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Universidad Nacional Experimental de Guayana
Vicerrectorado académico
Proyecto de Carrera: ingeniería industrial
Asignatura: Procesos de manufactura
Puerto Ordaz, 15 de junio del 2010
Profesora: Ana María Contreras
Integrantes: Plaza Luis 19.079.569
Ytriago Manuel 19.940.298
Hernández José 18.901.069
Salazar Rossman 18.665.348
RReedduucccciióónn ddee MMaassaa
Introducción.
La mayoría de los procesos tradicionales de maquinado quitan material
formando virutas, No obstante, hablaremos de la reducción de masa dado que
el uso de procesos avanzados de maquinado ofrece mayores ventajas técnicas
y económicas que los convencionales, se procederá a describir los métodos
avanzados más importantes utilizados en la actualidad:
• Maquinado: Definición.
• Cortes: Tipos de cortes.
• Fuerzas de corte.
• Virutas: Tipos y eliminación.
• Fluidos de corte.
• Herramientas de Corte: Tipos, materiales y vida útil.
• Calidad superficial.
• Materiales de trabajo: maquinabilidad, materiales maquinables.
• Procesos de corte: formado y generación.
• Maquinado de un solo punto.
• Maquinado de múltiples puntos.
• Producción de engranajes.
Maquinado.
Maquinado es un proceso de manufactura en el que una herramienta de
corte se utiliza para remover el exceso de material de una pieza de forma que
el material que quede tenga la forma deseada.
El maquinado tiene como objetivo generar la forma de la pieza de trabajo
partiendo de un cuerpo sólido, o mejorar las tolerancias y el acabado superficial
de una pieza de trabajo previamente formada, al retirar el material en exceso
en forma de virutas. El maquinado es capaz de crear configuraciones
geométricas, tolerancias y acabados superficiales a menudo no obtenibles por
cualquier otra técnica.
Proceso de corte de metal.
La variedad de los procesos de corte de metal es muy amplia; sin
embargo, es posible idealizar el proceso de la remoción de viruta.
Los procesos requieren el uso de una cuchilla para remover el material. Aquí
presentamos ejemplos de algunos procesos de corte:
• Torneado.
• Perforado o taladrado.
• Fresado.
• Cepillado.
Tipos de cortes. Existen dos clasificaciones básicas para los tipos de corte:
1. Corte ortogonal: Es aquel donde el filo de corte de la herramienta es recto
y perpendicular a la dirección del movimiento. En el corte ortogonal tenemos
un corte ortogonal ideal y un corte ortogonal realista.
Fuerzas en el corte ortogonal: Al producirse el corte es necesario el desprendimiento de viruta y como
consecuencia de éste la rotura de parte del material; este material opone una
resistencia a la rotura que es necesario vencer para poder realizar el trabajo.
Su conocimiento es muy importante para calcular la potencia en el mecanizado.
Sin embargo, el cálculo analítico no es fácil a causa de los numerosos factores
que intervienen.
Fuerzas externas que actúan en el portaherramienta: En el corte ortogonal
hay dos fuerzas, una fuerza de corte que se ejerce en dirección del corte,
paralela a la superficie de la pieza de trabajo; y otra fuerza de empuje que
actúa perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo que es necesaria para
mantener la herramienta de corte.
Fuerzas que actúan sobre la herramienta: Aquí se considera una fuerza
resultante, que está compuesta por una fuerza normal que se ejerce
perpendicularmente a la cara de la herramienta, y la fuerza de fricción, que
actúa a lo largo de la cara.
Fuerzas que actúan sobre el material: Aquí hay una fuerza resultante que se
descompone en una fuerza cortante que actúa en el plano de corte, y una
fuerza de compresión que ejerce una presión hidrostática sobre el material
cortado.
2. Corte oblicuo: En este corte la viruta se curva en forma helicoidal en vez
de espiral y se retira más fácilmente de la zona de trabajo.
Virutas. La viruta es un fragmento de material residual con forma de lámina
curvada o espiral que es extraído mediante un cepillo u otras herramientas,
tales como brocas, al realizar trabajos de cepillado, desbastado o perforación,
sobre madera o metales. Se suele considerar un residuo de las industrias
madereras o del metal; no obstante tiene variadas aplicaciones.
Tipos de virutas.
En general, es posible diferenciar inicialmente tres tipos de viruta:
Viruta Continua: Este tipo de viruta, el cual representa el corte de la mayoría
de materiales dúctiles que permiten al corte tener lugar sin fractura, es
producido por velocidades de corte relativamente altas, grandes ángulos de
ataque (entre 10º y 30º) y poca fricción entre la viruta y la cara de
la herramienta. Las virutas continuas y largas pueden ser difíciles de manejar y
en consecuencia la herramienta debe contar con un rompevirutas que retuerce
la viruta y la quiebra en tramos cortos.
Viruta Ondulada: Este tipo presenta variaciones casi senoidales en el espesor,
que normalmente están relacionados con el catañeo (vibración). Atribuible a
cambios periódicos en las fuerzas de corte. Como en todas las máquinas, las
fuerzas impuestas causan deflexiones elásticas de la pieza de trabajo, de la
herramienta, del portaherramienta y de la máquina herramienta. Cuales quiera
variaciones en la fuerzas resultan en una ondulación visible y mesurable de la
superficie maquinada.
Viruta Segmentada: presentan una ondulación parecida a los dientes de una
sierra. Las secciones gruesas solo se deforman ligeramente y se unen
mediante varias secciones más delgadas, severamente rasgadas.
Eliminación de viruta.
Con la elevación de la tasa de remoción de metal, se producen grandes
cantidades de virutas que deben removerse efectivamente. Hay pocos
problemas con las virutas cortas que se producen en el corte de materiales de
maquinado libre. La viruta es difícil remover, puede tapar la zona de trabajo,
puede enredarse sobre la pieza de trabajo o sobre la herramienta, y presentar
peligros para las herramientas, la máquina y el operador.
Para de la viruta existen los rompedores de virutas que son una solución
parcial. Algunos de estos rompedores se diseñan para causar que la viruta se
rompa en longitudes más cortas o que al menos no se curve en rollos
apretados que se rompen frecuentemente. Estos rompedores reducen, la
fuerza de corte, la temperatura y el desgaste.
Se pueden incorporar un rompedor de virutas en la herramienta de corte
dándole una curvatura a la cara de ataque, lejos del filo de corte.
