceradas y sirve principalmentepara limpiar las limas de virutas que se han quedado entre sus dientes en la ope-ración de limado. También se emplea para limpiar moleteados, etc.

CARRIL: Es un perfil de sección especial compuesto de una parte llamada cabeza(superficie de rozadura) y otra parte llamada patín (superficie de apoyo). Sólo seemplea en material ferroviario.

CASQUILLO: Generalmente reciben el nombre de casquillo los soportes de bron-ce o latón que soportan o apoyan ajustados en su interior los ejes de acero cilín-dricos.

CEMENTACIÓN: Es un tratamiento térmico que se le aplica a los aceros con el finde aumentar la dureza de su superficie añadiéndoles carbono mientras el núcleode la pieza no sufre alteración.

CEMENTITA: Es uno de los constituyentes que entra en la formación de los ace-ros. Es un carburo de hierro con un contenido en carbono del 6,67%. Es el cons-tituyente más duro y frágil que entra en la composición de los aceros.

CENTRADOR: Es un útil empleado generalmente en las máquinas de controlnumérico para centrar agujeros e interiores.

CEPILLADO: Son las operaciones realizadas en la máquina llamada cepilladora olimadora.

CHAFLANADO: Es una operación que consiste en rebajar las aristas de las piezasya mecanizadas con el fin de darles presentación y de que dichas aristas no cortenal ser manipuladas. El chaflán se realiza a 45º.

CHARRIOT: Se conoce con este nombre al carro orientable montado sobre el carrotransversal del torno graduado en grados y capaz de girar 360º, dispuesto así parala construcción y el mecanizado de conos.

CHAVETA: Es una barra generalmente de sección cuadrada o rectangular que va enun alojamiento mecanizado en el exterior de los ejes, con el fin de evitar el pati-namiento y asegurar el arrastre de las poleas o engranajes que van acopladas oajustadas en el eje.

CIANURACIÓN: Es un tratamiento térmico capaz de aumentar la dureza de la super-ficie del acero mediante la aplicación de sales fundidas de cianuros y nitrógeno.

CILINDRADO: En el torno es la operación de cilindrar, realizada a lo largo del ejeZ de la máquina con el carro longitudinal, montado sobre la bancada de la máqui-na del torno.

CINCEL: Es una herramienta dispuesta y afilada de tal forma que sea capaz de cor-tar por golpe de martillo. Se emplea para el corte de remaches, soldaduras, etc.

CINCELADO: Es el trabajo realizado con un cincel.CINEMÁTICA: La cinemática es la parte de la mecánica que estudia el movimien-

to de los cuerpos. En el taller de metal se estudia los movimientos de las máqui-nas del taller.

CIRCULAR PICHT: Véase Pitch.CIRCUNFERENCIA PRIMITIVA: Es la circunferencia sobre la cual hacen tan-

gencia los dientes de un engranaje. No se puede medir directamente con un cali-bre, pero se puede calcular para el tallado de los dientes.



CIZALLA: Es una máquina preparada para cortar los materiales del taller mecánico.Las hay manuales, que mediante una palanca cortan las barras pequeñas del taller.Las mecanizadas suelen cortar chapas evitando la deformación de las mismas.

CIZALLAMIENTO: Es el trabajo realizado por la cizalla. Se llama cizallamientoal corte de los materiales realizado con las cuchillas de la cizalla.

CLAVERA: Es una mesa de acero duro llena de agujeros regulares y de varias for-mas geométricas, que se emplea para enderezar, doblar o curvar chapa, perfil dealambre, etc.

COBALTO: Es un metal que se obtiene del mineral cobaltina, su símbolo químicoes el Co, su Pf de 1.490 ºC y su Pe es de 8,71. Entra en la composición de los ace-ros rápidos.

COLA DE RATÓN: Son limas pequeñas también llamadas de relojero. Su empleoestá indicado en los trabajos de ajuste y matricería.

COMPÁS: Son herramientas de trazado. Tienen las patas afiladas en punta y acera-das de forma que rayan el material del taller, trazando arcos y centros. Tambiénnos valen para tomar referencias y medidas.

CONGLOMERADOS METÁLICOS: Son plaquitas de metales duros obtenidaspor procedimientos de pluvimetalurgia y soldadas a mangos o herramientas deacero. Se emplean para el corte de los metales. También se obtienen plaquitas conuna geometría fija que van montadas sobre portaherramientas especiales.

CONO ISO: Son útiles cuya geometría es cónica y se utilizan en las máquinas-herramientas para la colocación y fijación de otras herramientas. Su conicidad estánormalizada.

