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FACULTAD DE INGENIERÍA – UNAM TECNOLOGÍA DE LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN

TEMA 1: INTRODUCCIÓN, OBJETIVOS Y GENERALIDADESObjeto de la TPP. Procesos básicos de fabricación. Materias primas, propiedades, forma, control y recepción. Problemas que se presentan en la fabricación de piezas. Documentación técnica a elaborar.

Principales Procesos de FabricaciónGERLING, 1990.

Formación: hacer un cuerpo sólido partiendo de un material suelto, como por ejemplo hierro fundido liquido o de polvo (fundición, sinterización).

Conformación: dar forma a una pieza, ya sea en frío o con calor (Forja, estampación, extrusión, estirado, plegado, embutición).

Arranque de material: dar forma a una pieza arrancando material, incluye el corte (cizallado) y los procesos por arranque de viruta (aserrado, taladrado, torneado, fresado, bruñido, esmerilado, rectificado, etc.).

Modificación de las propiedades del material: endurecido, laminado (endurecimiento por trabajo en frío) y la imanación.

Recubrimiento: aportación de material suelto, como la metalización, el pintado y el galvanizado. Ensamble: unión de piezas como atornillado y soldadura.

ROSSI, 1981.1. Sin arranque de viruta:

I. Laminación.II. Trefilado.III. Fusión

a)Fundición en tierra.b) Fundición en coquilla metálica.c)Fundición en coquilla de resina (resicón).d) Fundición inyectada.e)Microfusión.

IV. Forja.V. Estampado en caliente.VI. Estampado en frío.VII. Extrusión en caliente o en frío.VIII. Sinterización.

2. Con arranque de viruta:I. Torneado.II. Taladrado o agujereado.III. Escariado, mandrinado.IV. Limado.V. Cepillado o planeado.VI. Mortajado.VII. Brochado.VIII. Fresado.IX. Aserrado (o tronzado).X. Rectificado.XI. Bruñido o lapidado.

Métodos especiales: electroerosión, ultrasonido, láser, mecanizando electroquímico.

Materias primas, propiedadesLas propiedades de los metales se pueden clasificar en tecnológicas y mecánicas.Propiedades tecnológicas:

Maquinabilidad. Colabilidad. Soldabilidad. Ductilidad. Maleabilidad. Templabilidad. Fusibilidad.

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Propiedades mecánicas: Resistencia. Dureza. Elasticidad. Plasticidad. Tenacidad. Fragilidad. Resiliencia. Fluencia. Fatiga.

Documentación técnica a elaborar Plano de la pieza, con dimensiones y tolerancias. Especificaciones del material empleado. Especificaciones de tratamientos térmicos. Especificaciones de tratamientos superficiales. Plan de trabajo que defina los parámetros de fabricación (fases del trabajo, herramientas y máquinas,

tiempo empleado, velocidad de operación, etc.) Justificación de la elección de equipos a emplear. Análisis de costo.

TEMA 2: HERRAMIENTAS DE CORTE Y MOVIMIENTOS FUNDAMENTALES

Metales y aleaciones para conformación por arranque de viruta. Procedimientos empleados. Característica de trabajo de las herramientas de corte. Materiales para herramientas de corte. Movimientos fundamentales de corte. Significado, dimensiones e influencia de los ángulos de las herramientas.

Metales y aleaciones empleadasCasi todos los metales pueden ser conformados por arranque de viruta. Debe considerarse su maquinabilidad, la cual se mide en ensayos normalizados valorando las siguientes características:

1. Duración del afilado de la herramienta.2. Velocidad de corte asociada a la duración del filo de la herramienta.3. Fuerza, trabajo y temperatura de corte de la herramienta.4. Producción de viruta.

La maquinabilidad depende de: Composición química del material. Microestructura. Inclusiones que contenga. Dureza. Acritud. Tamaño de grano.

Procedimientos de conformación por arranque de viruta1. Por medio de cuchillas.2. Por medio de abrasivos.3. Por medio de chispas eléctricas.4. Por medio de ultrasonidos.5. Por medio de chorro electrónico.6. Por electrólisis dirigida.

Herramienta de corteEs un instrumento que por su forma especial y su modo de empleo, modifica paulatinamente el aspecto de un cuerpo metálico hasta conseguir el objeto deseado, empleando el mínimo tiempo y gastando la mínima energía, o sea, al mínimo costo.El rendimiento de una máquina y la herramienta aplicada depende directamente de la velocidad de corte y de la sección de viruta, por lo tanto, el buen rendimiento de la máquina depende de la calidad del material de la herramienta, de su resistencia, forma, de loa ángulos que se le hayan asignado y de su posición respecto de la pieza en fabricación.

Característica de trabajo de las herramientas de corte2


Las herramientas empleadas deben cumplir las siguientes condiciones:1. Arrancar la mayor cantidad de material en el menor tiempo posible.2. Dejar las superficies perfectamente terminadas y con la mayor precisión de medidas.3. Mecanizar cualquier clase de material por dura que sea.4. Terminar el trabajo con el menor número de afiladas.5. Realizar las operaciones al menor costo.

Elección de la máquina-herramientaSe deben tener en cuenta los siguientes factores:1. Aspecto de la superficie deseada.2. Dimensiones del elemento a someter a la operación establecida previamente.3. Cantidad de piezas a producir.4. Precisión requerida.

Rendimiento de una máquina-herramientaEstá vinculado directamente con el volumen arrancado de viruta por hora:

G= q⋅v1000

γ⋅60

Donde q= p⋅a , sección de viruta en mm2.v = velocidad de corte en m/min.γ = Peso específico del material trabajado, Kg/dm3.p = profundidad de corte, mm.a = avance, mm.

Acción de la herramienta y reacción del materialEl arranque del material se produce por la penetración forzada de una cuña de material más duro que se incrusta en un material metálico más blando.Análisis de las fuerzas (figura 1). A la acción de la herramienta F se opone una reacción R, que depende de:

1. De la reacción pa, debida a la fuerza de cohesión del material, es proporcional a la resistencia de rotura del material y es independiente del ángulo de la cuña.

2. De la suma de las componentes en el sentido del movimiento de las reacciones pd, debidas a la resistencia a la compresión de las caras. Estas son proporcionales a las características elásticas del material, a la amplitud de las superficies de las caras y al ángulo de la herramienta.

3. De la suma de las componentes de pa, debidas al rozamiento. Son proporcionales a las reacciones pd y al coeficiente de rozamiento, e inversamente proporcional al ángulo.

Denominación de los ángulos de una herramientaCara anterior: cara AB (superficie de desprendimiento o ataque).Cara de despulla posterior: cara AC (superficie de incidencia).Ángulo de despulla anterior: α (ángulo de desprendimiento o ataque).Ángulo de corte: β.Ángulo de despulla posterior: δ (ángulo de incidencia).Ángulo de trabajo: γ = β + δ.Ángulo de despulla lateral: formado por la cara AB y el plano del dibujo.

Herramientas de despulla negativa

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pa

pdpd

papa

R

F

2α

A

B

C

N

S

N'

S'

α

β

δ

γ


La extensión de la utilización de los carburos metálicos hizo necesario probar con nuevos ángulos de corte, ya que éstos se presentaban frágiles en la arista formada por las caras anterior y posterior de la herramienta. Esta fragilidad se manifestaba como desgranamiento y resquebrajadura de dicha arista, debido al ángulo de corte β muy agudo. Se encontró una muy buena respuesta haciendo el ángulo de despulla anterior α negativo. En este caso, la fuerza de desgarro actúa preferentemente por compresión sobre la plaquita de carburo, que resiste mejor también los choques producidos durante el mecanizado de superficies discontinuas. Esto a permitido el empleo de plaquitas más duras y menos resistentes.Las herramientas de despulla negativa se presentan ventajosas en las siguientes condiciones:

1. Mecanizado de materiales de resistencia elevada.2. Arranque de viruta de gran sección.3. Empleo de materiales muy duros para herramientas (también más frágiles).4. Operaciones de acabado muy preciso.

Materiales para herramientasLa elección del material para la construcción de una herramienta depende de:

1. Calidad del material a trabajar y su dureza.2. Tipo de producción (pequeña, mediana o gran serie).3. Tipo de máquina que deberá recibir la herramienta.

Además, se debe tener en cuenta la velocidad de corte, ya que la herramienta deberá soportar la temperatura a la que estará sometida si perder el filo de corte. En todos los casos, las herramientas deben poseer dureza y elevados valores de carga de rotura, límite elástico y resiliencia.Materiales:

1. Acerosa) Al carbono. Tienen una proporción de carbono de 0,7 a 1,5 % con una base de Fe y residuos de Mn,

Si, P y S. Las herramientas son fácilmente mecanizables y de bajo costo pero pierden el filo a temperaturas de 200 a 250 ºC. Se emplea en producciones a pequeña escala y para trabajos de acabado a baja velocidad de corte.

b) Rápidos. Aleación de hierro-carbono de bajo contenido (0,7-0,9%) con elevado porcentaje de wolframio o tungsteno (13-19%), cromo (3,5-4,5%) y vanadio (0,8-3,2%). Permiten velocidades de corte elevadas sin perder el filo hasta los 600ºC.

c) Extra-rápidos. Se obtienen adicionando al acero anterior, cobalto (4-12%). Soportan velocidades de corte mayores que las herramientas de aceros rápidos conservando su filo a temperaturas incluso mayores de 600ºC.

2. Aleaciones duras (estelitas). Están compuestas por W (10-20%), Co (30-55%), Cr (20-35%), Mo (10-20%) y pequeños porcentajes de Fe (hasta 10%) y C (0,5-2%). Son mejores que las aleaciones de los aceros extra-rápidos ya que las aristas mantiene su dureza también en caliente (500-850ºC), en cambio, son frágiles debajo de los 500ºC. Estas aleaciones se preparan en plaquitas fundidas, de dimensiones unificadas, a soldar en la extremidad mecanizada de un mango de acero al carbono. Ventajas: 1º) poder trabajar a velocidades para las cuales se alcancen los 800ºC, 2º) recuperación de la dureza inicial cuando la temperatura desciende por debajo de los 850ºC, 3º) no se requiere ningún tratamiento térmico y 4º) se afila fácilmente a la muela como los aceros rápidos y extra-rápidos. El enfriamiento durante el corte no debe bajar de los 500ºC para no provocar el resquebrajamiento del filo de corte.

3. Carburos metálicos (Widia). Se obtienen pulverizando cristales de carburo de wolframio y mezclándolo con otros polvos de carburo de titanio o de cobalto. Se forman plaquitas en medidas normalizadas. Tienen gran resistencia a la compresión (350 Kg/mm2), elevado E (62.000), elevada conductividad térmica (8 a 20 veces la del acero) y bajo coeficiente de dilatación (1/2 a 1/3 del acero). Sin embargo hay que tener cuidados especiales por su fragilidad; para el afilado es necesario utilizar muelas especiales de carborundum (para desbaste) enfriando la herramienta con un líquido refrigerante y para el acabado se deben usar muelas diamantadas.

4. Materiales cerámicos. Son el producto del sinterizado del óxido de aluminio α (corundum o alúmina sinterizada α-Al2O3) combinado con el óxido de sodio (Na2O) y el óxido de potasio (K2O). Estos materiales, aleados con Si O2 constituyen el cementante para sinterizar a la temperatura de 1800ºC. Se construyen plaquitas similares a las de aleaciones duras, no resisten cargas de flexión superiores a 40 Kg/mm2 pero soportan muy bien la abrasión. Otro problema es la fijación de la plaquita al mango.

5. Diamantes. Son los materiales con mayor dureza (décimo lugar en la escala Mohs). Se clasifican en negros y blancos. Los primeros se los emplea para la corrección del perfil de las muelas. Los diamantes blancos es utilizado, además de para rectificar las muelas, para las operaciones de mandrilado de agujeros y de torneado con a finalidad de conseguir superficies especulares y de precisión. Los materiales más adecuados para ser trabajados con diamantes son: latón, bronce, aleaciones ligeras, metal “blanco” o “rosa” (antifricción). Las herramientas de diamante también se utilizan parea trabajar materias plásticas.

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Movimientos en el arranque de viruta Movimiento de corte: es el movimiento que, sin movimiento de avance, solamente arranca viruta durante

una revolución (torneado, etc.) o durante una carrera (acepillado, etc.). Movimiento de avance: hace posible, junto con el de corte, el arranque continuo de virutas. Movimiento de penetración: determina el espesor de la capa de viruta a arrancar. Movimiento de aproximación: lleva la herramienta delante de la pieza a trabajar.

TEMA 3: FORMACIÓN DE VIRUTA

Formas de virutas. Rompevirutas. Fuerza específica de corte, su variación en función del ángulo de posición del filo y avance. Formación de la viruta. Teoría de Merchant: trazado del círculo, análisis y consideraciones. Causas de desgaste de las herramientas. Criterios de desgaste. Velocidad de corte. Criterios para su selección. Fórmula de Taylor. Curvas de producción. Velocidad de corte económica y de máxima producción. Lubricantes y refrigerantes empleados en el mecanizado.