Los rompedores de viruta del tipo surco son típicos de los insertos; actualmente
incorporan almohadillas y protuberancias diseñadas para desviar la viruta.
También podemos emplear los rompedores de viruta tipo obstrucción que son
rompedores alternativos que se colocan separados en la cara de ataque
Fluidos de Cortes (Refrigerantes).
Para mejorar las condiciones durante el proceso de maquinado, se utiliza un
fluido que baña el área en donde se está efectuando el corte. Los objetivos
principales de éste fluido son:
• Ayudar a la disipación del calor generado.
• Lubricar los elementos que intervienen, en el corte para evitar la pérdida
la herramienta.
• Reducir la energía necesaria para efectuar el corte
• Proteger a la pieza contra la oxidación, y la corrosión.
• Arrastrar las partículas del material (medio de limpieza).
• Mejorar el acabado superficial.
Las propiedades esenciales que los líquidos de corte deben poseer son los
siguientes:
• Poder de enfriamiento: Un fluido de corte reduce la temperatura de la
viruta a medida que deja la zona secundaria de corte, y enfría la pieza
de trabajo.
• 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.
• Remoción de la viruta: los fluidos empleados en el corte cumplen una
función adicional y algunas veces extremadamente importante: retiran
las virutas se trasladan a través de bandas transportadoras o mediante
vacío.
Al seleccionar los fluidos de corte, se aplican muchas de las consideraciones
relacionadas con los fluidos para trabajo de metales. Los fluidos de corte se
clasifican en dos categorías principales:
• Los aceites empleados en el corte consisten en aceites minerales con
aditivos apropiados; se usa mayormente a velocidades bajas y con
herramientas de acero de alta velocidad (HSS).
• Los fluidos con base de agua (acuosos):
Pueden ser emulsiones: aceites dispersos en agua con la ayuda de
sustancias tensoactivas.
Fluidos semisintéticos: también llamados semiquímicos o emulsiones
químicas, en las que se emplean grandes cantidades de agentes
tensoactivos para reducir el tamaño de las partículas del aceite hasta el
punto donde el fluido se vuelve translucido o trasparente.
Fluidos sintéticos: también llamados fluidos químicos, que no
contienen aceite, solo agentes humectantes solubles en agua,
inhibidores de corrosión y sales.
Aplicación de los fluidos de corte.
Existen varios métodos para la aplicación de los fluidos de corte y son los
siguientes:
• Aplicación manual: se aplica un por medio de una aceitera de presión o
en forma de una pasta para las operaciones a baja velocidad, aunque no
es aceptable aun en situaciones de trabajo de taller. En ausencia de
enfriamiento, las velocidades de corte son limitadas, y es difícil mantener
limpias las máquinas y la planta.
• Aplicación por inundación: se aplica el fluido con una rapidez de hasta
15 L/min para cada filo accionado simultáneamente por un sistema
recirculante que incorpora filtros. Por conveniencia, la herramienta
normalmente se inunda desde el lado de la viruta, aunque para un mejor
enfriamiento se asegura mediante la aplicación del fluido hacia la
hendidura de alivio. Puede ser necesaria una segunda boquilla para
despejar las virutas en algunas operaciones.
• Herramientas alimentadas con refrigerantes: Hay taladros y otras
herramientas con agujeros a través de su cuerpo, de manera que un
fluido presurizado se pueda bombear a los filos de corte, asegurando el
acceso del fluido y facilitando la remoción de la viruta.
• Atomización de refrigerante: las gotitas de fluido suspendidas en el
aire proporcionan un enfriamiento efectivo por medio de la evaporación
del fluido, aunque puede ser necesario el enfriamiento separado
mediante la inundación d la pieza de trabajo.
• Tratamiento de lubricantes y virutas: Los principios del cuidado del
lubricante también se aplican aquí. Los sistemas de recirculación puedes
ser pequeños para maquinas herramientas individuales o instalaciones
integradas muy grandes para una planta completa. En cualquier caso la
calidad del lubricante se debe monitorear cuidadosamente, así como
mantener una cantidad adecuada de aceite o de agua. Como el desecho
es cada vez más difícil y costoso, se seleccionan fluidos que se reciclan
más fácilmente.
Herramientas de Corte.
Por herramientas se entiende a aquel instrumento que por su forma
especial y por su modo de empleo, modifica paulatinamente el aspecto de un
cuerpo hasta conseguir el objeto deseado, empleando el mínimo de tiempo y
gastando la mínima energía.
Materiales de las herramientas de corte.
Aceros al carbono: los aceros al carbono son adecuados solamente para
maquinar materiales suaves como madera, y tasas bajas de producción. Sin
embargo son duros y mantienen un filo agudo, por lo que, las legras cónicas
manuales de acero al alto carbono algunas veces se fabrican para el corte de
metal.
Acero de alta velocidad (HSS): Los aceros de tal clase pueden contener
combinaciones de tungsteno, cromo, vanadio, molibdeno y cobalto. Son
capaces de realizar cortes gruesos, soportar impactos y mantener la arista o
borde de corte afilado a altas temperaturas. Los cortadores de alta velocidad
son generalmente de dos tipos: con base de molibdeno (grupo M,) y con base
de tungsteno grupo.
Carburos fundidos: cuando los carburos alcanzan proporciones muy altas, el
material de la herramienta ya no es trabajable en caliente y se debe fundir para
formarlos. La matriz de los carburos fundidos en por lo general una aleación de
cobalto en el cual se embeben carburos de Cr y W, formados con 2 a 3% C.
Estos cortadores tienen alta fuerza, elevada resistencia al desgaste y
excelentes cualidades de dureza al rojo. Debido a que son fundidos, resultan
más débiles y frágiles que los de acero de alta velocidad.
Carburos cementados: Las herramientas de carburo cementado son capaces
de velocidades de corte tres o cuatro veces mayores que las correspondientes
a cortadores de acero de alta velocidad. Tienen baja tenacidad, pero alta
dureza y excelentes cualidades de dureza al rojo. El carburo cementado
consiste en carburo de tungsteno sinterizado en una matriz de cobalto.
Los cortadores de carburo de tungsteno sirven para maquilar hierros colados y
materiales no ferrosos ya que forman cráteres con facilidad y se desgastan
fácilmente, no son adecuados para acero.