CONO MORSE: Son los útiles cónicos que se utilizan en las máquinas-herramien-tas para la colocación de otras herramientas, como brocas, puntos, etc. Su conici-dad está normalizada.

CONTROL NUMÉRICO: Son las máquinas que incorporan un ordenador, ymediante programas específicos son capaces de mecanizar piezas mecanizadascon mucha precisión.

CORINDÓN: Es un producto natural empleado en la fabricación de muelas, las cua-les se emplean para el afilado de herramientas y rectificado de piezas.

CORONA: En un juego o transmisión de engranajes recibe el nombre de corona alengranaje más grande, y piñón al engranaje más pequeño.

CROMO: Es un metal que se obtiene de la cromita. Su símbolo químico es Cr, suPe es de 7,2 y su Pf de 1.765 ºC. Es inalterable a los agentes atmosféricos.

CRONÓMETRO: Es un reloj que mide en segundos y décimas y se emplea paracronometrar los tiempos de trabajo del taller.

CUCHILLA: Reciben este nombre las herramientas que afiladas adecuadamente secolocan en las máquinas y son capaces de cortar el material sacando viruta, meca-nizando así las piezas.

DENSIDAD: Es la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Se definecomo lo que pesa un dm³ de un determinado material.

DESBASTE: Es la operación que elimina el material excedente antes del pulido enla mecanización de las piezas.

DIAGRAMA: Es un gráfico que se hace en un papel para poder estudiar de unaforma gráfica y comparativa el comportamiento de un determinado elemento.

DIÁMETRO MEDIO: Es el diámetro que pasa por el centro del hilo de rosca. Estediámetro no se puede medir directamente con el calibre pero se puede calcular.También lo podemos definir como el punto de contacto en el centro del filete deltornillo con el de la tuerca.

DIÁMETRO NOMINAL: Hablando de roscas, es el mayor diámetro de la rosca; esdecir, el diámetro exterior que tiene el tornillo sobre el cual se mecaniza la rosca.



D.I.N.: Conjunto de normas alemanas (europeas) en las que se recogen las caracte-rísticas, medidas y materiales que regulan el mecanizado y las piezas del taller asícomo el repuesto.

DINA: Es la unidad de fuerza en el sistema cegesimal, y se define como la acelera-ción que experimenta una masa de 1 gramo con la aceleracion de 1 cm en 1 seg.

DISTRIBUIDOR: Se conoce con este nombre a las válvulas de neumática, las cua-les según su posición de trabajo son capaces de distribuir el paso del aire por lasvías que tiene. Ver también válvula.

DUCTILIDAD: Es la propiedad que presentan los metales de poder estirarse enhilos.

DUREZA: Es la resistencia que presentan los materiales a ser rayados, o penetradospor el diamante, tomado éste como referencia.

DUROALUMINIO: Es una aleación de aluminio y hierro en la que predomina elaluminio, muy empleada en construcciones aeronáuticas.

DURÓMETRO: Es la máquina capaz de medir la dureza de un determinado mate-rial, con ella se someten los materiales al ensayo de dureza.

ELASTICIDAD: Es la propiedad que presentan los materiales de recuperar suforma inicial cuando han sido deformados por una fuerza y ésta cesa.

ELECTRODO: Son las varillas metálicas revestidas que se emplean en la soldadu-ra eléctrica como material de aportación. También reciben el nombre de electro-dos las varillas de cobre que se emplean en las máquinas de electroerosión paratrabajar con las mismas.

ENGRANAJE HELICOIDAL: Son engranes cuya geometría del diente presentauna hélice (paso helicoidal), y se emplean para la transmisión de árboles parale-los o que se corten a un ángulo determinado.

ENGRANAJE: Son unos discos de acero, los cuales en su diámetro exterior llevantallados unos dientes; se emplean para la transmisión de movimientos general-mente circulares garantizando que no patinan durante su trabajo.

ENGRANAJES CÓNICOS: Son los engranajes que se tallan con dientes cónicos yse emplean para transmitir movimientos entre árboles que se cortan a un determi-nado ángulo. Son complicados de tallar.

ENGRANAJES DE DIENTES RECTOS: Son aquéllos cuya geometría de dientepresenta un dentado de tipo recto.

ENGRASADOR: Elemento mecánico instalado en los mecanismos y elementos delas máquinas por el cual se engrasan dichos elementos mecánicos.

ENSAYO DE MATERIALES: Son las pruebas a las que se someten los distintosmateriales empleados en el taller de metal con el fin de averiguar sus característi-cas, como la dureza, tracción, flexibilidad, etc.

ENTENALLAS: Es una herramienta para la fijación de piezas pequeñas o de difí-cil sujeción, llamadas también mordazas de mano.