Forma de la virutaLa forma de la viruta que se arranca depende de:

1. Calidad del material sometido a elaboración.2. Forma de la herramienta.3. Ángulos de despulla y de corte de la herramienta.4. Velocidad de corte.5. Velocidad de avance.6. Profundidad de la pasada.7. Lubrificante.

Para los materiales dulces y tenaces se forma una viruta compacta y continua que se enrolla en forma de bucle. Para los materiales dulces y muy tenaces se forma una viruta ensanchada y recalcada la cual, rozando con la herramienta, se dobla y resquebraja; mientras que para los materiales más duros la viruta se rompe a intervalos más o menos largos; y para los materiales poco tenaces se forma una viruta en forma de escama.

Líquidos refrigerantes y lubrificantesLos líquidos empleados durante el corte deben cumplir las siguientes funciones:

1. Refrigeración2. Lubrificación, para reducir el coeficiente de rozamiento sobre la cara de deslizamiento de la herramienta.3. Eliminación del peligro de adhesión de la viruta sobre la herramienta a causa de la elevada compresión y

temperatura.4. Separación de la viruta ya arrancada de la pieza.5. Protección contra la oxidación y corrosión de la piezaza elaborada.

Las propiedades esenciales que los líquidos de corte deben poseer son:1. Poder refrigerante: para ser bueno el líquido debe poseer una baja viscosidad, la capacidad de bañar bien el

metal, un alto calor específico y una elevada conductividad térmica.2. Poder lubrificante: Tiene la función de reducir el coeficiente de rozamiento en una medida tal que permita

el fácil deslizamiento de la viruta sobre la cara anterior de la herramienta. Al aumentar la velocidad de corte disminuye la eficacia del poder de refrigeración y lubrificación, ya que el líquido no tiene tiempo de introducirse debajo de la viruta que se forma tan rápidamente.

Tipos de líquidos de corte

Aceites puros:1. Aceites minerales. Se obtienen del petróleo y otros productos de su destilación, tienen buen poder

refrigerante pero poco lubrificante y son poco anti-soldantes. Se utilizan para el mecanizado de aleaciones ligeras y a veces rectificado. No se oxidan fácilmente.

2. Aceites vegetales. Aceite de colza y otros obtenidos de plantas o semillas. Tienen buen poder refrigerante y lubrificante, tienen un escaso poder anti-soldante y se oxidan con facilidad.

3. Aceites animales. Aceite de sebo y otros obtenidos de órganos animales, tienen buen poder refrigerante y lubrificante pero se oxidan.

4. Aceites mixtos. Mezclas de los 3 anteriores, tienen un buen poder refrigerante y lubrificantes y son más económicos que los vegetales.

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5. Aceites al bisulfuro de molibdeno (MoS2). Ofrecen lubrificación a elevadas presiones y facilitan el deslizamiento de la viruta sobre la cara de la herramienta. No son adecuados para el mecanizado de metales no ferrosos porque originan corrosiones en la superficie de las piezas trabajadas.

Aceites emulsionables. Se obtienen mezclando el aceite mineral con agua, en las siguientes proporciones: Emulsiones diluidas (3-8%): tienen escaso poder lubrificante, se emplean para trabajos lentos. Emulsiones medias (8-15%): poseen discreto poder lubrificante, se utilizan para el mecanizado de metales

de mediana dureza con velocidades medianamente elevadas. Emulsiones densas (15-30%): presentan un buen poder lubrificante, son adecuados para trabajar metales

duros de elevada tenacidad, protegen eficazmente contra las oxidaciones de las superficies de las piezas mecanizadas.

Duración del filo cortante de una herramientaLa duración del filo de una herramienta depende de los siguientes factores:

1. Calidad del material que constituye la herramienta y tratamientos térmicos requeridos.2. Calidad del material que se mecaniza.3. Valor de los ángulos de corte y de despulla de la herramienta.4. Número de las aristas cortantes en contacto con el metal.5. Condiciones de refrigeración.6. Valores de profundidad del corte p y de avance a.7. Velocidad de corte v.8. Género de trabajo: torneado, fresado, cepillado, etc.9. Condiciones de eficiencia de la máquina herramienta (vibraciones)10. Calidad del mecanizado (acabado, desbaste).11. Montaje de la herramienta.

TEMA 4: TORNOS

Torno paralelo. Descripción, aplicación. Accionamiento. Cadena cinemática. Movimientos manuales y automáticos. Accesorios. Estudio detallado de las operaciones elementales del torno. Clasificación y tipos de tornos. Tornos semiautomáticos. Tornos automáticos. Tornos especiales. Trabajos realizados en distintos tipos de tornos.

Torno paraleloSon máquinas que permiten la transformación de un sólido indefinido, haciéndolo girar alrededor de un eje y arrancándole material periféricamente, a fin de transformarlo en una pieza bien definida, tanto en forma como en dimensiones.Con el torneado se pueden obtener:

1. Superficies cilíndricas.2. Superficies planas.3. Superficies cónicas.4. Superficies esféricas.5. Superficies perfiladas.6. Superficies roscadas.

La elección del tipo de torno adecuado se basa en los siguientes factores:1. Dimensiones de las piezas a producir.2. Forma de las mismas.3. Cantidad a producir.4. Grado de precisión requerido.

El torno paralelo no es adecuado para producciones en serie por la dificultad que presentan para el cambio de herramientas.

Se compone principalmente de:1. Bancada. Es una pieza compacta de fundición que lleva en su parte superior y en toda su longitud libre las

guías que alinean a la izquierda el cabezal motriz, al centro el carro porta-herramienta y a la derecha el contrapunto. Debe ser robusta a fin de permitir elevadas velocidades de corte y avance sin producir vibraciones no admitir velocidades críticas. La parte más delicada de la bancada la constituyen las guías, que pueden ser a) de ala de mosca (o cola de milano), b) planas y c) trapezoidales o prismáticas.

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2. Cabezal. Va montado sobre la bancada, a la izquierda del operario, comprende el árbol principal, el cual tiene por objeto sostener el plato que sirve para sujetar la pieza que se va a trabajar e imprimirle el movimiento de rotación continuo. Tiene distintos pares de engranajes que mediante palancas permiten variar la velocidad de trabajo.

3. Carro porta-herramienta. Puede desplazarse longitudinalmente sobre las guías de la bancada para imprimir el movimiento de avance a la herramienta fijada sobre la torre. El carrillo secundario o chariot puede deslizarse transversalmente, por lo que la herramienta puede moverse según una línea oblicua, como resultado de los movimientos longitudinal y transversal.

4. Contrapunto. Viene montado sobre las guías de la bancada, a la derecha del operario y tiene la función de sostener las piezas que giran. Puede desplazarse a lo largo de la bancada y ubicarse en la posición más conveniente respecto de la pieza a tornear. Está compuesto por un soporte de fundición con un casquillo que posee un agujero cónico en el cual va encajado en contrapunto propiamente dicho.

5. Cambio de velocidades. Se halla situado en el lado izquierdo del torno y tiene por objeto comunicar el movimiento del árbol del cabezal al husillo de roscar y a la barra, imprimiendo a esta última un número de revoluciones variable a voluntad mediante la inserción de uno de los distintos juegos de engranes predispuestos en serie en la caja de cambios.

6. Circuitos de lubrificación y refrigeración. Están constituidos por una electrobomba que aspira el fluido de un recipiente y lo envía a través de un tubo hasta la herramienta en contacto con el material. El fluido, una vez realizado su cometido, vuelve a dicho recipiente pasando a través de un filtro. La electrobomba lo aspira nuevamente y lo pone en recirculación, cumpliendo así un ciclo cerrado.

Accesorios para el tornoPlato universal de dos o tres garras. Se emplea para sujetar las piezas de forma cilíndrica, está constituido por un cuerpo de fundición de dos piezas que contiene un engranaje cónico en contacto con tres piñones. Girando a mano uno de estos piñones se determina la rotación del engranaje que origina un desplazamiento concéntrico y simultáneo de las tres garras.Platos de garras independientes. Se utiliza para la sujeción de elementos de forma irregular, generalmente se construyen de cuatro garras, las cuales se accionan independientemente por medio de un tornillo asentado en la misma garra.Luneta. Se utiliza para sostener elementos muy largos. Se interpone entre el palto y el contrapunto, de esta manera se eliminan las vibraciones que se producirían por la presión de a herramienta durante el arranque del material. Pueden ser fijas o móviles, en el primer caso, se montan sobre la bancada, en el segundo, sobre el carro.Brida de arrastre. Es una mordaza especial que se aplica al extremo de piezas cilíndricas para determinar su sujeción y giro durante el torneado.Plato de arrastre. Es un plato sencillo que lleva un pivote fijo, que tiene la misión de servir de apoyo al mango de la brida, a fin de trasladarla, en su giro, juntamente con la pieza a tornear.

Clasificación de los tornos1. Tornos paralelos2. Tornos semiautomáticos de torre (revólver)

a) De torre horizontalb) De torre horizontal, de ciclo automáticoc) Torno “Electro Cycle”d) Torno “Auto Robot” con torreta horizontal, de ciclo automáticoe) De torre frontal

3. Tornos semiautomáticos de herramientas múltiples4. Tornos automáticos5. Tornos de copiar6. Tornos universales7. Tornos de repetición8. Tornos verticales9. Tornos para destalonar

Tornos semiautomáticos de torre (revólver)

Tornos semiautomáticos de torre horizontalLa automaticidad viene dada por un carro adicional (también con movimiento longitudinal) que posee una torre giratoria porta-herramientas de 6 posiciones. También en la torreta anterior del carro normal se pueden montar 4 herramientas diferentes y una en la torreta posterior, totalizando 11 herramientas diferentes.Se pueden realizar operaciones como: agujereado, ensanchado, escariado, roscado, refrentado, cilindrado exterior o interior, etc.

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Tornos semiautomáticos de torre horizontal, de ciclo automáticoPueden desarrollar en forma automática el ciclo completo de trabajo y parar una vez terminado.

Torno “Auto Robot”Permite la fabricación continua de gran producción. Se han automatizado todos los movimientos mediante aplicaciones electroneumáticas.

Torno semiautomático de torre frontalLa torreta porta-herramientas esta dispuesta en forma frontal, según un eje horizontal.

Tornos semiautomáticos de herramientas múltiplesConstan de 2 carros: uno anterior de movimiento longitudinal y otro posterior de movimiento transversal. El trabajo de estos tornos está limitado al torneado exterior de piezas que tienen muchos resaltes y gargantas.

Tornos automáticosPermiten acabar completamente elementos obtenidos de barra (redonda, cuadrada, hexagonal) mediante una sucesión ordenada y preestablecida de operaciones elementales como: puesta en posición de la barra, fijación, torneado exterior, perfilado, corte o tronzado. Reproducen constantemente un ciclo de trabajo en un tiempo muy corto, realizando, en comparación a otras máquinas no automáticas, una gran producción horaria de elementos precisos, iguales entre sí y a un costo más bajo.

Tornos de copiarPuede considerarse como un torno semiautomático ya que una vez colocado el elemento entre el plato y el contrapunto se lo somete al arranque de viruta mediante una herramienta que se mueve automáticamente según el perfil impuesto por una plantilla o pieza prototipo.La herramienta arranca constantemente material del elemento en rotación, sin separarse del mismo, iniciando el torneado por la derecha y siguiendo hacia la izquierda hasta completar la carrera útil de trabajo.El aparato copiador se puede montar sobre un torno paralelo corriente.

Tornos universalesSon muy parecidos a los tornos paralelos. Se distinguen por:

1. Regulación constante de la relación 1:4 de cada una de las 4 gamas de velocidad del árbol del cabezal ¿?2. Avances y carreras rápidas hidráulicas, con paros precisos del carro en las posiciones deseadas.3. Regulación constante de los avances longitudinales y transversales hasta 1,2 mm por revolución de la

pieza.4. Desplazamiento hidráulico del contrapunto y regulación de su presión dentro del agujero, dispositivo para

la extracción de la punta de la herramienta aplicada en el asiento cónico del mandril.5. Regulación de la velocidad de avance del contrapunto, también durante la operación.6. Copiado hidráulico según el perfil de una pieza prototipo.7. Fileteado por medio de patrones intercambiables.

Tornos de repeticiónSon adecuados para la producción en serie de piezas obtenidas por rotación alrededor de un eje. Se denominan de repetición porque las piezas son colocadas cada vez en la pinza.

Tornos verticalesSe utilizan para tornear elementos de gran tamaño, principalmente bajos, que por su peso se pueden montar más fácilmente sobre una plataforma redonda horizontal que sobre una plataforma vertical.

Tornos de destalonar

HERRAMIENTAS PARA TORNEAR

Herramientas corrientesUna herramienta monocortante esta constituida por dos partes: el mango y la punta. La punta generalmente está formada por una barrita de sección cuadrada, rectangular o redonda de acero para herramientas, forjada por un extremo formando la arista cortante.Se clasifican por:

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1. La forma de la punta: de uña, de corte, etc.2. La forma del mango: recto, de cuello, acodado.3. La posición del filo de corte respecto al eje del mago: a la derecha, a la izquierda o en simetría.4. El grado de trabajo de la superficie: desbaste o acabado.