Carburos recubierto: Estas herramientas de corte se fabrican depositando
una capa delgada de nitruro de titanio resistente al desbaste, o de carburo de
titanio o bien oxido de aluminio (cerámico) en la arista cortante de la
herramienta. Dicha capa aumenta la lubricación, reduce el porcentaje de
ruptura y es mayor la resistencia al desgaste.
Cermets: Un cermet es un inserto o pastilla para herramienta de corte
compuesto de material metálico metal. La mayoría de los cermets están
compuestos de óxido de aluminio, carburo de titanio y oxido de zirconio
compactado y comprimido bajo calor intenso. Los cermets tienen duraciones de
herramientas mayores, pueden utilizarse para el maquilado a altas
temperaturas y producen un acabado superficial mejorado que elimina la
necesidad del rectificado.
Herramientas cerámicas: Un cerámico es un material resistente al calor,
producido sin un agente de adhesión metálico. como el cobalto. El óxido de
aluminio es el más utilizado en herramientas de corte cerámicas. Los buriles de
cerámico permiten mayores velocidades de corte, aumentan la duración de la
herramienta y dan un mejor acabado superficial que los de carburo.
Nitruro de boro cubico policristalino (PCBN): Hecho por medio de técnicas
de alta temperatura y alta presión similares a las que se usan para fabricar
diamantes sintéticos, el nitruro de boro cubico (CBN) tiene una dureza solo
superada por el diamante. Su gran ventaja es que no sufre desgaste difusivo
en el corte de materiales ferrosos, tienen alta conductividad térmica, por lo que
son adecuados para cortar hierro fundido y superaleaciones.
Diamante policristalino (PCD): Las herramientas de corte hechas de
diamante se utilizan principalmente para maquinar metales no ferrosos y
materiales no metálicos abrasivos. Son hechos con diamantes policristalinos
que consisten en diminutos diamantes fabricados por fusión entre si y unidos
aun substrato de carburo adecuado.
Vida útil de las herramientas de corte.
En los procesos de deformación, la vida de las herramientas se mide en
miles de piezas o en semanas u horas de operación, y la preocupación sobre el
desgaste a menudo es opacada por las consideraciones de la presión en la
matriz o la fluencia del material. En contraste el desgaste de la herramienta es
la inquietud dominante en el corte de metal. Esto no es sorprendente, ya que la
herramienta de masa relativamente pequeña se somete a presiones y
temperaturas altas y con frecuencia también a cargas de impacto. Es común
que la vida de las herramientas sea del orden de decenas de minutos, y solo
duran horas en líneas para la producción en masa. Por lo tanto, la economía
del proceso es controlada en gran medida por la vida de la herramienta.
Desgaste de la herramienta:
El desgaste de la herramienta puede tomar varias formas y todos los
mecanismos de desgaste desempeñan una función.
• Desgaste del flanco: Este desgaste se forma por la fricción intensa en
la cara de alivio de la herramienta sobre la superficie recién formada de
la pieza de trabajo. Se debe comúnmente a mecanismos tanto abrasivos
como adhesivos, y es indeseables porque el control dimensional se
pierde, el acabado superficial se deteriora y la generación de calor
aumenta.
• Desgaste de muesca: A menudo una muesca o surco se forma a la
altura de la línea de corte, donde la herramienta roza contra el hombro
de la pieza de trabajo.
• Desgaste de cráter: En este desgaste se produce un cráter a una cierta
distancia del filo de la herramienta debido a las altas temperaturas
generadas en la cara de ataque.
• Redondeo del filo: En altas velocidades de corte (temperaturas
elevadas) y altas presiones de la herramienta, el filo de esta puede
deformarse plásticamente. Es factible minimizar los problemas con el
redondeo del filo, al menos cuando se emplean herramientas duras,
esmerilando con un ángulo de ataque doble, de manera que el corte
procede con una acumulación estable en el borde.
• Despostillado del filo: Esto se provoca con el rompimiento periódico de
la acumulación en el filo, o cuando se usa una herramienta frágil en
cortes interrumpidos. El acabado superficial sufre y la herramienta
finalmente se puede romper.
• Agrietamiento del filo: La carga mecánica cíclica conduce a grietas
paralelas al filo, en tanto que la fatiga térmica causa que las grietas se
formen perpendiculares al filo de corte de las herramientas frágiles
(grietas de peine).
• Falla catastrófica: Las herramientas de materiales más frágiles están
sujetas a fallas repentinas (fractura). Este es un problema de todos los
materiales frágiles, especialmente cerámicos, en cortes interrumpidos.
Los fluidos de corte se fabrican para extender la vida de la herramienta, aunque
bajo ciertas condiciones (reacciones químicas, o esfuerzo térmico en cortes
interrumpidos) pueden acortarla.
Hay consideraciones que se traducen en algunos valores fácilmente medibles.
Muy frecuentemente, el desgaste del flanco VB o VBmax, se especifica como el
final de la vida útil de la herramienta:
Herramientas HSS, desbastado VBmax=1.5 mm Acabado
VB=0.75 mm
Herramientas de carburo VB=0.4 mm (o VBmax=0.7)
Herramientas de cerámico VBmax=0.6mm
Calidad de la superficie.
El estado superficial de las piezas varía según la función que han de
realizar o de su aspecto externo que a finales comerciales pueda tener. El
acabado final y la textura de una superficie es de gran importancia e influencia
para definir la capacidad de desgaste, lubricación, resistencia a la fatiga y
aspecto externo de una pieza o material, por lo que la rugosidad es un factor
importante a tener en cuenta.
Es importante que la superficie producida por el corte esté libre de defectos
como grietas, que no tenga esfuerzos residuales dañinos que no se someta a
cambios metalúrgicos indeseables. Estos son aspectos particularmente
importantes cuando la pieza opera en una ambiente hostil, cuando se somete a
carga por fatiga o cuando su falla podría tener consecuencias catastróficas.
Rugosidad superficial: La rugosidad superficial es el conjunto de
irregularidades de la superficie real, definidas convencionalmente en una
sección donde los errores de forma y las ondulaciones han sido eliminados. Se
consideran las piezas en bruto, aquellas que se han de utilizar tal y como se
obtienen después de su proceso de fabricación (fundidas, forja, laminación,
etc).
Las piezas mecanizadas por arranque de viruta se consiguen determinado
grado de calidad superficial que es mejorado en un posterior acabado con
métodos abrasivos de rectificado y lapeado.