ERGIO: Es la unidad de trabajo y se define como el trabajo realizado por una dinacuando recorre la distancia de 1 cm.

ESCARIADO: Es la operación por la cual un agujero ya mecanizado lo pulimosagrandándolo y dejándolo a medida exacta y calibrada. La operación se realizacon la herramienta llamada escariador.

ESCARIADOR: Es una herramienta de corte capaz de pulir y calibrar agujeros a unamedida exacta. Es la herramienta con la cual se realiza la operación del escariado.

ESCUADRA: Es una herramienta generalmente con un ángulo fijo que sirve paracomprobar los ángulos en el mecanizado de las piezas.

ESPÁRRAGO: Es una barra cilíndrica a la cual se le ha tallado una rosca en todasu longitud. También se le puede definir como un tornillo roscado en toda su lon-gitud sin cabeza.



ESTAMPACIÓN: Es la operación mediante la cual se obtienen piezas forjadasmediante moldes. Este trabajo generalmente se realiza en caliente y se utilizanmateriales plásticos.

ESTAMPADO: Es la operación que se realiza para obtener piezas iguales mediantemoldes llamadas estampas. Consiste en poner un trozo de acero caliente en unmolde y mediante un golpe de prensa hacer que tome la forma del molde.

Este concepto es el que nos da el rendimiento de una herramienta.

EXCÉNTRICA: Es un cuerpo cilíndrico que está descentrado con relación al árbolde transmisión sobre el cual gira.

EXTRACTOR: Herramienta dispuesta de tal forma, que es capaz de coger piezasmecanizadas como rodamientos, engranajes, poleas, etc., y mediante su acción lasdesclava de los ejes para su reparación o sustitución.

EXTRICCIÓN: Es la relación de secciones que existe en el ensayo de tracciónmedida en %. Ver ensayo de tracción.

FAHRENHEIT: Escala termométrica que marca la congelación del agua a 32 ºF yla ebullición a 232 ºF.

FERROALEACIÓN: Son las aleaciones con otros metales en las que predomina elhierro, generalmente para mejorar alguna cualidad de éste.

FILETE: Cuando hablamos de filetes nos referimos a las roscas, concretamente unfilete es cada uno de los hilos de rosca que tiene tallado el tornillo o la tuerca.

FINAL DE CARRERA: Mecanismo instalado en los carros de las máquinas con elfin de regular su carrera.

FLANCO: Recibe este nombre la cara lateral de un hilo de rosca.

FLEJE: Es el perfil de sección rectangular cuyo grueso va de 0 a 4 milímetros y sugrueso puede llegar hasta los 200 milímetros.

FLEXIÓN: Es el ensayo al que se someten los materiales para estudiar su acritud.

FLEXÓMETRO: Reciben el nombre de flexómetros, los metros metálicos gradua-dos en milímetros y empleados en los talleres para la toma de medidas.

FORJA: Es la operación de darle forma a los materiales mediante calor y utilizan-do el martillo.

FORJADO: Son los trabajos realizados en la fragua o que preceden a la forja.

FRAGILIDAD: Es la facilidad que presentan los materiales a la rotura por golpe ochoque.

FRESA: Son las herramientas empleadas en el mecanizado de piezas en la máquinafresadora.

FRESADO: Son las operaciones realizadas con la máquina fresadora.

FRESADORA: Es una máquina considerada como máquina universal por la varie-dad de trabajos que en ella se pueden realizar. Es la máquina encargada de tallarlos engranajes.

FUNDICIÓN: Es una aleación de Fe y C en la que el contenido de C está compren-dido entre el 2% y el 7%.

GALGA: Es una plantilla que nos sirve para la comprobación de piezas mecaniza-das o de trabajos que se están realizando. También nos ayuda a identificar roscaso pasos de rosca, así como ángulos de herramientas.

GIRAMACHOS: Recibe el nombre de giramachos la herramienta con la cual secoge el macho de roscar y lo hacemos girar mecanizando la rosca.

GONIÓMETRO: Son aparatos de medida capaces de medir y transportar ángulos.Van provistos de un nonio con el fin de poder apreciar décimas de ángulo.



GRAMIL: Es una herramienta de precisión compuesta por una base que se deslizasobre un mármol. Se emplea para el trazado de piezas sobre mármol. Lleva dis-puesta una punta de trazar de acero duro.

GRANETE: Es una herramienta cilíndrica a modo de lapicero afilada por un extre-mo en punta que mediante un martillazo se clava en el metal dejando una huellaque nos sirve como referencia o guía.

GRASA: Son generalmente mezclas de aceites minerales, jabones y agua que seemplean donde no se pueden emplear los aceites.