Figura herramientas

La sección del mango debe ser suficientemente robusta para resistir el momento flector debido a la presión que se produce sobre el filo cortante durante el arranque del material. Dicha sección se elige en función de la sección de viruta a arrancar (Tabla XII – Rossi)

Incidencia de los ángulos de corteEl ángulo de filo de corte β depende de la dureza del material a arrancar. Un ángulo agudo aseguraría una fácil penetración en el material pero no soportaría la elevada temperatura producida por el rozamiento ni la presión de corte producida por la resistencia del material, lo que provocaría la rotura de la punta de la herramienta.El ángulo de ataque α también depende de la dureza del material a arrancar. Aumentando este ángulo disminuye la fuerza de deformación y aumenta la de rozamiento, pero se presentan los mismos inconvenientes que en el caso anterior.El ángulo de incidencia δ se hace necesario para garantizar la buena penetración de la herramienta y evitar el rozamiento de la cara de incidencia con la herramienta. Se debe hacer este ángulo lo más pequeño posible a fin de evitar el choque de la herramienta y las vibraciones.El ángulo de inclinación lateral φ tiene gran influencia sobre la duración del filo de corte, al disminuir este ángulo aumenta la longitud del filo de corte en contacto con la pieza. Esta mayor longitud de contacto permite una mayor velocidad de corte pero aumenta la probabilidad de producir vibraciones.El ángulo de resistencia ε influye en la resistencia que ofrece la punta y en la dispersión del calor producido.

Los ángulos, perfiles y dimensiones de herramientas de acero rápido y de metal duro se detallan en las tablas XIII a XVIII, pág. 382-395, Rossi.

Herramientas de perfil constanteLos sucesivos reafilados de las herramientas modifican la forma original. Para evitar este inconveniente se construyen herramientas de perfil constante, que por su forma característica no pierden la forma cuando son afiladas. Son empleadas para la producción en serie de elementos con perfiles multiformes, como resaltes, gargantas, redondeados, canales, convexidades, etc.El afilado se realiza siempre sobre la cara de corte (superficie de desprendimiento de la viruta), de este modo el perfil de la herramienta permanece invariable hasta el consumo total de la herramienta. Tienen una mayor dificultad de construcción y son más caras, pero presentan las siguientes ventajas:

1. Posibilidad de realizar, en ciertos casos, un elemento con una sola herramienta de forma y una sola pasada.2. Facilidad de montaje sobre la máquina.3. Facilidad de reafilado.4. Mayor duración de la herramienta.

Se distinguen básicamente tres tipos de herramientas:1. De barra.2. Prismáticas.3. Circulares.

Herramientas de barraSon muy parecidas a las herramientas comunes de tornear. Son llamadas también radiales, ya que el mango es dispuesto según la dirección radial del elemento a tornear. Se utilizan para el torneado de chaflanes, gargantas, etc.

Herramientas prismáticasPueden llamarse también tangenciales porque van montadas tangencialmente a la superficie cilíndrica que gira alrededor de su eje.

Herramientas circularesTienen la forma característica de un disco sobre cuya circunferencia viene dibujada la forma que debe reproducirse en la pieza a tornear. Una parte del disco está cortada para poder afilar una cara como filo cortante. Las herramientas de disco, debido a que permiten una utilización mejor del material respecto a las prismáticas, resultan más económicas para la producción de grandes series.

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TIEMPO DE PRODUCCIÓN Y POTENCIA ABSORBIDA

El tiempo de producción depende de los siguientes factores:1. Velocidad de corte v2. Número de revoluciones n3. Número de carreras o recorridos m4. Velocidad de avance a

Tiempo total=m⋅ca⋅n

Para determinar la potencia total absorbida se debe tener en cuenta:1. Calidad del material a arrancar (Carga de rotura, dureza)2. Sección de viruta q3. Velocidad de corte

Potencia efectiva N e=Nη

=q⋅σ S⋅v

η

Número de revoluciones n=η⋅N e

M T=

η⋅Ne

σ S⋅q⋅R

Donde MT = Momento torsor.R = Radio del elemento.σS = Esfuerzo unitario de desgarramiento.

Los parámetros de tiempo y potencia se obtienen de las tablas dee las páginas 970 y 973-977, Rossi.

TEMA 5: FRESADORA, TALADRADORAS Y ALESADORAS (MANDRINADORAS)

Características del mecanizado con fresas. Fresas. Tipos. Ventajas de corte múltiple. Operaciones elementales de fresado. Máquinas fresadoras. Descripción y aplicaciones. Fresadora universal. Cadena cinemática. Divisor universal. Aplicación. Tallado de engranes. Estudio detallado de las operaciones de fresado. Parámetros de diseño de una herramienta de fresar.Máquinas creadoras de engranes. Descripción y aplicaciones.Brocas. Formas, tipos y movimientos característicos. Velocidad de corte y avance. Esfuerzos sobre la herramienta. Potencia necesaria. Máquinas taladradoras. Clasificación y aplicaciones.Mandrinadoras. Descripción de las operaciones. Trabajos típicos. Herramientas para mandrinado.

FRESADORAS

El fresado es un procedimiento de elaboración mecánica mediante el cual una herramienta (fresa) provista de aristas cortantes dispuestas simétricamente alrededor de un eje, gira con movimiento uniforme y arranca el material al elemento que es empujado contra ella. El movimiento de alimentación del elemento va vinculado al movimiento rotativo de la fresa, por lo que cada diente arranca la porción de material (viruta) que le corresponde. Dicha viruta tiene espesor variable y es parecida a una coma.El movimiento de rotación lo asume la herramienta mientras que el movimiento de avance generalmente es asumido por la pieza.

Se distinguen dos tipos de fresado:1. Mediante herramientas de corte periférico.2. Mediante herramientas de corte frontal.

Las fresadoras, según la disposición del eje de rotación del mandril porta-herramientas o husillo principal, se pueden clasificar en:

1. Fresadoras horizontales.2. Fresadoras verticales.

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3. Fresadoras horizontales y verticales.4. Fresadoras universales.

Fresadoras horizontalesSe componen de un bastidor, que se eleva posteriormente como montante para construir una sólida estructura. Dicho montante o columna lleva frontalmente dos guías que tienen por objeto facilitar el deslizamiento, en sentido vertical, de la ménsula. Esta ménsula, a su vez, lleva en la parte superior dos guías prismáticas para el deslizamiento transversal del carro, el cual posee también, en su parte superior, dos guías para el desplazamiento longitudinal de la mesa porta piezas. De esta forma se obtienen los tres movimientos ortogonales: vertical, transversal y longitudinal, mediante un mando hidráulico y mecánico.El giro del husillo portafresas es producido por un motor eléctrico principal, montado en la parte baja posterior del montante.En las producciones en serie se pueden presentar elementos de cierta longitud que requieran el fresado de una cara lateral. En este caso es indicado el fresado con una fresadora horizontal cuyo cabezal portafresa está emplazado sobre un carro vertical de un montante lateral.

Fresadoras horizontales de varios cabezalesSon máquinas de dos montantes para fresados bilaterales, con dos cabezales opuestos diametralmente y graduables verticalmente sobre los carros. Son fresadoras de alto rendimiento porque las dos fresas frontales actúan el mismo tiempo sobre caras opuestas de una misma pieza.Las fresadoras de múltiples cabezales son empleadas también para trabajar simultáneamente varias caras de elementos que deben producirse en grandes series. Los cabezales portafresas están normalizados y pueden ser aplicados a voluntad sobre bastidores combinados.

Fresadoras verticalesSe componen de un bastidor con un montante integrado al mismo. Frontalmente a éste van aplicadas dos guías sobre las cuales puede deslizarse la ménsula en sentido vertical. Dicha ménsula lleva en su parte superior dos guías para la traslación transversal del carro, encima del cual, puede deslizarse longitudinalmente la mesa portapiezas. Sobre el montante va emplazado un sólido cabezal que contiene los órganos de transmisión que accionan el husillo portafresas.

Fresadoras verticales de mesa giratoriaSe presentan como las fresadoras verticales normales. Sin embargo, sobre la ménsula va montada la plataforma giratoria portapiezas, accionada por un motor hidráulico. Las fresadoras de grandes dimensiones, en las que resulta difícil el movimiento de los carros en los dos sentido, tienen cabezal portafresas regulable en altura sobre las guías del montante y la plataforma giratoria sobre un bastidor anclado al suelo.Son empleadas preferentemente para la producción en serie, porque permiten un fresado continuo sin tiempos pasivos.

Fresadoras verticales de mesa giratoria y dos cabezalesEstán construidas según el mismo criterio de las fresadoras verticales de un solo cabezal. El montante, sin embargo, puede llevar un cabezal único con dos husillos gemelos portafresas. Las fresadoras verticales de dos cabezales presentan, en cambio, la ventaja de admitir el montaje de dos fresas: una para desbaste y otra para acabado. De esta manera la pieza, después de haber sido sometida a un primer fresado, pasa a continuación bajo la fresa de acabado, sin haber tenido que ser desmontada del utillaje emplazado sobre la mesa giratoria.

Fresadoras universalesNo son adecuadas para la producción en serie. Presentan las siguientes características:

1. Mesa portapiezas orientable respecto al eje de giro del portafresas o viceversa.2. Posibilidad de aplicar al cabezal motriz un aparato para el fresado según un eje vertical o inclinado.3. Posibilidad de aplicar sobre la mesa un aparato divisor universal y un contrapunto, o bien una mordaza.

La mesa portapiezas, sobre la cual puede aplicarse el divisor universal, va unida en el avance con el husillo divisor. Resulta evidente que por la composición de los movimientos (longitudinal de la mesa y giro del husillo del divisor) se obtiene una trayectoria helicoidal respeto a un punto fijo. Con esta característica es posible, por lo tanto, fresar las ranuras helicoidales de los escariadores, de las fresas o de los engranes.

Divisor universalEs un accesorio típico de las fresadoras universales que sirve para:

1. Sostener la pieza durante todo el tiempo de operación.2. Permitir realizar un determinado número de fresados equidistantes alrededor de una circunferencia.

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3. Permitir ejecutar ranuras helicoidales a lo largo de una superficie cilíndrica.

El divisor universal puede ser usado de las siguientes maneras:1. División directa.2. División indirecta simple.3. División diferencial.4. Fresado helicoidal.

TIEMPO Y POTENCIA DE FRESADO

Tiempo T M= ca

Presión máxima de corte:

Pmáx=2 π⋅a⋅b⋅σS √ p ( D−p )1000 z⋅v

Donde b = ancho de la zona a fresarp = profundidadD = diámetro de la fresaz = número de dientes

Potencia absorbida:

N=Pmáx R⋅n

η=

M t⋅nη

Con R = radio de la fresa y Mt = momento torsor en el eje de la fresa.

FRESAS

La fresa está constituida por un sólido de revolución cuya superficie presenta un cierto número de aristas cortantes iguales entre sí, equidistantes y dispuestas simétricamente respecto del eje de giro. Los dientes actúan en una porción de su trayectoria, durante su rotación en vacío tienen oportunidad de enfriarse y por este motivo tienen una mayor duración del filo cortante.

Las fresas pueden ser de dos tipos:1. Fresas tangenciales: tienen los filos paralelos al eje de rotación de la fresa.2. Fresas frontales: filos dispuestos perpendicularmente al eje de giro.

El perfil de los dientes de fresa es comparable a la herramienta de tornear, por lo tanto se puede interpretar los mismos ángulos de ataque α, corte β e incidencia δ. En el campo de las fresas estos ángulos adquieren mayor importancia, porque de la correcta elección de éstos depende el buen resultado de la operación.

Las fresas adoptan diversas formas:1. Cilíndricas

a) Rectasb) Helicoidales

2. Cónicas3. De forma (generalmente de perfil constante)

Al proyectar una fresa, se deben tener en cuenta los siguientes factores:1. Los ángulos de ataque e incidencia dependen exclusivamente del material a arrancar.

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Figura: forma de dientes de fresa


2. Para materiales de poca resistencia (aluminio, por ej.) se usan fresas con dentado muy entrado, con ángulo de corte muy agudo y hélice muy inclinada. Esto es necesario para aumentar el volumen de los huecos y facilitar la evacuación de la gran cantidad de viruta.

3. Fundición y aceros de resistencia normal: dentado muy entrado, α y δ de valor medio y hélice de paso rápido.

4. Materiales muy tenaces (R = 100-140 Kg/mm2): fresas de dentado medio, hélice muy inclinada y α y δ muy reducidos.

5. Las fresas de acabado deben tener un dentado más fino.6. Las fresas, conforme a la operación a realizar, deben tener el mínimo diámetro consentido.