Integridad superficial: El termino integridad superficial se introduce para
indicar la ausencia de características indeseables en la superficie y en la región
subsuperficial de la pieza de trabajo.
Maquinabilidad.
La maquinabilidad es una propiedad del sistema y no es posible una
clasificación general de los materiales. Se acostumbra hablar de
maquinabilidad como una propiedad del material, y en sentido más general un
material es altamente maquinable cuando se fabrican partes satisfactoriamente
con él a bajo costo, con mínima dificultad.
La maquinabilidad es una propiedad de los materiales que permite comparar la
facilidad con que pueden ser mecanizados por arranque de viruta. Los
materiales con mejor maquinabilidad requieren potencias y fuerzas de corte
reducidas, con un desgaste lento de los filos de corte y pueden mecanizarse
obteniendo superficies menos rugosas y, en general, con un mejor acabado.
Además, otro factor que indica una buena maquinabilidad de un material es la
posibilidad de poder controlar fácilmente la longitud de la viruta resultante. Las
virutas largas y delgadas pueden enredarse e interferir en las operaciones de
corte.
Materiales maquinables.
Como la maquinabilidad tiene muchas facetas, está influida por una
variedad de propiedades del material. Buena maquinibilidad puede significar
uno o más de los siguientes aspectos: corte con energía mínima, desgaste
mínimo de la herramienta, buen acabado superficial.
Materiales ferrosos.
El rango completo de maquinabilidad se encuentra en lo materiales ferrosos.
Aceros al carbono: Se aplica a una gran variedad de materiales, variando del
hierro de muy bajo carbono al acero hipereutectoide. Estos aceros están
disponibles en tres formas diferentes:
• En la condición completamente recocida; la resistencia aumenta en tanto
que la ductilidad disminuye con el incremento de las cantidades de
carburos presente en la forma perlitica laminar.
• Tratados térmicamente para llevar al carburo a un forma esferoidal; un
acero esferoidal tiene baja resistencia y alta conductividad.
• Trabajos en frio (por lo general estirados en frio); la resistencia es mayor
y la ductilidad disminuye, en tanto que el acabado superficial y las
tolerancias se mejoran.
Con esta base, se elige fácilmente el tratamiento óptimo que asegura la mejor
maquinabilidad para un contenido de carbono dado.
Aceros de maquinado libre: Vastas cantidad de acero al carbono se maquinan
y los esfuerzos dirigidos a mejorar su maquinabilidad han conducido al
desarrollo de grados de maquinado libre. Contienen un elemento insoluble y
suave. Principalmente plomo (aceros al plomo) o azufre (aceros resulfurados),
que forman inclusiones de MnS de forma globular controlada.
Aceros aleados: La dureza mayor de los aceros aleados incrementa el
desgate de la herramienta, especialmente si están presentes carburos en
grandes cantidades. Para el control dimensional, estos aceros a menudo se
maquinan en la condición completamente tratada térmicamente; entonces los
parámetros de corte se eligen para asegurar la integridad superficial. Para
máxima productividad, se considera una gran profundidad de corte en
devastado, y se emplean altas velocidades combinadas con un profundidad de
corte y alimentación pequeñas por diente en el terminado, por lo general con
herramientas de carburo revestido o de PCBN.
Aceros inoxidables: La resistencia elevada y la baja conductividad térmica de
los aceros inoxidables resulta en temperaturas mayores de corte. La ata tasa
de endurecimiento por deformación de los aceros austenísticos los hace más
difíciles de maquinar.
Hierro fundido: La presencia de cementita primaria hace a los hierros fundidos
blancos en muy difíciles de maquinar, y las zonas blancas en los en los hierros
fundidos grafiticos son responsables de gran parte del desgaste y fractura de la
herramienta.
• Los hierros grises básicamente con de maquinado libre, ya que las
láminas de grafito rompen la viruta. Sin embargo, la superficie
maquinada es rugosa porque las partículas de grafito se rompen. Al
refinar el tamaño de las partículas de grafito se mejora el acabado si
afectar las propiedades de maquinado libre.
• El hierro fundido con grafito compacto es un poco más difícil de
maquinar.
• El hierro fundido nodular en más dúctil y resistente pero,
sorprendentemente, puede dar una mayor vida de la herramienta.
Materiales no ferrosos.
Los materiales ferrosos se analizan de acuerdo con el orden de su
temperatura de fusión.
Materiales de bajo punto de fusión: Solo las aleaciones de zinc se maquinan
en cantidades significativas. Su baja resistencia y ductilidad limitada los hacen
altamente maquinables.
Aleaciones de magnesio: La baja ductilidad imparte propiedades de
maquinado libre, convirtiendo al magnesio en un material altamente
maquinable.
Aleaciones de aluminio: El aluminio puro y sus aleaciones de dúctiles se
maquinan mejor en la condición de trabajados en frio, ya que su alta ductilidad
los hace rugosos en la condición recocida. Las aleaciones endurecidas por
precipitación se pueden maquinar fácilmente en la condición completamente
tratado térmicamente; en la que su ductilidad es baja pero su resistencia no es
excesivamente alta. La ata conductividad térmicas y el bajo punto de fusión
permiten altas velocidades de maquinado, aun con herramientas HSS.
Berilio: El berilio se maquina fácilmente en seco, pero las partículas finas son
toxicas.
Aleaciones con base de cobre: El cobre puro, como el aluminio, se maquina
mejor en la condición de trabajado en frio. Esto también se aplica a las
aleaciones de una sola fase que, no obstante, a menudo se pueden cortar con
menos energía que el cobre puro. Los cobres de maquinado libre contienen
plomo, azufre o telurio; la viruta todavía puede ser continua, pero la fuerza de
corte se reduce en gran medida y acabado superficial se mejora
Aleaciones y superaleaciones con base de níquel: Para menor ductilidad,
sería deseable cortar esta aleaciones en la condición de trabajadas en frio o
completamente tratadas térmicamente. Sin embargo, si alta adhesión y baja
conductividad térmica con frecuencia se combinan con ata resistencia, y esto
exige su corte en la condición recocida o sobreenvejecida.
Titanio: La alta reactividad y por tanto la elevada adhesión del titanio,
combinada con su baja conductividad térmica hace la formación de la viruta en
discontinua en la mayoría de las velocidades y el maquinado es difícil.
Clasificación de los procesos de corte: Formado y generación.