GUARDAPLANOS: Son reglas de acero concebidas de tal forma que su deforma-ción por las dilataciones es prácticamente nula. Se emplean en la verificación desuperficies (planitud).

GUBIA: Son cortafríos de forma especial y que se emplean para cortar el metal entrabajos especiales. También reciben el nombre de buriles.

GUÍA: Son los mecanizados generalmente en cola de milano o prismáticos pordonde se deslizan los carros de las máquinas.

HELICOIDAL: Hablando de engranajes, nos referimos al paso de la hélice deldiente. En algunas herramientas de corte también se construye el paso helicoidal,como brocas, machos de roscar, etc.

HEXAGONAL: Es un perfil de sección hexagonal cuyo hexágono es regular.

HIERRO: Se designa con este nombre al elemento químicamente puro de colorblanco-grisáceo de Pe 7,8; Pf de 1.530 ºC y cuyo símbolo químico es Fe. Es mag-nético, buen conductor del calor y de la electricidad.

HUSILLO: Se refiere a un eje roscado que generalmente transmite o soporta gran-des esfuerzos. Su filete suele ser cuadrado o de forma trapecial.

IMICRO: Aparato de precisión preparado exclusivamente para la medida de aguje-ros y basado en el tornillo micrométrico.

INVERSOR: Es un mecanismo que llevan las máquinas para invertir el sentido derotación; puede ser eléctrico o mecánico.

JUEGO: En los ajustes es la diferencia de medida entre la medida mayor y la menor delas piezas ajustadas. Es decir, la diferencia entre la medida del eje y del agujero.

JULIO: Es la unidad de trabajo en el sistema Giorgí y equivale a 107 ergios.

KELVIN: Es una escala termométrica que establece la congelación del agua en 273 ºK y la ebullición a 373 ºK. Esta escala se emplea industrialmente.

KILOCALORÍA: Es una unidad física de calorimetría y vale 1.000 calorías.

KILOGRÁMETRO: Es la unidad de trabajo y se define como el trabajo realizadoal levantar un peso de 1 kg a la altura de un metro.

Cuando realizamos el trabajo en el tiempo de un segundo tenemos el kilográme-tro/segundo y es unidad de potencia.

KILOPONDIO: Es la fuerza con que atrae la Tierra a un cuerpo de 1 kg de masa.Es la unidad de masa en el sistema internacional.

KILOVATIO: Es una unidad eléctrica que vale 1.000 w.

LAMINACIÓN: Es la forma de obtener perfiles, chapas y barras en los trenes delaminar, generalmente en caliente.

LAPEADO: Es una operación realizada con abrasivos para lograr el máximo grado deacabado de una pieza. Se emplea para terminar aparatos de medida muy precisos.

LATÓN: Es una aleación de cobre y cinc en la que predomina el cobre.

LEVA: Pieza mecanizada con una geometría específica de leva, que se emplea paramecanismos en las máquinas herramientas.



LIMA: Es una herramienta de acero templado dentada, que se emplea para tallar losmetales del taller de metal a mano. Las limas se identifican por su forma, tamañoy grado de picado.

LLANTA: Es un perfil de sección rectangular cuyo espesor está comprendido entre10 y 100 milímetros y el ancho entre 10 y 200 milímetros.

LLANTÓN: Es un perfil de sección rectangular de espesor entre 11 y 125 milíme-tros y el ancho entre 200 y 600 milímetros.

LLAVE DINAMOMÉTRICA: Es una llave para apretar tuercas y tornillos con undispositivo mecánico capaz de ajustar los kilos de apriete a los cuales hay queatornillar.

LUBRICANTE: Son los líquidos encargados de refrigerar y engrasar las piezas ylas herramientas de corte. Los aceites lubricantes tienen la misión de protegermediante una película los órganos de las máquinas de los rozamientos.

MACHO: En ajuste se conoce como macho a la pieza que va alojada en el interiordel agujero.

MACHOS DE ROSCAR: Son un juego de tres piezas de acero templado y talladode forma que son capaces de construir la rosca en las tuercas o en los agujeros,pudiendo roscarse en ellas un tornillo del mismo paso.

MALEABILIDAD: Es la propiedad que presentan los materiales de poder hacerláminas mediante el proceso de laminación.

MANDRINAR: Realizar trabajos con la herramienta llamada mandrino. Es el meca-nizado de agujeros generalmente de tamaño grande y se pueden mecanizar tantoen torno como en fresadora.

MANORREDUCTOR: Es un dispositivo colocado en la salida de los gases a pre-sión con el fin de reducir y regular la presión según convenga.