Fresas, clasificación:1. Fresas corrientes y de gran rendimiento

I. Fresas cilíndricas con filos de corte tangenciales para planearII. Fresas cilíndricas de corte tangencial y frontal

a) De vástago cilíndricob) De vástago cónicoc) Huecas

III. Fresas de discoa) De 2 cortesb) De 3 cortes

IV. Fresas angularesa) Simétricasb) De ánguloc) Plano-cónicasd) Bicónicase) Para tallar fresas de perfil constantef) Con mango

V. Fresas frontales de 2 cortesVI. Fresas para rebajesVII. Fresas para tuboVIII. Fresas limas

2. Fresas con cuchillas insertadas3. Fresas de perfil constante

TALADRADORAS

Son máquinas que tienen el fin primordial de realizar agujeros; las taladradoras (o perforadoras) ofrecen la posibilidad de realizar un hueco cilíndrico en una masa metálica, mediante una herramienta de dos filos llamada “broca”. La herramienta es dotada del movimiento continuo de rotación y el movimiento rectilíneo de avance. La viruta arrancada se arrolla en espiral cilíndrica y se desliza por los canales helicoidales de descarga realizados sobre la broca.La elección de la taladradora, del método y del utillaje apto para realizar el agujereado de una pieza, depende de:

1. Forma de la pieza2. Dimensiones3. Número de agujeros que requiere4. Cantidad a producir5. Variedad de diámetros de agujeros de un mismo elemento6. Grado de precisión requerido

La ejecución de agujeros puede realizarse con:1. Taladradoras portátiles.2. Taladradoras sensitivas o de palanca.3. Taladradoras de accionamiento mecánico.4. Taladradoras de mando numérico.

Taladradoras portátilesSon máquinas pequeñas y manejables que se utilizan para la ejecución de agujeros en posiciones difíciles. La fuerza de avance viene dada directamente por la presión muscular del operario, mientras que el giro de la broca viene dado por un motor eléctrico incorporado en la misma taladradora.

Taladradoras sensitivas13


Son máquinas de mayor potencia que las anteriores. El movimiento de avance del portabrocas es generado por la fuerza muscular del operario, con su mano derecha, sobre el extremo de la palanca de accionamiento de la cremallera, a fin de vencer la fuerza que poco a poco encuentra la broca.Dado el elevado rendimiento de las taladradoras sensitivas se emplean también para taladrar grandes series de piezas iguales; en dicho caso puede resultar conveniente la alineación de dos, tres o cuatro taladradoras sobre un mismo banco.

Taladradoras de columnaSe caracterizan por tener una columna de unión entre la base y el cabezal; este último esta destinado a producir el avance y giro del portabrocas. En la columna va montada la mesa portapiezas, que puede desplazarse en altura.No siempre la columna tiene la forma cilíndrica clásica, sino también la paralelepípeda. En este caso la construcción se presenta más robusta y sólida, con lo que se tiene eliminado el peligro de las vibraciones durante la marcha. Las taladradoras modernas van también dotadas de una electrobomba para la refrigeración de la broca durante el taladrado.

Taladradoras de varias columnasPara la fabricación de grandes series, muchas veces es insuficiente el empleo de una simple columna. Es verdad que sobre ella se puede cambiar la herramienta fácilmente (empleando los portabrocas de cambio rápido), pero también es verdad que, para desmontar un portabrocas, coger otro y montarlo en lugar del primero, se necesita un cierto tiempo pasivo. Estos tiempos muertos pueden ser eliminados con la adopción de taladradoras de varias columnas, dispuestas una al lado de la otra. Cada columna lleva un mandril, al que puede permanecer constantemente montada una determinada herramienta hasta el final del taladrado de todas las piezas. De este modo es posible realizar diversas operaciones en un mismo agujero, o bien agujeros distintos en varios puntos de un mismo elemento. Todas las columnas, al estar colocadas en fila sobre una misma bancada, permiten pasar la pieza de un portabrocas al otro. Cada cabezal de accionamiento va provisto de un motor independiente, de modo que se obtenga el número de revoluciones apropiado para cada operación. Estas máquinas sirven para trabajos de precisión y en grandes series; no son indicados para los trabajos especiales, por el elevado costo del utillaje. Existen taladradoras de dos a seis columnas.

Taladradoras radialesLos elementos de grandes dimensiones, que deben taladrarse en diversos puntos muy distantes de la periferia, no pueden colocarse en las taladradoras de columna porque el borde de la pieza tropezaría contra las paredes de las columnas. En estos casos se utiliza la taladradora radial, que ofrece la posibilidad de alejar el cabezal portabrocas del eje de la columna. Con estas máquinas se pueden taladrar elementos muy voluminosos, como bastidores de máquinas, bancadas, mesas, bastidores de locomotoras, calderas, laminadoras, etc. El husillo de las taladradoras radiales puede trasladarse paralelamente a distintos puntos para taladrar, sin necesidad de mover la pieza; esto es una gran ventaja en el sentido de aliviar la fatiga del operario y reducir el tiempo de producción.

Taladradoras múltiples de cabezal vertical únicoDeben su origen a aplicaciones y adaptaciones de cabezales de varios husillo sobre simples taladradoras de columna. Son empleadas para elementos que deben producirse en grandes series. La producción con estas máquinas es muy conveniente para elementos que, además de ser producidos en grandes series, requieren el taladrado en muchos puntos situados sobre un mismo plano o sobre planos diferentes. En el primer caso se emplean las máquinas de un solo cabezal, mientras que en el segundo, las máquinas de varios cabezales. Cada uno de éstos tiene un número de portabrocas que puede variar de 8 a 54.

Taladradoras múltiples de varios cabezalesSon máquinas especiales cuyos cabezales operan sobre la pieza al mismo tiempo o sucesivamente en dos o más fases. Requieren más capital para su construcción pero resultan ventajosas por el gran número de piezas que pueden trabajar.Cada cabezal puede ejecutar a la vez un cierto número de agujeros en ejes paralelos; no pueden realizarse dos agujeros muy próximos, o bien taladrar y roscar al mismo tiempo. Las ventajas de realizar el agujereado múltiple, atacando la pieza por diversas partes, son las siguientes:

1. Eliminación de distintas posiciones de la pieza (en el caso de que sea necesario construir varias plantillas).2. Eliminación de los rebatimientos (si la pieza puede taladrarse en diferentes caras con una sola plantilla).3. El tiempo de taladrado está limitado a agujero más largo.

Según la forma de la pieza, de los agujeros que deben practicarse, la producción y la precisión se pueden construir:1. Taladradoras de una sola posición fija.2. Taladradoras con plataforma giratoria en varias posiciones.3. Taladradoras con carros móviles de varias posiciones.

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Tiempo de máquina: T M = c

a⋅n

Tiempo total de máquina: T MT =m⋅T M

Potencia absorbida:

N=M t⋅n

η

Momento torsor requerido: M t=σ S⋅a⋅d2

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Con a = avance en mm/vuelta de la broca y d = diámetro de la broca.

HERRAMIENTAS PARA TALADRAR

Brocas de puntaSu empleo es excepcional por el limitado rendimiento y por la limitada posibilidad de descargar la viruta. Se emplean con bastante utilidad para el desbaste de agujeros largos y grandes, los cuales, en este caso, son ejecutados al torno; la posición horizontal de la herramienta facilita la expulsión de la viruta, que también es ayudada por el chorro a presión del líquido refrigerante.La broca de punta presenta, en la cabeza, dos caras destalonadas que se encuentran según una línea llamada cresta; dichas caras, con las de corte, constituyen los filos de corte. La herramienta puede obtenerse de una barra de sección redonda o rectangular. Para el trabajote materiales frágiles es útil hacer unas ranuras rompevirutas en los dos filos cortantes de la punta.Para conseguir buenos resultados se requiere una perfecta simetría de los filos cortantes.

Brocas helicoidalesSon las herramientas conocidas universalmente y las más extendidas por su aplicación común de hacer agujeros.Las brocas helicoidales deben dar los siguientes resultados:

1. Producir agujeros de precisión y rectos.2. Penetrar fácilmente en el material con el mínimo gasto de energía3. Descargar fácilmente la viruta a lo largo de las ranuras helicoidales.4. Máxima duración del filo cortante y por tanto, mínimo desgaste de la broca.

Para lograr todo esto es necesario que las brocas reúnan las características siguientes:1. Ángulos de corte correctos.2. Ángulo de inclinación de las ranuras helicoidales correcto en relación a la clase de material a trabajar.3. Un buen centrado de toda la herramienta.

La broca helicoidal tiene la forma de un cilindro a lo largo del cual se han practicado dos ranuras helicoidales; la cabeza o punta presenta la forma cónica, mientras que el extremo opuesto termina en un mango de fijación que también puede ser cónico. La intersección de las ranuras con el cono de la punta constituye los filos de corte; la intersección de los dos filos de corte entre sí constituye la cresta.Los agujeros profundos requieren que se haga llegar a los filos cortantes un chorro abundante y continuo de refrigerante, especialmente si la operación se hace a elevada velocidad y con fuertes avances en una masa metálica dura y tenaz. Para satisfacer esta exigencia se emplean brocas con agujeros helicoidales de lubricación o brocas refrigeradas. A través de los agujeros pasa el líquido refrigerante bajo presión que, desembocando en la punta de la broca, mantiene los filos de corte a baja temperatura; además, se tiene la ventaja de reducir el rozamiento y de mejorar la expulsión de la viruta y de los más pequeños fragmentos a través de las ranuras.

Herramientas para agujeros profundos

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Si los agujeros son profundos (10 a 100 veces el diámetro) las brocas helicoidales presentan diversos problemas. Si las brocas son largas tienden a desviarse por efecto del pandeo debido a la fuerza de penetración, además, tienden a abrirse al estar sometidas a un momento torsor fuerte. Por otra parte, se debe retirar la broca frecuentemente par descargar la viruta acumulada y estas brocas están debilitadas por las ranuras de descarga.Para agujeros de hasta 60 mm de diámetro se utilizan las “brocas para cañones” que tienen un solo filo de corte y son herramientas especiales para hacer agujeros rectos. Dichas brocas, de acero rápido, tienen forma cilíndrica y están cortadas por una fracción de ángulo de giro; cortan unilateralmente por la punta y son preferentemente cortas por facilidad de construcción y economía de material, aunque se montan en un mandril de longitud superior a la profundidad del agujero a practicar.El agujero que se ejecuta poco a poco sirve de guía para la broca y el mandril, los cuales están obligados a mantener la dirección rectilínea. Dicha dirección también es mantenida por la mejor solidez de este tipo de broca respecto a la de ranuras helicoidales. La mejor solución para obtener un agujero profundo y recto es la de hacer girar horizontalmente la pieza alrededor del eje del agujero, mientras la broca gira en sentido contrario.Para ejecutar agujeros de más de 60 mm de diámetro, si se trata de producir pocas piezas, resulta conveniente utilizar brocas de punta, cuyo costo es bastante limitado. Para la producción en serie se emplean las “barrenas anulares”. Estas herramientas tienen la característica de reducir a viruta una corona de material, dejando intacto el núcleo central. Estas herramientas se utilizan solo para agujeros pasantes. Tienen la forma de un tubo de longitud algo superior a la del agujero a practicar y pueden ser integrales o de cuchillas insertadas. El lubricante procede de fuera y pasa a través del agujero central hasta alcanzar los filos de corte.

MANDRINADORAS

Escariado o mandrinadoEsta operación consiste en ensanchar una cámara cilíndrica o u agujero a fin de dejarlos exactamente a la medida deseada. La operación es similar al torneado, pero en este caso el movimiento fundamental de giro lo tiene la herramienta mientras que el movimiento de avance lo puede asumir la pieza o la herramienta. La herramienta va montada sobre un mandril especial giratorio y la pieza es fijada sobre la bancada de la máquina.Las operaciones en las mandrinadoras son preferidas para aquellos elementos de gran volumen y por lo tanto, poco manejables, como cabezales de máquinas, bancadas de motores, etc., para los cuales sería dificultoso y peligroso su montaje sobre paltos giratorios de los tornos.

Mandrinadoras universales horizontalesPueden realizar refrentados, fresados, fileteados, incluso según ejes ortogonales o diametralmente opuestos. Por el hecho de realizar fresados, suelen llamarse mandrinadoras-fresadoras.Se componen principalmente de las siguientes partes:

1. Bancada.2. Montante para el cabezal.3. Cabezal portahusillo.4. Montante para la luneta.5. Luneta.6. Carro con la mesa portapiezas.

Mandrinadoras universales con posicionador numérico programadoEn estas máquinas se puede programar la traslación vertical del cabezal, la traslación transversal y longitudinal de la mesa, el arranque y paro del mandril, la distribución del refrigerante y el paro de un ciclo en un orden programado de fases elementales.

Mandrinadoras universales verticalesSe utilizan para realizar diversas operaciones en piezas de gran volumen sin la necesidad de desmontar la pieza. Pueden desarrollar las operaciones de fresado, taladrado y mandrilado, y aunque pueden realizar operaciones de tres máquinas diferente conservan el nombre de mandrinadoras, ya que su fin fundamental es mandrinar agujeros.Se utilizan para la construcción de plantillas de taladrar, trazado y construcción de levas de precisión, moldes, matrices para estampas de cortar, etc., suprimiendo los costosos ajustes par obtener los perfiles y acoplamientos exactos de los elementos correspondientes.La ejecución de las diversas tareas en una misma pieza sin moverla de su posición inicial resulta posible por las características especiales que posee la máquina. En eefcto, la mesa puede avanzar longitudinalmente mediante mando a mano o hidráulico automático; el cabezal, para moverse transversalmente, lleva también un mando de volante a mano o automático; el puente, que sostiene el cabezal portátil, puede deslizarse verticalmente mediante un mando a motor. El mandril portaherramientas puede girar según una de las 18 velocidades que resultan de las combinaciones de los distintos pares de ruedas dentadas. Para pasar de una operación a otra (por ejemplo de

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taladrado a mandrilado), se sustituye la herramienta mediante un dispositivo especial que permite extraer rápidamente la herramienta ya empleada, para sustituirla por la siguiente.