Existen innumerables formas de eliminar material por medio de la formación
de viruta, y hay varias maneras de clasificar los procesos. Una forma útil es por
el número de bordes de corte, dentro de ella se pueden emplear dos
aproximaciones básicamente diferentes: formado y generación.
• Formado: Una forma se realiza cuando la herramienta de corte posee el
contorno terminado de la pieza de trabajo. Todo lo que se necesita,
además del movimiento relativo que se requiere para producir la viruta
(el movimiento primario), es alimentar la herramienta a la profundidad
deseada.
• Generación: Una superficie se puede generar combinando varios
movimientos que no solamente concretan el proceso de la formación de
viruta, sino que también mueven el punto de accionamiento a lo largo de
la superficie. De nuevo, la pieza de trabajo puede girar respecto a su eje,
como el torneado; la herramienta se fija para cortar hasta una cierta
profundidad y recibe un movimiento de avance longitudinal continuo.
Cuando el eje de la pieza de trabajo y la dirección de avance son
paralelos, se genera un cilindro; cuando están en ángulo aparece un
cono. Si, además de los movimientos primarios y de avance, la distancia
de la herramienta de corte desde el eje de la pieza de trabajo varia de
manera programada, por ejemplo por medio de levas, un dispositivo de
copiado control numérico, se puede generar una gran variedad de
formas.
Maquinado de un solo punto.
Herramienta: La herramienta no solo debe acomodar el movimiento primario;
sino que también debe permitir avance y el desecho de la viruta. En
consecuencia, el borde de corte casi siempre es inclinado, y la viruta se enrolla
en una hélice en vez de una espiral. La herramienta se alivia tanto en dirección
de avance como en la superficie que toca la superficie recién formada, y de
esta manera tiene superficies mayor y menor del flanco.
Las intersecciones de ellas con la cara de ataque de la herramienta constituyen
los filos de corte mayor y menor, respectivamente. La nariz redonda con un
radio adecuado.
El ángulo de ataque, importante en todos los sentidos, en realidad se debe
medir en un plano perpendicular al filo de corte mayor pero, por conveniencia,
todos los ángulos se miden en un sistema de coordenadas que coincide con los
ejes mayores de la punta de la herramienta.
Torneado: Se denomina torno a un conjunto de máquinas herramienta que
permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas
máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar, dicha pieza
debe sujetarse firmemente, con frecuencia en un mandril. Los mandriles de tres
quijadas con ajuste simultaneo estas quijadas son autocentrables.
Al girar la pieza una o varias herramientas de corte son empujadas en un
movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando
la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas
de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno
se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de
mecanizado.
Estructura del torno.
Bancada: sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte
superior lleva unas guías por las que se desplaza el cabezal móvil o
contrapunto y el carro principal.
Cabezal fijo: contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo
y las unidades de avance. Incluye el motor, el selector de velocidad, etc.
Contrapunto: el contrapunto es el elemento que se utiliza para servir de apoyo
y poder colocar las piezas que son torneadas entre puntos.
Carros portaherramientas: Consta del carro principal, que produce los
movimientos de avance y profundidad de pasada y del carro transversal, que
se desliza transversalmente sobre el carro principal.
Cabezal giratorio o chuck: Su función consiste en sujetar la pieza a maquinar
Tipos de Torno: Mecanizado en Serie.
Para poder llevar a cabo todos los casos que pueden representarse en
la fabricación de piezas, existen tornos de diversos tipos. El más empleado es
el torno paralelo con husillo de guía y husillo de cilindrar (torno de puntos).
Otros tornos importantes son el torno al aire y el torno vertical. Para fabricar
grandes cantidades de piezas torneadas de las mismas dimensiones y de igual
material, se utilizan maquinas especiales:
Torno revólver: en el torno revolver resulta muy engorroso y lento el continuo
soltar u sujetar las herramientas y la inversión de sujeción de la pieza en el
transcurso de las distintas fases del trabajo, y para evitar esa pérdida de tiempo
se emplea el torno revolver, que resulta más económico. Todas las
herramientas que se necesitan para la mecanización de una pieza se sujetan
en la torre revolver. Haciendo girar la torre se hace que trabajen uno tras otro
las distintas herramientas. Por regla general, la torre revolver está dispuesta de
tal modo que al alejar del corte el carro, se realizan automáticamente los
siguientes procesos:
1. Se suelta la fijación que la mantiene en su posición.
2. Se gira hasta el punto de quedar la siguiente herramienta preparada
para su aplicación a la pieza.
3. Vuelve a quedar fijada.
El cambio de herramientas se realiza, por lo tanto, de un modo automático. El
avance puede realizarse a mano o por medio de un husillo y al chocar contra
unos topes se desembraga automáticamente.
Tornos copiadores: por medio del torneado según plantilla en tornos
especiales de copiar se pueden obtener con rapidez y exactitud piezas iguales
unas a otras. Un palpador se mueve a lo largo de una pieza que sirve de
muestra y transporta sus movimientos a una herramienta de tornear que tornea
la pieza reproduciendo la muestra dad. Con esto se ahorra el ajuste a los
distintos diámetros.
Tornos automáticos: la pieza en bruto, generalmente en barra, se introduce
por el eje hueco del cabezal y se sujeta mediante un dispositivo de fijación. El
torno automático mecaniza la barra citada y de modo completamente
automático, una pieza tras otra. Todos los procesos de movimiento, por
ejemplo el avance y el retroceso del carro, la inversión de la torre revolver, el
aflojamiento, avance y nueva fijación de la barra, se realizan automáticamente.
Existen muchos tipos de tronos automáticos, como por ejemplo, de uno y de
varios husillos. Los de husillo individual son similares a un torno revólver
excepto por la posición de la torreta, el cabezal produce el avance de la pieza
de trabajo, y estos también tienen un mecanismo que mueve a la herramienta,
hacia adentro y hacia afuera mientras la pieza de trabajo pasa frente a la
herramienta. Los tornos con husillos múltiples tienen de cuatro a ocho husillos
que se alinean a diversas posiciones. Cuando se alinean los husillos efectúan
diversas operaciones en la pieza de trabajo. Al final de una revolución, se
termina la pieza de trabajo. En un torno de ocho husillos, la pieza se alinea
ocho veces para efectuar el ciclo de la máquina. Cada vez que se alinea el
carro, se termina una pieza y se descarga el husillo.