MÁRMOL: Es un aparato de verificación generalmente de granito, cuya superficieestá completamente plana y nos sirve para contrastar las superficies de las piezasa mecanizar y como apoyo de los aparatos de medida y trazado, como gramiles,comparadores de reloj, etc.

MATRICERÍA: Se conoce con el nombre de matricería a las técnicas por las cua-les se fabrican las matrices para la obtención de piezas generalmente metálicas porgolpe de prensa.

MATRIZ: En un troquel se llama matriz a la placa que junto con el punzón corta elmaterial a trabajar, o en el caso de doblado la que le da forma a la chapa a doblar.

MAZA: En mecánica se conoce como maza a los martillos cuyos extremos son degoma o plástico; también los hay de madera, y se emplean para golpear piezas queno se puedan dañar con el golpe.

MEDIA CAÑA: Es el perfil de sección semicircular con aristas vivas; también sellama medio redondo.

MENA: Son los minerales de los cuales se obtienen los metales.

MÉTRICO: Que está metido dentro de las normas y de las bases del Sistema Métri-co Decimal. El sistema métrico trabaja en base 10.

METRO: Es la unidad de longitud en la base del Sistema Métrico Decimal.

METROLOGÍA: Se le da este nombre al laboratorio en donde se realizan ensayosy medidas muy precisas, contrastando y poniendo a punto los aparatos y calibresde medida convencional.

MICRA: Milésima parte del milímetro, empleado en mecánica como tolerancia omedida de precisión.

MICRÓMETRO: Véase Pálmer.

MILÍMETRO: Es la unidad de longitud adoptada en el taller de metal.



MOLETA: Es una herramienta de acero muy dura que lleva tallados unos dientes,los cuales se clavan en los materiales del taller cuando trabajamos con ella, efec-tuando la operación de moleteado.

MORDAZA: Elemento mecánico que se pone en las máquinas para la fijación delas piezas que se van a mecanizar.

MUELA: Está considerada como una herramienta compuesta por granos de abrasi-vo y un cemento que los une llamado aglomerante. Sirve generalmente para el afi-lado de herramientas.

NEWTON: Unidad de fuerza en el sistema M.K.S. Es la fuerza que experimenta lamasa de 1 kilo con la aceleración de 1 m por segundo. Equivale a 1 N = 105 dinas.

NÍQUEL: Es un metal que se obtiene de la niquelina. Su símbolo químico es Ni, suPe es 8,7 y su punto de fusión de 1.500 ºC. Es muy resistente a la oxidación.

NITRURACIÓN: Es un tratamiento térmico que consiste en aumentar la dureza dela superficie de las piezas mediante corriente de gas amoníaco o nitrógeno a unos550 ºC.

NIVEL: Es la herramienta que se emplea para el nivelado de máquinas en el tallerde metal.

NONIO: Es una regla graduada móvil que se desliza por una regla fija de los apara-tos de medida y así es capaz de apreciar décimas, centésimas y milésimas de mm.

NORMALIZACIÓN: Son una serie de normas establecidas de antemano capacesde unificar los criterios de representación para los planos y de mecanización parala fabricación de elementos mecánicos, simplificando así la construcción de laspiezas y planos.

NORMALIZADO: Es un tratamiento que se les da a los aceros para conseguir eli-minar las tensiones internas y repartir uniformemente el carbono.

OXIACETILÉNICA: Recibe este nombre la soldadura realizada con los gases oxí-geno y acetileno.

OXICORTE: Se llama oxicortar a la operación de cortar el hierro con el soplete poroxidación cuando éste está caliente dirigiéndole un chorro de oxígeno. Oxicortees la herramienta empleada.

OXIDANTE: Son las sustancias que son capaces de oxidar.

PÁLMER: Aparato de precisión para medir longitudes y apreciar centésimas y milé-simas de mm. Está basado en el tornillo micrométrico.

PALPADOR: Es un aparato de verificación parecido a un reloj comparador el cualtiene un eje que cuando toca una superficie desplaza la aguja de la esfera del reloj,pudiéndola poner a 0. Se emplea para la verificación de piezas y cálculo de medi-das. Se tiene que emplear sobre mármol.

PASADOR: Elemento mecánico de acero rectificado que se emplea para la fijación depiezas ajustadas entre sí y garantizar el giro o la fijación de una pieza con la otra. Lospasadores están normalizados y pueden ser cilíndricos, cónicos o elásticos.

PASCAL: Es la unidad de presión en el sistema internacional y es igual a la fuerzaque ejerce un newton sobre 1 metro cuadrado.

1 pascal = 1 N/m2 = 105 bares.