Mandrinadoras verticales con repetidor automáticoPor su rapidez de maniobra es adecuada para la producción en serie. Con esta máquina se pueden efectuar operaciones de mandrinado, fresado y taladrado.El registro de las coordenadas de la mesa y del mandril se realiza mediante un dispositivo repetidor automático que permite reproducir la posición respecto a la primera pieza mecanizada. Esto permite repetir automáticamente las posiciones en coordenadas, realizados por el operario solo para el primer trabajo de una misma pieza. Las piezas siguientes, puesto que son iguales entre sí, son trabajadas automáticamente conservando el mismo orden de mandrinado que para la primera.

Mandrinadoras múltiplesSe utilizan para fabricaciones en grandes series, donde el elemento es atacado por diversas partes con herramientas montadas en un grupo de unidades operadoras emplazadas encima o al lado de una bancada. Para simplificar la construcción de estas máquinas se ha recurrido a normalizar elementos o conjuntos, de modo que puedan combinarse entre sí; de esta manera se pueden formar grupos de varias unidades operadoras en las más variadas posiciones.Se construyen unidades para aplicaciones horizontales y otras para aplicaciones verticales.

Mandrinadoras especiales para ejecuciones transversales y axialesEstas máquinas están construidas con el plato provisto de un carrillo que puede moverse transversalmente mientras está girando. Se utiliza para ejecuciones de superficies cónicas, escalones, gargantas interiores en agujeros, etc., que requieren un movimiento transversal de la herramienta y, por lo tanto, del mandril o del cabezal.

Mandrinadoras horizontales para trabajos de precisiónSe distinguen principalmente por el mandril. Mientras que en las mandrinadoras normales se pueden obtener precisiones de 0,02 mm en el diámetro, con estas máquinas se pueden lograr precisiones de 0,005 mm y los agujeros resultan con una superficie directamente pulida, especialmente si el material trabajado es “antifricción”, aluminio o bronce.La elevada precisión depende, además del empleo de herramientas con plaquitas de metal duro o diamante, del tipo de mandril adoptado. Éste, junto a la herramienta, tiene la posibilidad de variar la distancia al eje de giro y controlar la medida de 0,0025 mm por revolución.La variación milesimal es posible porque el mandril está compuesto de dos partes: una fija y otra móvil. La última se puede desplazar respecto a la fija, registrando el giro perimetral que puede efectuarse en un sentido u otro, según se requiere aumentar o disminuir el radio de acción de la punta de la herramienta. El mandril móvil tiene todas las superficies concéntricas respecto a un eje, mientras que la parte fija, que permanece siempre unida al cabezal motriz, está descentrada en 0,1 mm respecto al mismo eje la variación del diámetro de mandrinado se efectúa con la máquina parada.

HERRAMIENTAS PARA MANDRINAR

Clasificación de las herramientasLas herramientas de uso más corriente se pueden clasificar como sigue:

1. Cuchillas cilíndricas.2. Cuchillas.3. Barrenas o herramientas de penetrar helicoidales.4. Escariadores fijos.5. Escariadores cilíndricos huecos.6. Escariadores con cuchillas insertadas.7. Escariadores regulables.8. Escariadores cónicos y avellanadores.9. Brocas de centrar.

Cuchillas cilíndricasSe obtienen de barra calibrada de acero y tienen un extremo forjado a modo de filo cortante. Pueden construirse de diversos tipos y para diferentes ejecuciones: desbaste, acabado, achaflanado, etc. Estas herramientas, por desempeñar la misma función que las herramientas empleadas para el torneado interior, admiten los mismos ángulos.También estas herramientas, como las de tornear, pueden tener la punta de corte de “metal duro”.

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CuchillasSe denominan con este nombre porque tienen la forma plana y el filo de corte recto similar al de los cuchillos. Se obtienen de un paralelepípedo muy aplanado, a lo largo del cual, en correspondencia a uno de los cantos, se hace el filo de corte. Estas cuchillas son adecuadas para el mandrinado circular a modo de corona alrededor de un agujero y en sentido perpendicular al mismo.

Barrenas o herramientas de penetrar helicoidalesSe emplean para ensanchar los agujeros dejados de fundición o previamente desbastados, hasta un diámetro de 100 mm. Su forma permite una buena guía y extracción fácil de la viruta. Estas herramientas pueden tener el diámetro exterior nominal, o bien de medida inferior, a fin de preparar los agujeros para un mandrinado posterior de acabado.Las herramientas de penetrar helicoidales pueden ser de tres labios, pero se prefieren las de cuatro, por su mayor rendimiento y precisión. Pueden tener sólo dientes laterales, pero los chaflanes de la entrada deben tener despulla para permitir la extracción de la viruta hacia la periferia del agujero. Los escariadores con dientes frontales permiten arrancar mayor cantidad de material y, si están bien guiados por la parte superior, ejecutar un buen enderezado y corrección del agujero, a fin de dejarlo preparado para la operación de acabado.

Escariadores fijosLos escariadores se pueden considerar como herramientas de penetrar de muchos filos de corte. Además de servir par ensanchar los agujeros, también sirven para calibrarlos. El espesor del material a arrancar es de 0,1 a 0,4 milímetros sobre el diámetro. Cada diente, por tanto, levanta una fracción de material que depende del número de dientes del escariador. También en los escariadores, como en las brocas y en las barrenas, la parte cilíndrica de los dientes helicoidales tiene sólo la misión de guiar la herramienta a medida que penetra el agujero.El número de dientes, que puede variar de 4 a 20, está en relación al diámetro y al tipo de escariador. Para hacer fácil la medición del diámetro exterior de los escariadores, se fija un número par de dientes.El paso se mantiene generalmente constante para un mismo escariador. Sin embargo, durante la operación, tienden a formarse, sobre la periferia del agujero, las rayaduras correspondientes al paso. Para evitar esto se construyen los escariadores helicoidales, o también de paso desigual, de modo que los dientes resulten opuestos dos a dos.La hélice o espiral de los dientes tiene mucha importancia para la ejecución perfecta de un agujero. Se observa a menudo que escariador provisto de dientes a espiral derecha, adoptado para el giro a la derecha, facilita la penetración en el agujero; mientras que un escariador con dientes a espiral izquierda opone resistencia la avance.

Escariadores cilíndricos huecosSe construyen de diámetro de 20 a 50 mm.

Escariadores con cuchillas insertadasSe adoptan para el escariado de agujeros de diámetro de 40 a 150 mm. El sistema de insertar cuchillas es más costoso por las dificultades de construcción pero resulta más económico ya que permite ahorrar por lo menos 60% de acero rápido.Las cuchillas van insertadas en huecos adecuados y fijadas mediante tornillos. Estos escariadores pueden construirse tanto para el desbaste como para el acabado.

Escariadores regulablesPermiten variar su diámetro exterior por medio de dos principios:

1. Aprovechando la elasticidad del material.2. Adopción de planos inclinados.

Con el prime sistema sólo es posible una variación centesimal, mientras que con el segundo se pueden conseguir variaciones más sensibles que, proporcionalmente al diámetro, varían de un mínimo de 0,5 mm a in máximo de 1 mm. Existen escariadores a mano y escariadores a máquina. En un escariador de acabado a mano, se gira un tornillo central que obliga a un cuerpo cónico a ejercer una presión radial que expansiona los dientes. En un escariador de acabado a máquina se tiene un tornillo con cabeza cónica que actúa como expansionador.

Escariadores cónicos y avellanadoresSirven para obtener superficies interiores cónicas o cilíndricas escalonadas. Para lograr este objeto es necesario, primero, efectuar un taladrado preliminar con una broca corriente.Los escariadores cónicos pueden ser:

1. De desbaste.2. De acabado.

Los dientes pueden ser rectos o helicoidales.

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También se construyen avellanadores a 90 y 120º. Estas herramientas tienen la misión de avellanar agujeros practicados previamente con brocas helicoidales corrientes, en una operación independiente. Sin embargo, es posible realizar a la vez el agujereado y avellanado con un escariador especial.

Brocas de centrarPara hacer los agujeros que han de servir de centro para la colocación de una pieza entre los dos contrapuntos de un torno o para iniciar un taladrado se emplean herramientas avellanadotas a 60º.

TEMA 6: LIMADORAS, CEPILLADORAS, MORTAJADORAS Y BROCHADORAS

Operaciones de limado. Característica y aplicaciones. Máquinas limadoras, tipos. Sistemas de accionamiento. Cadena cinemática. Cepilladora y mortajadora. Características y aplicaciones. Movimientos fundamentales. Estudio detallado de las operaciones de limado, cepillado y mortajado. Brochado. Herramientas y tipos de máquinas. Construcción de una brocha y cálculo de esfuerzos que soportan. Tipos de brochados.

LIMADORAS

El limado consiste en arrancar viruta mediante una herramienta monocortante, que se mueve linealmente con movimiento alternativo de vaivén sobre la superficie plana de un cuerpo. La herramienta tiene el movimiento principal, mientras que la pieza tiene el de alimentación. De este modo la pieza, fijada sobre la mesa de la máquina, pasa por debajo de la herramienta a fin de obtener un plano. Por tener las limadoras una carrera limitada (máximo 500 mm, excepcionalmente 1000 mm) admiten la elaboración de piezas de tamaño medio.Se distinguen dos tipos de limadoras:

1. Limadoras mecánicas.2. Limadoras hidráulicas.

Limadoras mecánicasSon las más corrientemente empleadas. Las limadoras, en general, se utilizan para la construcción de utillajes, estampas, etc. Se componen de una bancada, con una par de guías en la parte superior, donde se desliza el carro o carnero. En la cabeza de éste va el carrillo portaherramientas, el cual puede subir o bajar para regular la profundidad de pasada. Se completa con la mesa portapiezas, que puede subir o bajar maniobrando a mano un tornillo.El funcionamiento se obtiene por un motor eléctrico de velocidad constante, montado encima o al lado de la bancada de la máquina. El movimiento es transmitido a los engranajes por medio de un par de poleas acanaladas y correas trapezoidales.

Limadoras hidráulicasEl accionamiento se obtiene mediante aceite a presión. Este sistema presenta las siguientes ventajas:

1. Velocidad constante en las carreras de avance y retroceso; esta última tiene una velocidad mayor a la primera.

2. Paro automático del carnero cuando éste encuentra una resistencia excesiva en el avance.3. Posibilidad de regular la presión de la herramienta por medio de una válvula.4. Posibilidad de regular de modo gradual la velocidad de corte variando el caudal de la bomba.

A estas ventajas se oponen los inconvenientes debidos a la disminución de potencia por pérdida de aceite, o variaciones de viscosidad por variación de la temperatura.

CEPILLADORASEl cepillado o planeado es muy similar al limado, porque consiste en arrancar viruta linealmente de la superficie plana de un cuerpo, con una herramienta monocortante. Sin embargo, en este caso es la pieza la que tiene el movimiento principal, alternativo de ida y vuelta, mientras la herramienta tiene el movimiento de alimentación.Las máquinas cepilladoras se utilizan para la ejecución de superficies planas en piezas de grandes dimensiones. La torre va fijada en un travesaño y es la pieza fijada a la mesa la que pasa alternativamente por debajo de la herramienta, lo que evita la tendencia a inclinarse del carro portaherramientas de una limadora cuando se pone en voladizo. En general, las cepilladoras no se utilizan para la producción de grandes series, debido al tiempo bastante largo que requiere la operación.

Las cepilladoras mecánicas se pueden clasificar, según su forma constructiva, en:1. Cepilladoras de dos montantes (cepillos puente).2. Cepiladoras de un solo montante.

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Cepilladoras de dos montantes o cepillos puenteSon los tipos más utilizados porque ofrecen una gran solidez. Se componen principalmente de una bancada, a los lados de la cual se levantan dos montantes. Sobre la bancada van las guías para el desplazamiento de la mesa. Dicha mesa, que debe llevar la pieza a trabajar, puede desplazarse con movimiento alternativo de avance y retroceso. Los dos montantes llevan también guías laterales para el deslizamiento del travesaño, que puede regularse en altura. A lo largo de dicho travesaño puede deslizarse, a su vez, un carro que lleva el carrillo portaherramientas que realiza el movimiento transversal intermitente, según los desplazamientos proporcionales obtenidos al final de cada carrera de retroceso de la mesa.Lo mismo que en la limadoras, en las cepilladoras el bloque portaherramientas puede oscilar alrededor de un eje para facilitar a la herramienta el movimiento de retroceso de la mesa. El carrillo puede subir o bajar para regular la profundidad de pasada y puede inclinarse un cierto ángulo.