Tornos al aire: Son similares a los tornos tipo revólver de ariete o carro
superior, excepto que la correa está montada verticalmente. No tiene
contrapunta y el movimiento para el avance se aplica en la torreta. En estos
tornos se utiliza una serie de pasadores y bloques de disparos para controlar
las operaciones.
Horizontal: Se clasifica en ariete o de portaherramientas. Los arietes tienen
torreta para herramienta múltiple montado en el carro superior. El carro
superior es adecuado para materiales gruesos que necesitan mucho tiempo
para tornear o perforar.
Vertical: Pueden operar en forma automática, se alinean con la pieza de
trabajo con un mecanismo o con control numérico. El revólver vertical tiene dos
tipos básicos: estación individual y múltiple. Los múltiples tienen husillos
múltiples que se vuelven a alinear después de cada accionamiento.
Algunos procesos que realiza un torno. Torneado paralelo: Una pieza de trabajo que debe cortarse al tamaño y tener
el mismo diámetro a lo largo de toda la pieza involucra la operación de
torneado paralelo. El diámetro debe cortarse a su tamaño en dos pasadas: un
corte de desbaste y un corte de acabado. Antes de hacer el corte, la
herramienta debe ajustarse con precisión para la profundidad de corte
deseada. El desbaste elimina tanto material como sea posible en el periodo de
tiempo más corto. El acabado produce una superficie lisa y corta la pieza de
trabajo al tamaño preciso, le sigue al desbaste.
Torneado de hombros: Cuando se tornea más de un diámetro en una pieza
de trabajo, el cambio de en diámetros o escalón, se conoce como hombro. Hay
hombros cuadrados, esquina con filetes, y hombreo en ángulo o cónico. Los
chaflanes se utilizan en el hombro para compensar o superar lo abrupto de una
esquina y aumentar la resistencia de la pieza en ese punto. Los hombros
biselados o en ángulo se utilizan para eliminar esquinas o bordes afilados,
hacer las piezas más fáciles de manejar y mejorar la apariencia de la pieza,
también para aumentar la resistencia.
Moleteado: Es el proceso de imprimir un patrón en forma de diamante o de
líneas rectas en la superficie de la pieza para proporcionar una mejor superficie
de sujeción. El moleteado recto se utiliza para aumentar el diámetro de la pieza
cuando se requiere de un ajuste por interferencia.
Ranurado: Se realiza en el extremo de una rosca para permitir el recorrido
completo de la tuerca hasta un hombro o para asegurar el ajuste adecuado.
Roscas: Se pueden realizar todos los tipos posibles de roscas.
Taladrado: Se puede taladrar perforaciones de pequeño y gran diámetro.
Torneado interior (Mandrinado): Es agrandar y rectificar una perforación
taladrada. Se pueden hacer perforaciones de diámetros especiales para los
cuales no hay brocas disponibles.
Rimado: Se utiliza para obtener con rapidez una perforación a un tamaño
preciso y para producir un buen acabado superficial.
Machuelado: Es un método para producir una rosca interna.
Rectificado: Se llevan a cabo rectificados cilíndrico e internos si no se tiene la
maquina rectificadora adecuada.
Ejemplos de Piezas Torneadas.
Se pueden tornear piezas de secciones transversales circulares, como
bulones, árboles, casquillos, etc. Piezas cónicas y piezas de diversas formas.
Se tornean pernos, que se aplican en montajes y aparatos, como en los
vehículos, también se realizan pernos con espiga o gorrones, frecuentemente
empleados para fijar o asegurar una determinada distancia entre dos piezas
elementos de máquina.
Se mecanizan árboles, empleados para transmitir movimientos de rotación y
esfuerzos de torsión. Los árboles pueden adoptar diversas formas. Se realizan
torneados de árboles excéntricos, en estos árboles los ejes para algunas
secciones están desplazados, y se emplean cuando se quiere producir un
movimiento lineal de vaivén, como por ejemplo, en árboles de embrague
(embrague de la contramarcha en un torno con cambio de velocidades por
poleas escalonadas), para fijación o sujeción en presas, etc.
Dentro de las piezas de forma están los mangos, empuñaduras y pomos, a los
cuales, por ejemplo, se les dota de redondeamientos con objeto de que se
puedan agarrar y manipular; en una polea para cable se tornea una garganta
que sirve de guía para el cable; los manubrio o muñequillas de los árboles se
redondean en la unión con estos para mejorar su resistencia, etc.
Maquinado de múltiples puntos. Fresado Fresar es arrancar viruta con una herramienta (fresa) dotada de múltiples filos de corte en movimiento de rotación. La fresa realiza el movimiento circular de corte. Los movimientos de avance y de aproximación son realizados por la pieza que se trabaja. Mediante fresado puede proveerse a piezas de los más
diversos materiales como por ejemplo, acero, fundición de hierro, metales no
férricos y materiales sintéticos, de superficies planas o curvas, de entalladuras,
de ranuras, de dentados, etc.
Procedimiento de Fresado. En el fresado cilíndrico el eje de la fresa se halla dispuesto paralelamente a la
superficie de trabajo en la pieza. La fresa es de forma cilíndrica y arranca las
virutas con los filos de su periferia. Las virutas producidas tienen forma de
coma. En el fresado frontal el eje de la fresa es normal a la superficie de
trabajo. La fresa no solo corta con filos de su periferia, sino también con dientes
frontales. Las virutas son de espesor uniforme.
Tipos de máquinas de fresar.
• Máquina fresadora horizontal: Esta máquina se presta para toda clase
de trabajos de fresado. Su característica es el husillo de fresar dispuesto
horizontalmente. El cuerpo de la fresadora soporta el husillo de fresar,
los accionamientos principal y de avance, la mesa de consola móvil con
carro transversal y mesa fresadora y el carnero, que suele ir apoyado en
un resorte.
• Máquina de fresar vertical: Con esta máquina se realizan
principalmente trabajos de fresado frontal. El husillo de fresar está
dispuesto verticalmente en el cabezal portafresas. Este cabezal puede
girar de tal modo que el husillo puede adoptar también una posición
inclinada. Los mecanismos de accionamiento principal y de avance no
se diferencian del de la máquina de fresar horizontal.
• Máquina de fresar universal: La característica principal de esta
máquina es que a la mesa de fresar puede girar hacia la derecha o hacia
la izquierda. Con esto se hace posible la ejecución de muchos más
trabajos como, por ejemplo, el fresado de ranuras en espiral.