PERLITA: Es uno de los componentes que entran a formar los aceros; está forma-do por capas de hierro alfa y carburo de hierro, su estructura es laminar, puede lle-gar a tener un contenido de carbono del 0,89%.

PESO ESPECÍFICO: Peso específico de un material es lo que pesa ese materialcomparativamente con otro (ver densidad).

PIE DE REY: Es un aparato de medida y verificación llamado también calibre. Esel aparato de medida universal, pues es capaz de medir interiores, exteriores y pro-fundidades.



PINZA: Accesorio mecánico que se instala generalmente en los portaherramientasde la fresadora con el fin de fijar las herramientas llamadas fresas cilíndricas; tam-bién puede fijar brocas de mango cilíndrico.

PIÑÓN: En un tren de engranajes se llama piñón a los engranajes que tienen elmenor número de dientes o los más pequeños.

PIRÓMETRO: Es un aparato destinado a medir temperaturas muy altas, general-mente de 500 ºC en adelante.

PITCH: En los engranajes es la relación que existe entre la longitud de la circunfe-rencia primitiva y el número de dientes. Pich = (Dp / Z). Cuando las medidas vie-nen en pulgadas.

PLANTILLA: Son unas herramientas generalmente de chapa con una forma deter-minada, y con unos ángulos definidos, y sirven para comprobar el mecanizado deotras piezas o afilado de herramientas.

PLAQUITA DE METAL DURO: Herramienta de corte de geometría definida y noafilable que se monta en los portaherramientas tanto de torno como para fresado-ra. Se suministran en cajas de 10 unidades y tienen forma y ángulos de corte defi-nidos según el portaherramientas a montar y el trabajo a realizar.

PLASTICIDAD: Se llaman materiales plásticos a aquellos que permiten ciertasdeformaciones por la acción de la fuerza sin llegar a romperse.

PLÁSTICO: Son las piezas obtenidas por resinas o sus derivados, sus característi-cas más importantes es que son aislantes y su densidad varía entre 1 y 1,6. Enmecánica son empleados en la fabricación de piezas como engranajes y casquillos.

PLATO MAGNÉTICO: Es un accesorio que tiene una superficie perfectamenteplana y capaz de imantarse mediante una palanca o botón. Se emplea para la fija-ción de piezas en las rectificadoras planeadoras y para el mecanizado de piezas enfresadora y torno.

PLETINA: Es un perfil de sección rectangular cuyo espesor está comprendido entre4 y 110 mm y su ancho entre 10 y 200 mm.

POLÍMETRO: Es un aparato eléctrico capaz de tomar medidas eléctricas y com-probar las averías eléctricas generadas en las máquinas del taller.

PORTABROCAS: Es una herramienta (aunque está considerada como un accesorio).

PORTAHERRAMIENTAS: Son los soportes sobre los cuales se fijan o se apoyanlas herramientas con las cuales luego se mecanizan las piezas.

PORTATERRAJAS: Es una herramienta de mano de forma específica con dos bra-zos y una caja cilíndrica para poder alojar las terrajas evitando que éstas girendurante el mecanizado de los tornillos que se realizan a mano.

POTENCIA MECÁNICA: Se define como potencia mecánica al trabajo realizadoen la unidad de tiempo. Siendo P = T / t o también:

P = (F × e ) / t ó P = F × v.

Su unidad es el caballo de vapor y equivale a 75 kgm.

PROBETA: Es una muestra de un material determinado con unas medidas normali-zadas con el fin de ensayarlo en el laboratorio y estudiar así dicho material.

PULGADA: Es la unidad de medida inglesa y equivale a 25,4 mm.

PULIDO: Es la operación por medio de la cual se les da presentación a las piezas,al mismo tiempo que la superficie consigue la mayor precisión.

PUNTO ROTATIVO: Es una herramienta que se coloca en el contrapunto del tornoy se emplea para apoyar las piezas cuyo mecanizado es largo. También se empleapara el centrado de herramientas y piezas.

R.P.M.: Es la abreviatura de revoluciones por minuto. Muy utilizada en las máqui-nas del taller.



RASQUETEADO: Es una operación realizada con una herramienta llamada rasque-ta para conseguir o mejorar la planitud de una pieza.

REAMUR: Escala termométrica que establece la congelación del agua a 0 ºR y laebullición a 80 ºR.

RECTIFICADO: Es el mecanizado con abrasivo realizado por las máquinas recti-ficadoras.