Cepilladoras de un montanteSe emplean para el planeado de superficies de piezas muy grandes que no caben entre los dos montantes de un cepillo puente. Las características de éstas son iguales a las anteriores, salvo que el travesaño, por estar en voladizo, debe ser más robusto, fin de soportar y evitar las vibraciones. Pueden tener, al igual que las anteriores, un solo carro portaherramientas o varios carros.

HERRAMIENTAS PARA CEPILLAR Y LIMARLas herramientas son las mismas que se adoptan para el torno, sin embargo se adopta generalmente la forma “acodada” para el mango para evitar que la herramienta tropiece y se rompa debido al momento flector originado por la reacción de la fuerza de corte. También se pueden aplicar plaquitas de metal duro.

MORTAJADORASEl mortajado consiste en arrancar material linealmente en el interior de un agujero o una cámara. La herramienta se mueve verticalmente con movimiento alternativo de ida y vuelta, por lo tanto, el movimiento fundamental lo tiene la herramienta, mientras que el movimiento de alimentación lo tiene la pieza.El mortajado se emplea para elaboraciones unitarias (construcción de modelos, construcción de utilajes) ya que el procedimiento es largo y caro.

Mortajadoras mecánicasConsta de un montante de fundición que es parte integral de la bancada. En la parte superior va montado el carro o una plataforma inclinable, entre cuyas guías se desliza la placa portaherramienta, la cual tiene movimiento alternativo por estar unida a una biela y ésta a una excéntrica. La mesa portapiezas puede deslizarse sobre un carro, el cual, a su vez, se mueve sobre las guías superiores de un brazo que puede regularse en altura. Dicho brazo se desliza sobre las guías verticales del montante. También pueden estar provistas de de mesa giratoria.

Mortajadoras hidráulicasPresentan importantes ventajas respecto a las mecánicas porque suprimen todos los órganos de transmisión corrientes: correas, engranes, bielas, excéntricas y los respectivos órganos que los soportan. Se obtiene, además, un funcionamiento suave y regular, porque el movimiento alternativo de la herramienta es confiado a un émbolo que se desliza dentro de un cilindro principal. La carrera de trabajo, la alimentación y desacoplamiento de la herramienta son realizadas por mandos hidráulicos mediante un motor acoplado a una bomba de alta presión y de caudal variable que envía el aceite a un grupo distribuidor y después al cilindro de trabajo.Para pequeñas producciones, donde no es conveniente hacer construir una o varias brochas para el rasurado, esta máquina es muy ventajosa.

HERRAMIENTAS PARA MORTAJARLa herramienta para mortajar se diferencia de las demás por la posición del filo de corte respecto al eje del agujero en el que debe operar. La herramienta puede ser también de plaquitas de metal duro, en este caso, el mango puede ser de acero al carbono. Las plaquitas se eligen según las medidas normalizadas y los ángulos de corte y despulla se obtienen de las mismas tablas para herramientas de tornear.

TIEMPOS DE PRODUCCIÓN Y POTENCIA ABSORBIDA (LIMADO, CEPILLADO Y MORTAJADO)

Tiempo de máquina: T M = c

a⋅n

Tiempo total de máquina: T MT =m⋅T M

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Donde c = ancho de la pieza (mm)a = avance (mm/carrera)n = número de carreras completas por minutom = número de pasadas

Potencia máxima absorbida: Na=

v ( P+Q⋅f )η

Donde P = fuerza de desgarro total (P=q⋅σS )Q = Peso de la pieza en trabajo o del carrov = Velocidad de trabajof = Coeficiente de rozamiento entre la mesa y guías del banco (cepilladoras) o entre el carnero y guías

(limadoras)η = rendimiento de la máquina

BROCHADORASLa operación de brochado consiste en arrancar linealmente y progresivamente la viruta de una superficie de un cuerpo mediante una sucesión ordenada de filos de corte; la herramienta especial que se utiliza para tal fin se llama brocha. El brochado puede ser interior, si la herramienta opera dentro de un agujero pasante (para transformar el perfil), o exterior, si la herramienta opera sobre una superficie abierta. Las brochadoras pueden ser de accionamiento mecánico o hidráulico y pueden construirse de modo que actúen a sobre la herramienta a compresión o a tracción. En el primer caso, las máquinas son casi siempre verticales, mientras que en el segundo, pueden ser también horizontales.

Brochadoras para interioresLas máquinas más comunes tienen el husillo dispuesto según un eje horizontal. Con el brochado interior se pueden hacer uno o dos chaveteros en agujeros redondos o bien transformar el perfil de un agujero redondo a acanalado, estriado, cuadrado, hexagonal, etc.El mandril de la máquina que sujeta la brocha se mueve linealmente, obligando a la herramienta a pasar por el agujero practicado anteriormente en la pieza. La presión debida al arranque de material es soportada por la mesa que va solidaria a la bancada de la máquina. El mandril de tracción que mueve la brocha puede ser de accionamiento mecánico o hidráulico.El sistema de brocha a tracción se usa siempre que sea indispensable el empleo de brochas largas, que arrancan, en consecuencia, mucho material. El sistema a compresión, en cambio, es usado para las brochas muy cortas, utilizadas para calibrar agujeros practicados anteriormente. Las brochas largas se romperían rápidamente por pandeo.

Brochadoras mecánicas horizontales para interioresEl mandril es accionado por un casquillo roscado interiormente con rosca trapezoidal. El casquillo se hace girar por medio de un tornillo sin fin y rueda helicoidal y por medio de un sistema de ruedas dentadas que constituyen el cambio de velocidades.Con máquinas o utillajes especiales es posible realizar brochados helicoidales, en este caso el mandril portabrochas, mientras se traslada axialmente, es dotado de un movimiento rotativo.En cualquier tipo de brochadora mecánica el mandril se para automáticamente al final de cada carrera.

Brochadoras hidráulicas horizontales para interioresEl avance del mandril es producido por un émbolo de ajuste perfecto, que se desliza en un cilindro en el que afluye, con una cierta presión, el líquido impulsado por la bomba.Las ventajas que ofrecen las brochadoras hidráulicas respecto de las mecánicas son:

1. Elasticidad en la fuerza de tiro o arrastre del portabrochas; esto es muy ventajoso porque si la herramienta, por un motivo cualquiera, se obstruye en el agujero, en lugar de romperse, para la marcha del mandril.

2. Simplificación de los órganos (se eliminan los engranajes, tornillo sin fin, rueda helicoidal, etc.).3. Regulación de la velocidad axial de la brocha según una infinita gama de valores.4. Regulación de la fuerza máxima de corte.

Brochadoras hidráulicas verticales para interioresPresentan la ventaja de no hacer influir el peso de la brocha durante la operación.

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Brochadoras de exterioresEstas máquinas también pueden ser construidas con una disposición horizontal o vertical. Sirven para hacer un semiacabado o acabado de perfiles exteriores. Este tipo de brochado, por requerir un tiempo de ejecución muy breve, está disputando el terreno a las fresadoras.El brochado exterior se emplea especialmente en la producción en serie, ya que con varias brochas compuestas se pueden realizar, en muy poco tiempo, perfiles también compuestos.

Brochadoras hidráulicas verticales para exterioresSe componen esencialmente de una bancada, encima de la cual está situada la mesa para el apoyo del utillaje portapieza. El montante está unido con la bancada y lleva en la parte delantera, entre dos guías, el carro porta brochas para trabajos de varios perfiles.


Potencia absorbida efectivamente: Ne=

q⋅σS⋅vη

Tiempo de máquina: T M= c

v

Teniendo en cuenta que v = a = avance de la brocha y c = longitud de la parte dentada de la brocha + longitud de la pieza a trabajar.

BROCHASSon herramientas formadas por una barra que posee una sucesión longitudinal de dientes dispuestos geométricamente respecto a un eje o a un plano y variable diametralmente según una progresión aritmética. La brocha recorre una superficie trabajada previamente, arranca material en un solo sentido de marcha y produce, al final de la carrera, un nuevo perfil.El proyecto de las brochas para interiores se desarrolla determinando ordenadamente los siguientes elementos:

1. Diámetro del agujero inicial.2. Grueso total del material a arrancar.3. Incremento de los dientes.4. Paso de los dientes.5. Perfil de los dientes.6. Número total de los dientes,7. Número de brochas.8. Prueba a la tracción de la sección mínima.9. Elección del tipo de mango.10. Ejecución del dibujo.

1º. Diámetro del agujero inicialEn general, el perfil inicial tiene forma de círculo, cuyo diámetro depende de las dimensiones mínimas interiores del perfil a obtener.

2º. Grueso total del material a arrancarEs un dato del problema, porque el perfil a obtener es fijado con anterioridad.

3º. Incremento de los dientesÉste debe ser tanto más pequeño cuanto mayor sea el grado de dureza del material a trabajar y tanto más grande cuanto mayor sea el diámetro de la brocha. También depende de la calidad del material de la brocha. El incremento se saca, generalmente, de tablas o diagramas estudiados previamente.

4º. Paso de los dientesEn las brochas para agujeros lisos o acanalados el paso viene dado por:

p=1 ,75√l22


Con l = longitud del agujero. Esta fórmula permite calcular en primer término el paso en función de la longitud del agujero, luego se debe redondear el valor para facilitar el cálculo y el trabajo, procurando que l no sea múltiplo de p.El paso de los dientes también puede ser desigual para obtener una superficie más lisa. Con las brochas provistas de dientes de paso uniforme se puede comprobar el defecto de una variación rítmica del esfuerzo de tracción cada vez que la línea perimetral del filo de corte entra bruscamente en contacto con la pieza, o se separa de ella.El paso de los dientes de las brochas para ranuras viene dado por:

p=1 ,35√l

5º. Perfil de los dientesEl perfil de los dientes viene tabulado según el tipo de material.Para obtener una superficie lisa y un buen calibrado final del agujero se añaden varios dientes “de acabado” sin ningún incremento. Se adopta también, para alcanzar mayor precisión, el disminuir el incremento de los dientes hacia el final de la pasada, a fin de reducir la presión radial, permitiendo al material comprimirse alrededor del agujero y escaparse del corte durante el paso de la brocha.

6º. Número total de dientesEl número total de dientes está en función del espesor del material a arrancar y del incremento de los dientes.

N=diámetro final−diaámetro inicialincremento diametral

La parte cónica es prolongada en un pequeño trozo cilíndrico, o sea sin incremento, para obtener el calibrado final. Dicho trozo está compuesto por aproximadamente 5 aristas de corte.La longitud máxima de la parte que corta de la brocha no debe pasar los 800 mm aproximadamente, ya que, además de producir dificultades para el temple, no podría estar contenida en la carrera de la brochadora.

7º. Número de brochasEn el caso de que el número de dientes fuera elevado y diese una longitud total exagerada, se procederá a construir dos o tres brochas de longitud a ser posible igual y de modo que una sea continuación de la otra.

8º. Prueba a la tracción de la sección mínimaSe debe asegurar que la sección mínima pueda resistir la fuerza máxima debida al arranque de viruta.La fuerza total de corte P y la resistencia de la sección mínima Q son:

P=prΔ2

σs n

Q=Aσ t

Donde n = número de dientes en trabajo,σs = fuerza específica de desgarro del material,pr = perímetro en contacto,Δ = incremento sobre el diámetro,A = área de la sección mínima de la brocha, yσt = coeficiente admisible a la tracción del material de la brocha.

Se debe verificar que Q ≥ P.

9º. Elección del tipo de mangoLa elección debe hacerse en relación a la forma y a las dimensiones del tronco. Un tronco redondo permite un mango con ojal o bien un mango con dos planos fresados. Para las brochas planas se usan mangos con ojal, entallado o con agujero.

10º. Ejecución del dibujoUna vez definido todos los elementos anteriores se procede a hacer el dibujo de la brocha, con todos los detalles y, de ser necesario, con escala ampliada.

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TEMA 7: ROSCADORAS Y SIERRAS

Descripción de la operación de roscado. Tipos de roscados. Herramientas para roscar. Máquinas roscadoras, tipos y aplicaciones. Cabezales roscadores. Sierras para corte de metales, clasificación. Tipos de corte. Herramientas empleadas en la operación y selección de las mismas.

MÁQUINAS ASERRADORAS

Las máquinas aserradoras cortan el metal en frío y reciben la denominación según la forma de la herramienta. Se tienen las siguientes máquinas:

1. Sierras alternativas.2. Sierras de disco (circulares).3. Sierras de cinta.

Las máquinas más usadas son las lentas, es decir, las que trabajan a bajas velocidades de corte. Las sierras de corte alternativo pueden considerarse como las menos rentables.

Sierras de discoOfrecen la posibilidad de cortar barras metálicas mediante las sierras circulares. El movimiento fundamental y el de alimentación (avance) lo tiene la herramienta, que gira alrededor de su eje y avanza transversalmente hacia la barra a cortar.La máquina se compone de una bancada, sobre la cual puede deslizarse el cabezal portasierra. Sobre la parte delantera de la bancada va emplazado el dispositivo de apoyo de la pieza. Más atrás, en correspondencia con este último, está el montante que lleva la mordaza, que es desplazada por acción de un husillo y volante a mano. La sujeción se produce por presión de aceite.En el interior de la máquina se encuentra el motor de accionamiento del árbol portasierra, el cambio de velocidades para la variación del número de revoluciones y el dispositivo para el avance del cabezal.El ciclo automático se desarrolla en el siguiente orden:

1. Bloqueo de la barra con la mordaza.2. Acercamiento rápido del cabezal portasierra.3. Avance normal de pasada.4. Retorno rápido del cabezal portasierra.5. Paro del cabezal.6. Desbloqueo de la barra.