• Otras máquinas de fresar especiales: La fresadora paralela se usa
para trabajar piezas pesadas. La fresadora de planear se presta para
trabajos en serie. Las maquinas fresadoras de copiar sirven para
mecanizar piezas provistas de superficies de limites irregulares (como
estampas o moldes) por medio de plantillas.
Ejemplos de Piezas Fresadas.
En un fresadora se pueden realizar engranes, estos no para producción,
ya que para esto existen las maquinas creadoras, sino para reparar o
reemplazar un engrane roto o perdido. Esto se realiza con el fresado con
vástago. Se utiliza para realizar levas; ya sean las levas incorporadas al árbol
de levas de un automóvil, que controlan la apertura y cierre de las válvulas de
admisión y escape; levas de placa o barra, que se utilizan para transformar un
movimiento lineal en un movimiento reciprócante; y también las levas que se
utilizan como dispositivo de cierre, como en abrazaderas de cierre rápido. Se
realizan con el fresado con vástago.
Se realizan cremalleras, que se utilizan para convertir un movimiento giratorio
en un movimiento longitudinal. Las cremalleras se encuentran en tornos,
taladros y muchas otras máquinas. Una cremallera se puede considerar como
un engrane recto enderezado, los dientes están en un solo plano. Se realizan,
también, tornillos sin fin y ruedas dentadas para tornillos sin fin. También,
embragues de impulsión positiva, generalmente utilizados para impulsar o
desconectar engranes o ejes en cajas de engranajes de maquinaria, como por
ejemplo en los cabezales de los tornos.
Taladrado. El proceso de taladrado se compara con el del torneado y fresado, pero con
otras limitaciones en cuanto a la rotura de la viruta y su evacuación, que en el
taladrado es más severa. En el taladrado la profundidad del agujero nos incide
en la evacuación de la viruta, en la calidad superficial y dimensional y por
supuesto en el régimen de arranque. Si analizamos brevemente el proceso de
taladrado podemos comprobar como en la zona de corte se producen grandes
esfuerzos de fricción y altas temperaturas, lo que provoca problemas de
desgaste del filo de corte y, por lo tanto, una reducción de la vida de la broca y
un deficiente acabado superficial.
La formación de la viruta está influida por el material de la pieza, geometría de
la herramienta, velocidad de corte, avance y elección del refrigerante-
lubricante.
La modificación de la velocidad de corte y el avance nos permite variar el tipo
de viruta de cara a una fácil evacuación. El efecto lubricante del fluido de corte
disminuye el rozamiento entre la viruta y el filo, mientras que el efecto
refrigerante disminuye el calor generado.
La longitud del plano de deslizamiento, afecta a la cantidad de calor generado.
Esta disminución del rozamiento aumenta el ángulo de deslizamiento y
disminuye la longitud del plano de deslizamiento, con lo que se genera menor
cantidad de calor. Por lo tanto, no hay ninguna duda de la influencia del fluido
de corte a la hora de disminuir la fricción y la adhesión además de controlar la
temperatura hasta límites donde el desgaste principalmente por filo de
aportación, nos provoca una rápida reducción de la vida del filo de corte y el
deficiente acabado superficial.
Cepillado: Limado y Amortajado. Cepillado: El cepillado consiste en arrancar viruta de la superficie plana de un
cuerpo por medio de una herramienta monocortante, pero donde el movimiento
de corte alternativo es efectuado por la pieza. Las cepilladoras se prestan para
trabajar con piezas largas (por ejemplo bandas de guía).
Para conseguir grandes rendimientos de viruta, se trabaja con varias cuchillas
simultáneamente, pero desplazadas entre sí (por ejemplo cepillado en reja de
arado).
Tipos de Cepilladoras.
Se clasifican de acuerdo a su forma constructiva:
Cepilladoras de dos montantes (cepillos puente). Son las más utilizadas por
presentar gran solidez. Se componen de una bancada de fundición en cuyos
lados se levantan dos montantes, uno a la derecha y otro a la izquierda. Sobre
la bancada van las guías para el desplazamiento de la mesa. Dicha mesa, que
soporta la pieza a mecanizar, puede trasladarse con un movimiento alternativo
de avance y retroceso. Los dos montantes llevan también las guías laterales
para el deslizamiento del travesaño, que puede regularse en altura mediante la
rotación simultánea de dos husillos. A lo largo de dicho travesaño puede
deslizarse a su vez un carro portaherramienta que realiza un movimiento
transversal intermitente.
Cepilladoras de un montante. Se emplean para el planeado de piezas de
grandes dimensiones que no caben entre los dos montantes. La única
diferencia con las maquinas anteriores es que el travesaño se encuentra en
voladizo y debe ser más robusto, a fin de aguantar y evitar las vibraciones
durante el arranque de la viruta.
Ejemplos de Utilización. A continuación se muestran algunas piezas que se logran con cepillado.
Limado: Este proceso también es conocido como amortajado horizontal. En
este caso, la herramienta realiza un movimiento de corte horizontal, mientras la
pieza realiza los movimientos de avance y de ajuste. La limadora o
amortajadora horizontal se presta para trabajar piezas pequeñas.
Ejemplos de piezas limadas: Con las limadoras se pueden realizar aplanados
de superficies, tanto horizontal (fig. 383) como vertical (fig. 384).
Además, se puede realizar, entre otras cosas, el ranurado de árboles (fig. 385,
a) el perfilado de de punzones para estampas (fig. 385, b) o ajustes a cola de
milano (fig. 385, c), etc., por lo que estas máquinas son de gran aplicación en
todo taller mecánico.
Amortajado: Este caso es igual al de la limadora, pero la herramienta realiza
un movimiento de corte vertical, y el movimiento de la pieza es el mismo, el de
avance y el de ajuste, al igual que en la limadora. Es una limadora vertical o
amortajadora vertical. Por medio de la máquina de amortajar se realizan
ranuras interiores, dentados interiores, vaciados, perfilados de superficies con
bordes curvos, agujeros de diversas formas: cuadrados, hexagonales,
triangulares, fabricación de chiveteros para engranajes, poleas, etc.
Tipos de Amortajadoras. Amortajadora Mecánica. Están compuestas por 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. La mesa portapieza 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. Para la regulación y los movimientos del carro, banco y
mesa, se maniobran los respectivos volantes.