REDONDO: Es el perfil de sección circular cuyo diámetro es superior a 5 mm.REFRACTARIO: Son los materiales que resisten altas temperaturas sin deteriorarse.REFRENTADO: En el torno es la operación que obedece al manejo del carro trans-

versal.RELOJ COMPARADOR: Es un aparato de medida y verificación que no mide por

sus propios medios, sino por comparación.REMACHE: Es una pieza cilíndrica de cabeza con una forma determinada y em-

pleado para la unión fija sin soldadura de piezas o chapas.RESILIENCIA: Es un ensayo que se les hace a los materiales para ver la resisten-

cia que oponen a la rotura por choque.REVENIDO: Es un tratamiento térmico que se les da a los aceros después del tem-

ple para reducir o eliminar las tensiones internas aumentando la tenacidad y redu-ciendo la fragilidad del material.

ROCKWELL: Es el aparato empleado para medir la dureza de los materiales. Ladureza se da en grados Rockwell.

RODAMIENTO: Elemento mecánico que consta de dos anillos, uno interior y otroexterior, entre los que se montan unas bolas o rodillos, permitiendo el giro entre losdos anillos. Se emplea para hacer girar los ejes entre la parte fija en la cual se apoya.

ROSCADO: Es la operación de mecanizar roscas, si es rosca exterior se llamará tor-nillo, y si es rosca interior se llamará tuerca. La operación del roscado puede sermanual (mediante terrajas o machos de roscar) o a máquina (torno).

RUEDA: En un tren de engranajes recibe el nombre de rueda el engranaje más gran-de o el de mayor número de dientes (también recibe el nombre de corona) y piñónel de menor número de dientes.

RUGOSÍMETRO: Es el aparato que mide la rugosidad de la superficie de una piezay nos determina el grado de acabado que dicha superficie tiene. Son empleados encontrol de calidad y miden en micras.Se define como la masa de 1 kg que produce en la Tierra la masa de 1 kilopondio(kp) o kilogramo fuerza (kgf).

SECCIÓN: Son los cortes que les damos a las piezas o elementos mecánicos en larepresentación gráfica, con el fin de ver los mecanizados ocultos, como agujeros,roscas, chavetas, etc.

SIERRA: Herramienta de mano o máquina capaz de cortar los materiales del taller.Se emplea para la preparación del material.

SINFÍN: Es un tornillo que engrana con un engranaje cuyo filete tiene una formaconsiderada como de un diente de engranaje. Se emplea principalmente parareducciones de velocidad.

SOLDADURA BLANDA: Es la soldadura que se realiza con estaño sin llegar a fun-dir los bordes de la pieza que se une. Es el caso de la soldadura de tubos de cobre.

SOLDADURA: Es la unión de materiales metálicos aplicando calor a los bordes deunión llegando a fundir dichos bordes y aplicando según proceda o no metal deaportación.

SONDA: Es un aparato de medida de precisión indicado para medir las profundida-des o ranuras. Su funcionamiento está basado en el pie de rey.

SOPLETE: Es la herramienta empleada en la soldadura oxiacetilénica.



SOPORTE MAGNÉTICO: Es un elemento mecánico el cual se magnetiza medianteun botón o palanca y se puede fijar en cualquier parte metálica de las máquinas deltaller, permitiendo poner aparatos de medida y control, como comparadores de reloj.

SOPORTE: Son elementos de apoyo, nos sirven para apoyar piezas que vamos atrazar, a taladrar, etc.

SULFATO DE COBRE: Es un líquido que se prepara con sulfato de Cu y agua con elfin de depositar una capa de Cu muy delgada sobre la pieza que queremos trazar ypoder realizar así trazos sobre dicha superficie con ayuda de una punta de rayar.

TALADRADO: Son las operaciones realizadas con las máquinas llamadas taladra-doras, mediante las herramientas llamadas brocas.

TALADRINA: Son aceites que mezclados con agua nos sirven de refrigerante en elcorte de los metales, evitando así el calentamiento de la herramienta y facilitandoel corte.

TAMPONES: Véase Calibre tampón.

TAS: Son unos bloques de acero macizo capaces de soportar golpes. Sirven paraapoyar las piezas que vamos a enderezar, doblar o cincelar.

TEMPERATURA: Cuando hablamos de temperatura nos referimos al grado decalor que tiene un cuerpo. No hay que confundir calor con temperatura. El calorse mide en calorías y la temperatura en grados.

TEMPLABILIDAD: Son las cualidades que tienen algunos aceros para admitir eltratamiento térmico llamado temple.

TEMPLE: Es el tratamiento térmico más importante de todos y consiste en darledureza a los aceros mediante el calentamiento y luego el enfriamiento rápido enaceite o agua.

TENACIDAD: Es la resistencia que opone un determinado material a la deforma-ción y a la rotura por choque o golpe.