Existen máquinas aserradoras que llevan un dispositivo para la alimentación automática de la barra a cortar.

Sierras de cintaEl corte se realiza a través de una hoja continua en circuito cerrado. Dicha hoja de sierra va tensada entre dos volantes y guiadas por rodillos. A pesar del poco espesor de la hoja (0,8 a 1 mm), ésta permanece perfectamente rígida en la zona de corte.Las ventajas que presentan estas máquinas con respecto especialmente a las de movimiento alternativo, son las siguientes:

1. Eliminación del tiempo pasivo de retorno de la hoja.2. Eliminación del desgaste debido al calentamiento, ya que la cinta, al ser de una longitud de casi 13 veces el

diámetro máximo de corte, recorre una gran parte en zona de reposo y se enfría.3. Reducción del material convertido en viruta.4. Facilidad de descarga de la viruta.

Estas maquinas se componen esencialmente de una bancada sobre la cual van montadas las garras neumáticas y los rodillos de deslizamiento de la barra. En el interior de la bancada va montada la instalación hidroneumática para los distintos mandos. En la misma caja va insertado, en un extremo, el arco portahoja.

SIERRAS

Sierras circularesEstas herramientas, dada su función de arrancar el material por medio de una sucesión de dientes de corte dispuestos en la periferia del disco, pueden considerarse como fresas de poco grueso (en relación a su diámetro).Las sierras circulares pueden dividirse en dos tipos:

1. Tipo integral.2. Tipo de sectores insertados.

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Las sierras circulares integrales se construyen de diámetro de 20 a 315 mm, con gruesos de 0,2 a 6 mm. A fin de que los dientes estén triscados como los de las hojas de sierra, se adelgazan de la periferia hacia el centro.El afilado debe hacerse sobre el dorso de cada diente. Para esta operación se emplean máquinas especiales, provistas de un divisor automático que permite el giro de la herramienta en fracciones de vuelta, para presentar cada diente a la muela, la cual, a su vez, recibe un movimiento alternativo para el perfilado.Según la clase material se requieren dentados con pasos adecuados. Normalmente se adoptan cuatro graduaciones (las cuales están tabuladas):

1. Dentado fino: especialmente para cortar chapas delgadas y practicar entalles poco profundos.2. Dentado medio: para trabajos de carácter general, para cortes de profundidad media sobre materiales

diversos.3. Dentado basto: para la ejecución de cortes profundos, también sobre materiales duros y tenaces y para

entallas poco profundas, practicadas sobre materiales de escasa dureza (como las aleaciones de cobre).4. Dentado entrado: especialmente para trabajar las aleaciones de aluminio y magnesio.

Las sierras circulares de sectores insertados están constituidas por un disco de chapa (de acero especial tratado), en cuya periferia están dispuestos una serie de sectores dentados (de acero extra rápido). Dichos sectores van remachados y fijados sobre el disco, de modo que puedan soportar el esfuerzo tangencial que se produce durante el tronzado.El número de dientes y, por lo tanto, también el paso, varían según el tipo de material a arrancar y según la forma. La elección puede hacerse refiriéndose al número de dientes por sector según la siguiente clasificación:

1. Dentado entrado: 3 dientes por sector, para grandes barras, de sección cuadrada o redonda.2. Dentado basto normal: 4 a 5 dientes por sector, para barras de tamaño medio y perfiles especiales.3. Dentado semifino: 6 a 8 dientes por sector, para perfiles laminados llenos, de pequeño diámetro y perfiles

de espesor medio.4. Dentado fino: 10 a 12 dientes por sector, para chapas, tubos y perfiles delgados.

Cada sierra, cuyo diámetro puede ser de 260 a 1500 mm, tiene un número correspondiente de pares de sectores (de 12 a 36). Cada sector puede utilizarse, mediante sucesivos afilados, hasta la reducción diametral de 40 a 60 mm.

ROSCADORAS

Las roscadoras son máquinas-herramientas que tienen por objeto la ejecución de una rosca a lo largo de una superficie cilíndrica lisa. La operación se llama roscado o fileteado. El filete es una espiral de paso uniforme y regular de material en relieve, que se desarrolla alrededor de un cilindro. Se distinguen dos categorías de superficies cilíndricas roscadas:

1. Superficies roscadas interiormente.2. Superficies roscadas exteriormente.

Las superficies cilíndricas interiores se pueden roscar atornillando forzadamente, según el sentido de la rosca, una herramienta especial llamada macho de roscar. El roscado de superficies cilíndricas interiores o exteriores se puede obtener también con otro tipo de herramientas llamada fresa múltiple de roscar.Dichas máquinas se utilizan para el roscado de piezas de gran diámetro, mientras que las de pequeño diámetro se pueden roscar con:

1. Machos (para roscas interiores).2. Hileras o cojinetes de roscar (para roscas exteriores).3. Peines de las terrajas o cabezales para roscar, automáticos (para el roscado exterior en los tonos

automáticos o semiautomáticos).4. Peines o rodillos de laminar (para roscas exteriores en espárragos, tornillos, prisioneros).

Las máquinas que se pueden emplear son las siguientes:1. Roscadoras (donde se aplican los machos de roscar).2. Fresadoras para roscas (donde se aplican las fresas múltiples para roscar).3. Tornos de roscar (donde se aplican las herramientas de un solo corte).4. Laminadoras de roscas (donde se aplican los peines o rodillos para la rodadura).5. Rectificadoras de roscar (donde se aplican las muelas).

El fileteado se puede obtener también en los tornos paralelos corrientes.

RoscadorasSon máquinas que tienen por objeto realizar el roscado mediante machos de roscar en agujeros de pequeño diámetro. La roscadora es muy parecida a una taladradora de columna. Se distingue por llevar en el cabezal u dispositivo de inversión del husillo al final de su recorrido, por lo que el macho de roscar, una vez construida la rosca, recorre de nuevo, en sentido contrario, la espiral por él ejecutada.

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Fresadoras para roscasEl fresado de una ranura helicoidal, operación empleada en la ejecución de un filete, ha nacido de la necesidad de poder trabajar sobre superficies cilíndricas de gran diámetro. El principio consiste en hacer girar, alrededor de su eje, una fresa múltiple de roscar (herramienta circular con una serie de ranuras y resaltes cilíndricos que no son helicoidales), la cual ataca tangencialmente a la pieza cilíndrica que gira y arranca la viruta, ranurando helicoidalmente el cilindro en toda la longitud de la fresa. Esta última, mientras gira arrancando la viruta, avanza axialmente un paso de los resaltes de la fresa por cada vuelta de la pieza. Las roscas no pueden ser demasiado largas, porque las fresas no permiten trabajar en repetición.Una fresadora para roscas está compuesta por una bancada de fundición, sobre la cual va montado, a la izquierda, el cabezal portapieza que se desplaza transversalmente sobre un carro, de modo que puede regularse la posición exacta de la pieza respecto a la fresa (en relación al diámetro de la pieza, diámetro de la fresa y profundidad de la rosca). El mismo cabezal permite la aplicación de un plato universal de tres garras o un contrapunto. A la derecha de la máquina va montado el cabezal portafresa, que se desliza longitudinalmente sobre guías. Mientras el husillo del cabezal portapieza gira lentamente alrededor de su eje, para dar tiempo a la fresa de arrancar la viruta de la pieza montada en el plato, el cabezal portafresa avanza axialmente 1 paso y 1/6. El husillo portapieza, en su giro, está vinculado al husillo portafresa en el avance axial. Dicho avance es regulado por un patrón intercambiable.

Tornos para roscarEstas máquinas tienen solamente por objeto roscar con herramientas de un solo corte. La bancada de un torno para roscar contiene todos los órganos necesarios para el funcionamiento de la máquina: el motor con variador, el dispositivo para el giro en los dos sentidos del husillo, la bomba para la lubricación forzada de todos los órganos de giro, la instalación eléctrica, el dispositivo para la separación y paro al final del roscado, la electrobomba y el depósito para el líquido refrigerante. El cabezal forma una sola pieza con la bancada. Contiene el husillo, movido por una polea acanalada y correas en V, enlazado a un motor eléctrico. El carro móvil lleva los mandos para la separación de la herramienta al final de la carrera, para el retroceso axial al punto de partida, para el avance radial, para la repetición de la rosca en las siguientes pasadas y para fijar el número de éstas; lleva además el dispositivo para el paro automático en el roscado convenido. El ciclo es completamente automático.Con estas máquinas se pueden hacer roscas de varias entradas y roscas sobre superficies cónicas.

Laminadoras de roscasLos tornillos pequeños, espárragos y prisioneros se pueden roscar mediante máquinas basadas en el principio de incidir el material comprimiéndolo sin formación de viruta. El cilindro que debe resacarse es obligado a rodar entre dos peines o quijadas ranuradas de acero templado. Las quijadas se mueven en sentido contrario, comprimiendo fuertemente el cilindro interpuesto. Debido a que las ranuras de las quijadas están inclinadas según el ángulo de la hélice, el cilindro recibe la reproducción de aquéllas. Por cada carrera de los peines se obtiene un tornillo completo.El resultado es muy satisfactorio desde el punto de vista constructivo pero no así desde el punto de vista de la precisión.

Rectificadoras de roscasEl rectificado su utiliza para obtener superficies lisas y de precisión. El carro portamuela de una rectificadora de roscas puede inclinarse un ángulo correspondiente al de la hélice media del cuerpo a rectificar, dicho carro también puede avanzar transversalmente toda la profundidad del filete. La mesa portapieza se mueve longitudinalmente con movimiento alternativo, según un paso preestablecido. Dicho paso se obtiene mediante la aplicación de una determinada combinación de engranajes contenidos en un cabezal situado en el interior de la caja de protección.

HERRAMIENTAS PARA ROSCAR

Machos de roscarSe utilizan para crear roscas en superficies cilíndricas interiores. Están constituidas por un cilindro de acero en cuya superficie se ha practicado helicoidalmente, según un paso constante, uno o varios filetes interrumpidos longitudinalmente por ranuras rectilíneas, o helicoidales, a fin de constituir las aristas cortantes; una superficie inicial cónica, que sirve de guía a la herramienta en el agujero, hace posible la producción gradual de la viruta. La parte roscada va seguida de un mango cilíndrico con el extremo cuadrado para el arrastre.Un macho de roscar, visto desde su sección transversal, se presenta muy similar al de una fresa. Sin embargo, el macho ataca simultáneamente con sus aristas cortantes todo el contorno, gira y avanza axialmente para determinar una superficie cilíndrica roscada que es igual, en sus dimensiones y perfil, a la del macho mismo.La parte de la herramienta efectivamente activa es la inicial, que se denomina entrada. El resto de la parte roscada sirve solamente de guía y actúa como parte pasiva a los efectos de corte.

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Cojinetes de roscarSirven para la ejecución de roscas exteriores. Los cojinetes redondos son herramientas de uso corriente para roscar los tornillos de precisión en las distintas aplicaciones mecánicas. Estos cojinetes, si tienen un corte radial abierto, son elásticos; si no lo tienen, son rígidos. Los cojinetes abiertos permiten la regulación diametral, pero los cojinetes cerrados se prefieren por la mayor seguridad de obtener roscas iguales, limpias y de precisión.

Peines de roscarConstituyen las cuchillas de las terrajas o cabezales automáticos de roscar. Dichos cabezales tienen la característica de abrir los peines al final de la operación activa de roscado, con la ventaja de efectuar un retroceso rápido. Existen dos tipos de peines:

1. Peines radiales.2. Peines tangenciales.

Los peines son generalmente de acero extrarrápido y tienen los dientes rectificados. Su construcción es difícil porque, dada su unión con la terraja, deben resultar perfectamente concéntricos en el montaje. Las aristas de corte, en otros términos, deben hallarse sobre la misma circunferencia del giro del eje. Los beneficios de estos peines son: limitado calentamiento y mínimo desgaste, lo que influye sobre la duración del filo de corte. También se puede lograr una elevada velocidad de corte.

Fresas múltiples de roscarSe puede considerar, desde el punto de vista geométrico, como el resultado conseguido al componer, de una manera compacta, una serie de fresas de disco iguales. El roscado tiene una inclinación en relación al paso de la rosca y al diámetro del cilindro sobre el cual se desarrolla la espiral media. El perfil de la fresa deberá ser igual al perfil normal de la rosca, mientras el eje de la herramienta estará situado normalmente a la tangente del filete medio a ejecutar.Existen dos tipos de fresas múltiples de roscar:

1. Fresas huecas.2. Fresas de vástago.

TEMA 8: MECANIZADOS CON ABRASIVOS

Características de la operación. Máquinas empleadas. Muelas abrasivas, tipos y constitución. Clasificación de los abrasivos y de los aglomerantes. Normas correspondientes. Principales aplicaciones. Operaciones de rectificado. Máquinas rectificadoras: descripción y clasificación. Estudio detallado de las operaciones.

RECTIFICADORAS

El rectificado se utiliza para corregir las irregularidades de carácter geométrico que inevitablemente se producen durante las operaciones precedentes (de tratamiento térmico o de máquinas herramientas) como excentricidad de una pieza, rugosidad de la superficie, etc. También es posible pulir y llevar las dimensiones de una pieza al orden de las milésimas de milímetro.Por los fines perseguidos con el rectificado se entrevé la necesidad de emplear como medio de arrancar el material los abrasivos, cuyas herramientas fabricadas con estos materiales se las conoce con el nombre de muelas. A estas muelas las podemos fabricar según diferentes perfiles y dimensiones (normalizadas según tablas), según el tipo de grano (muy grueso, grueso, medio, fino, muy fino, polvo) y el aglomerante empleado (cerámico, de silicato, goma laca, goma vulcanizada, de resinas sintéticas, etc.) El aglomerante o cemento, que lleva conjuntamente los granos de abrasivos, da la forma y consistencia a la muela (DUREZA).

Las rectificadoras pueden dividirse en:1. Rectificadoras de exteriores.2. Rectificadoras de interiores.3. Rectificadoras universales.4. Rectificadoras sin centros.5. Rectificadoras verticales.6. Rectificadoras horizontales.7. Rectificadoras especiales.

Rectificadoras universales

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Por sus excelentes aplicaciones son máquinas usadas también en las fabricaciones en serie. Con las rectificadoras universales pueden efectuarse las siguientes operaciones: Las cuales las detallaremos a continuación:

1. Rectificado exterior de superficies cilíndricas.2. Rectificado exterior de superficies cónicas.3. Rectificado interior de superficies cilíndricas.4. Rectificado interior de superficies cónicas.

En todos los casos la pieza tiene el movimiento principal de rotación y el movimiento de alimentación o avance (según una traslación longitudinal alternada de ida y vuelta). La muela, en cambio, gira velozmente alrededor de su eje para poder arrancar uniformemente la viruta sobre toda la superficie exterior o interior de la pieza que está girando.Una rectificadora universal hidráulica se compone esencialmente de una bancada o bastidor que contienen la planta hidráulica. En el exterior, delante de la máquina, va montado el cuadro de mandos, en la parte superior lleva dos guías longitudinales para el deslizamiento de la base de la mesa. Dicha mesa puede girar más o menos 10º sobre el plano inferior. Se completa la máquina con el cabezal portapieza y el cabezal portamuela.

Mediante la aplicación de un dispositivo especial, la rectificadora universal se puede utilizar también para rectificar levas.

Rectificadoras sin centrosMuchas piezas de forma sencilla, o de pequeño diámetro, no se prestan al rectificado corriente. En efecto, una pieza cilíndrica larga y delgada, si se centra sobre los contrapuntos de una rectificadora normal, tiende a curvarse por la presión ejercida con la muela durante la pasada; en cambio, una pieza corta hace difícil el trabajo sobre centros porque teniendo que aproximar mucho los dos contrapuntos, queda poco espacio útil para los movimientos.En estos casos especiales se adopta mucho el sistema de rectificado sin centro, ya que no requiere el empleo de órganos de fijación y centrado axial con los contrapuntos.El trabajo resulta más sencillo y más práctico, aunque, en general, de menor precisión.El rectificado sin centros se ejecuta en máquinas especiales, conocidas con el nombre centreless, están constituidas según el principio de sostener la pieza mediante una regla de acero extraduro. La muela operadora, que actúa como una rectificadora normal para superficies cilíndricas exteriores, gira a gran velocidad y comprime la pieza rectificándola. Ésta gira sobre sí misma por el frotamiento originado con la muela conducida. Para obtener un buen rectificado, la pieza debe encontrarse constantemente tangente a las superficies de los tres elementos (muela operadora, muela conducida y regla).Los ejes de las muelas no son paralelos, sino que forman un pequeño ángulo (de 1 a 3º) lo cual da a la pieza un movimiento automático de avance.La muela conducida para permitir el avance de la pieza puede no ser cilíndrica sino mas bien hiperboloide de revolución, tiene el grano mas grueso y gira a una velocidad inferior respecto a la muela operadora, en relación también al diámetro del cilindro a rectificar, material a trabajar y grado de acabado requerido.Estas rectificadoras están indicadas para trabajos en grandes series. Se pueden rectificar pernos, casquillos, rodillos, anillos, etc.; están excluidos los elementos excéntricos y todos aquellos que no estén equilibrados respecto al eje.METODOS DE TRABAJO: con esta rectificadora, se puede rectificar además de las superficies cilíndricas sencilla de un solo diámetro, también superficies cilíndricas de varios diámetros, cónicas y superficies de forma. Para ello es necesario un utilaje especial que incluye también un expulsor.

Rectificadoras verticalesSirven para el rectificado de superficies planas muy grandes. Toman esta denominación por la posición del eje de la muela. La herramienta que se utiliza es la muela de copa, la cual tiene el movimiento principal de giro y la pieza, fijada en la mesa, tiene el movimiento alternado de vaivén.En las rectificadoras verticales con mesa giratoria la mesa portapiezas es circular y la sujeción de la pieza se realiza electromagnéticamente. Sobre la mesa pueden colocarse varias piezas iguales y rectificarlas simultáneamente.La rectificadora vertical de ciclo automático, con mesa giratoria, puede desarrollar una sucesión ordenada de fases una vez puesta en marcha.

Rectificadoras frontalesToman esta denominación porque tiene el eje de rotación del husillo portamuela horizontal. Generalmente se aplican las muelas de discos o planas, a fin de poder efectuar el rectificado de entallas y árboles ranurados. Se pueden, además, rectificar superficies planas utilizando muelas de acción periférica.En este caso la muela gira con un movimiento de rotación y la mesa tiene un movimiento alternativo de ida y vuelta a fin de hacer pasar tangencialmente o de lado a la muela en movimiento toda la superficie de la pieza a rectificar.Otras rectificadoras frontales, en vez de poseer una mesa de traslación longitudinal, se construyen con una mesa o plataforma giratoria, según un eje vertical.

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Rectificadoras especialesSe construyen para realizar rectificados de superficies pertenecientes a piezas especiales. Se tienen:

1. Rectificadoras para árboles de levas.2. Rectificadoras para roscas.3. Rectificadoras para engranajes.4. Rectificadoras para cigüeñales.5. Rectificadoras para cilindros.

BRUÑIDORAS

Cuanto mayor es el grado de acabado de una superficie, tanto mayor es la oposición al rozamiento, a la corrosión y a las tensiones alternadas del material. El bruñido se utiliza para obtener superficies superpulidas, con rugosidades del orden de la micropulgada. Además de mejorar el grado de rozamiento de la pieza y la resistencia a la corrosión, el bruñido, al arrancar la película de material, pone al descubierto el material “sano”, libre de tensiones superficiales.El bruñido consiste en frotar repetidamente una piedra abrasiva de grano muy fino sobre la superficie de un cuerpo. Se puede aplicar a superficies exteriores e interiores, como así también a superficies planas.

AFILADORAS

El afilado se utiliza para crear por primera vez o regenerar las aristas de corte de una herramienta. Estas herramientas se pueden clasificar como:

1. Herramientas de un solo corte (para torno, mandrinadora, limadora, cepilladora, mortajadora, etc.).2. Herramientas circulares de múltiples filos de corte (escariadores, fresas, etc.).3. Brocas helicoidales, brocas para cañones, etc.4. Brochas.

Afiladoras para herramientas monocortantesLas afiladoras más sencillas son las que carecen de portapieza, constituidas por un soporte que lleva una muela que gira de arriba hacia abajo. La perfección del afilado depende de la habilidad del operario que maneja manualmente la máquina. Las afiladoras más racionales son las que admiten el afilado montando la herramienta sobre un soporte móvil, de modo que pueda disponerse la cara a rectificar según la inclinación correcta respecto a la superficie de la muela.

Afiladoras universalesSe utilizan para afilar fresas y escariadores. La muela, para esta operación, debe tener un diámetro tal que no destruya con sus cantos el filo que ella misma produce. Para reducir lo más posible la formación de rebabas es aconsejable hacer girar la herramienta contra el filo de corte. Es conveniente realizar el afilado en dos tiempos: desbaste y acabado.Con la misma afiladora universal se pueden afilar las brochas, aunque también existen rectificadoras especiales para ello.

Afiladoras para brocas helicoidalesPara que una broca helicoidal arranque bien el material es necesario que las aristas de corte del conoide sean simétricas respecto al eje de la broca, si trabajase una sola, el agujero se desviaría. También es necesario que el ángulo de dichas aristas resulte de 118º a 136º y que cada una de las dos caras conoidales presente la despulla deseada. Por estas particularidades se construyen máquinas especiales para el afilado de las brocas.

MUELAS

Las muelas son consideradas como herramientas policortantes, cuyas cuchillas numerosas y protegidas están constituidas por numerosos granos abrasivos que arrancan el material en pequeña cantidad. Se utilizan en las operaciones de desbaste, rectificado, bruñido y afilado.Para elegir las condiciones de trabajo se debe considerar:

1. La calidad del abrasivo (en función de la calidad y dureza del material a trabajar).2. El tamaño de grano (en función del grado de pulido que se desea obtener).3. El tipo de aglomerante.4. La velocidad de la muela.5. La velocidad de la pieza.

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6. La profundidad de pasada.7. La velocidad de avance lateral.8. La clase y cantidad del líquido refrigerante.

Las muelas, sean de origen natural o artificial, están constituidas por dos elementos:1. El abrasivo.2. El cemento o aglomerante.

El abrasivo es la parte activa de la muela; está constituido por una multitud de granos duros que tienen la función de arrancar el material que se le presenta.El cemento o aglomerante es la parte pasiva de la muela, que es necesario para poder mantener unidos los granos abrasivos y ofrecer la posibilidad de resistir la presión necesaria para la producción de viruta. El aglomerante debe poseer también la característica de dejar escapar los granos desgastados y presentar otros nuevos y activos.

Tipos de abrasivosLos abrasivos pueden ser naturales o artificiales. Entre los naturales están:

1. El cuarzo, el gres, la sílice y la arena, muy similares entre sí, compuestos casi siempre de óxido de silicio (SiO2).

2. El esmeril, corindón, granado, a base de sesquióxido de aluminio (Al2O3).3. El diamante.

Los abrasivos artificiales pueden ser a base de:1. Sesquióxido de aluminio, llamado alundum.2. Carburo de silicio (SiC), llamado carborundum, crystolon o korundum.3. Carburo de boro, llamado diamante negro o Norbide.4. Diamante (Neven).

Granos y polvosEl grano de los abrasivos se indica con un número relacionado con el tamaño de los mismos, que pasan a través de un tamiz determinado. El número del abrasivo corresponde al número de hilos de la malla (que constituye el tamiz) existentes en un cuadrado de 1 pulgada de lado. Por ejemplo, un grano del número 40 significa que pasa a través de un tamiz que tiene 40 x 40 = 1600 agujeros por pulgada cuadrada.Los granos más finos, que al llegar a un punto determinado pasan a ser un polvo impalpable, se separan por decantación en agua. Su clasificación se hace introduciendo los polvos en un recipiente lleno de agua; después de haber agitado la mezcla se dejan reposar n minutos. Seguidamente se extrae el agua de la parte superior a través de un agujero a la mitad del recipiente y se la deja sedimentar y evaporar. El polvo mantenido en suspensión, que luego se deposita, constituye el polvo de n minutos. Los polvos de n = 1 minuto corresponden, aproximadamente, al número 200 del tamiz.

Tipos de aglutinantes, cementos o aglomerantesLos granos abrasivos deben estar unidos por medio de un aglomerante que al mismo tiempo da consistencia a la muela. Se usan los siguientes aglomerantes:

1. Aglomerante cerámico. Está formado por arcilla y algunos fundentes vitrificables, El aglomerante se mezcla juntamente con agua y los granos abrasivos. Son porosas, muy mordientes y homogéneas; son sensibles a los ácidos, gas, agua, calor y aceite. Las desventajas: son poco elásticos y por ser muy frágiles no se pueden hacer muelas muy delgadas. Pueden trabajar en húmedo o en seco.

2. Aglomerante al silicato. Está constituido en esencia por silicato de sosa líquido, mezclado con un poco de arcilla y con adecuada dosis de abrasivo. Son de fácil fabricación y pueden construirse de gran diámetro, sin embargo, poseen poca porosidad, ninguna elasticidad y dureza limitada. Trabajan preferentemente en seco y son indicados en los casos donde sea necesario evitar el calentamiento de la pieza. Se resienten con el calor y desgastan con el agua.

3. Aglomerante elástico. Son a base de goma laca, resina sintética o goma su fabricación es aún más sencilla y se construyen con espesores muy finos, admitiendo grandes velocidades tangenciales.

Dureza de las muelasLa dureza de las muelas se entiende como la tenacidad del aglomerante, o sea la capacidad de retener los granos de abrasivo. Se presenta mediante letras o números.

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