TERRAJA: Es la herramienta de corte que mecaniza espárragos y tornillos. Cadaterraja tiene un determinado paso según la rosca a mecanizar, y la tenemos quefijar en un útil llamado bandeador. También se llaman cojinetes de roscas.

TOBERA: Son los conductores de aire para la combustión de los hornos y los con-vertidores.

TOCHO: Son los trozos de material pequeños independientemente de su secciónpara el mecanizado de piezas. Suelen ser los materiales cortados en sierra queestán preparados para su mecanizado.

TOLERANCIA: Es la diferencia de medida máxima y mínima permitida en unajuste, medida que hace válida la pieza para su montaje.

TORNEADO: Son los trabajos realizados en la máquina llamada torno.

TORNILLO: Es una barra cilíndrica sobre la cual hay enrollado un hilo con unadeterminada forma geométrica llamada filete; pueden tener distintos pasos, y seemplean para montar piezas de características mecánicas.

TORNO: Máquina que talla o mecaniza como regla general cuerpos de revolución.Puede mecanizar cuerpos de geometría irregular con accesorios.

TRABAJO: Se dice que se realiza un trabajo cuando vencemos una resistenciamediante la acción de una fuerza a lo largo de un espacio.

TRABAJO MECÁNICO: Se conoce con el nombre de trabajo mecánico, al traba-jo realizado por una máquina o elemento mecánico, y se define como la fuerzaejercida por el espacio recorrido.

T = F x e. Su unidad es el kilográmetro.

TRACCIÓN: Es un ensayo a que se someten los materiales; consiste en estirarloshasta su rotura, estudiando su deformación, alargamiento y su resistencia mecánica.



TRAGANTE: Es la parte del alto horno por donde entra el mineral, el carbón y elfundente.

TRAZADOR: Es una herramienta compuesta de una base con una regla graduada yuna punta de trazar. Se emplea para trazar, marcar centros y tomar medidas, asícomo dimensionar piezas en bruto. Se utiliza encima de un mármol.

TRINQUETE: Es un mecanismo de bloqueo empleado en las ruedas dentadas paraevitar su giro cuando nos interese.

TROQUEL: Es el conjunto de piezas realizadas en matricería, acopladas y dispues-tas de tal forma que son capaces de cortar, doblar y conformar chapa dándole for-mas, incluso doblándola y cortándola al mismo tiempo, obteniendo grandes seriesde piezas iguales.

TROQUELADO: Es la obtención de piezas iguales por corte mediante los troqueles.TUERCA: Pieza metálica que lleva un agujero con el filete de rosca correspondien-

te a un paso y que ajusta exactamente según la medida en el tornillo.TUNGSTENO: Es un metal cuya densidad es 19,2, que funde a 3.000 ºC y se

emplea en la fabricación de aceros aleados.U.N.E.: Es el conjunto de normas españolas para la unificación de criterios y la nor-

malización de planos y mecanizados. U.N.E. significa Una Norma Española.UTILLAJE: Cuando hablamos de utillaje nos referimos a los accesorios que se

montan en las máquinas para la realización de trabajos un poco especiales.VÁLVULA: Es un elemento mecánico que a través de unos orificios y mediante una

corredera, distribuye el paso del aire según nos interese, realizando maniobrasmecánicas; también se le conoce con el nombre de distribuidor.

VANO: Hablando de roscas es el hueco que hay entre hilo e hilo. Es el vacío quehace la cuchilla de la máquina cuando mecanizamos una rosca.

VARILLA: Es el perfil de sección circular cuyo diámetro es igual o inferior a 5 mm.VELOCIDAD DE CORTE: Es la capacidad de corte de una herramienta (broca,

cuchilla, etc.). La velocidad de corte se da en metros por minuto, o también sonlos milímetros que avanza por revolución.

VERIFICACIÓN: Es la comprobación de una pieza, bien durante su mecanizacióno cuando la pieza ha sido ya terminada de mecanizar, comprobando así sus cuali-dades de acabado y medidas.

VICKERS: Es un aparato para medir la dureza de los materiales del taller. Consis-te en hacer penetrar una punta de diamante en el material a comprobar y medir lahuella del diamante. La dureza se mide en grados Vickers.

VIRUTA: Son los trozos de material que han sido cortados por las máquinas y herra-mientas en el mecanizado de las piezas.

VISCOSIDAD: Es la consistencia de los líquidos, y se mide en grados Engler.WHITWORTH: Es el conjunto de roscas que pertenecen al sistema inglés, el diá-

metro se mide en pulgadas y el paso es el número de hilos por pulgada.



Tablas de cálculo

Tablas de cálculo

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procedimientos de mecanizado, 2da edicion - simon m. gomez--.dd-books.com.-

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