Amortajadora hidráulica. Presentan la ventaja de suprimir todos los
elementos de transmisión: correas, engranajes, bielas, etc. se obtiene además
un funcionamiento suave y regular, porque el movimiento alternativo de la
herramienta es confiado a un embolo que se desliza sobre un cilindro principal.
Otra ventaja es que la velocidad de corte puede regularse según una variación
continua, por lo que es posible elegir la velocidad más apropiada para cada
material. La fuerza de tracción viene regulada variando la presión de aceite
suministrado por la bomba. Durante el arranque de la viruta el material es
bañado en líquido refrigerante en circuito cerrado.
Procedimientos para tallar engranajes por medio de fresado.
Los dientes de las ruedas dentadas cilíndricas, helicoidales y cónicas se
conforman por fresado ordinario, por limado, o por fresado con fresa matriz (o
tornillo fresa).
Los cuatro principios de acción de las fresadoras para Engranajes son los
siguientes:
• El principio de la herramienta conformada, que utiliza una herramienta o
fresa que tiene la forma del espacio vació a hueco entre dientes.
• El principal de la plantilla, en el cual la acción de la herramienta cortante es
guiada a controlada por una plantilla que corresponde a la curva del diente.
• El principio odontográfico, en el cual la herramienta se guía por un
mecanismo adecuado, de manera que su trayectoria se aproxime muy de
cerca a la curva del diente.
• El principio generador, en el cual una herramienta cuya sección transversal
difiere de la forma del diente que se desea se mueve con tal movimiento
relativo res pecto a la rueda dentada que se está engendrando, que se
obtiene como resultado la forma apropiada del diente.
Las máquinas que aplican el método 1 producen engranajes cilíndricos,
espirales, helicoidales y de tornillo sin fin; las que utilizan los 2 y 3, ruedas
dentadas cilíndricas y cónicas; y las que emplean el 4, cilíndricas, helicoidales,
cónicas, cónicas espirales e hipoidales, así como ruedas dentadas para tornillo
sin fin. Además, los métodos 1 y 2 se emplean para productos tales como
ruedas de trinquetes y para cadenas y ejes ranurados.
Procedimientos para tallar engranajes cilíndricos.
Tres distintos procedimientos se emplean comúnmente para tallar ruedas
dentadas cilíndricas: El de fresado ordinario, que utiliza una fresa de forma
circular cuyo perfil corresponde a la forma del hueco entre dientes; el
de limado, procedimiento de generación que utiliza una herramienta en forma
de diente de cremallera o del piñón que hace pareja con el engranaje que se
talla; y el de fresa matriz o tornillo-fresa, el cual es también de generación, y
emplea un cierto número de dientes de cremallera con flancos rectos,
arrollados helicoidalmente en torno de un cuerpo cilíndrico.
Los estándares de la ASA, B6. 1, 1932, cubren cuatro formas de dientes para
ruedas cilíndricas, como sigue:
• El diente de l4 ½ grados, de profundidad o altura completa y la forma
compuesta de la cremallera básica (corresponde al sistema Brown y
Sharpe).
• El sistema de dientes mochos de 20 grados con cremallera básica de
flancos rectos.
• De l4 ½ grados y profundidad completa con cremallera básica de flancos
rectos.
• El diente de 20 grados dc profundidad completa con cremallera básica
de flancos rectos.
Estos cuatro estándares representan una avenencia entre los numerosos
estándares comerciales usados anteriormente.
Las ruedas dentadas dc pasos grandes se tallan primero en basto,
obteniéndose lo que podría llamarse un engranaje por labrar que servirá de
base para acabados dc la exactitud que se desee. En esta operación se
arranca la mayor parte del metal comprendido entre los dientes como paso
preparatorio para el acabado, que se lleva a efecto por uno de los tres
procedimientos mencionados antes. Este trabajo se efectúa mis
económicamente por la fresa con forma o por el método de la fresa matriz o
tornillo-fresa.
En donde se usa un diente de cremallera como herramienta generadora, es
necesario que ruede la pieza base que se quiere labrar a medida que la va
tallando la fresa y que se avance esta transversalmente después de cada
carrera, de manera que se arranque una pequeña viruta en cada carrera, luego
se gira la pieza base un ángulo pequeño y se avanza o gira la herramienta con
la pieza base como si las dos estuvieran engranando. Es costumbre usar dos
herramientas simultáneamente cuando se emplea este método para engendrar
ruedas dentadas cónicas de dientes rectos, trabajando las herramientas sobre
los lados o flancos opuestos del mismo diente.
El procedimiento de la fresa matriz o tornillo-fresa: es muy usado donde se
re quieran una producción rápida y una gran exactitud. Esta última condición no
pudo satisfacerse por este procedimiento hasta que se encontraron medios
para afilar las fresas matrices en toda su extensión y con gran exactitud. Como
tales fresas afiladas las pueden suministrar en la actualidad varios fabricantes,
el procedimiento de la fresa matriz se está extendiendo cada vez más para
fabricar ruedas dentadas con exactitud.
El proceso del tallado basto para formar el engranaje por labrar, preparatorio
del acabado por la fresa matriz, se hace con frecuencia con una fresa-tornillo
que puede estar sin afilar en dicho caso. La mayor velocidad que puede
obtenerse y la mayor producción entre dos afilados sucesivos hacen que sea
más económico emplear la fresa afilada que sin afilar, a pesar de su precio más
elevado. La fresa matriz sin afilar es útil cuando hayan de tallarse pocos
engranajes de una misma clase, cuando el tiempo de ajuste, o colocación de la
pieza y la fresa en la máquina, sea relativa mente grande en comparación con
el tiempo de corte, y cuando no se requiera gran exactitud.
El principio de la plantilla se emplea a veces para ruedas dentadas muy
grandes, como las que trabajan en los laminadores. Tales engranajes no son
realmente intercambiables con otros. Las máquinas funcionan sobre el principio
del cepillo o la limadora.
Para la talla basta o inicial de los grandes engranajes cónicos, se utilizan
máquinas que emplean el principio de la plantilla. El cepillo Gleason para
engranajes cónicos para pequeñas ruedas intercambiables es de este tipo.
Procedimientos para la talla de engranajes cónicos.
El método de fresado es muy usado para la talla inicial o por labrar de
las ruedas cónicas. Las ruedas cónicas de precisión con dientes rectos no
pueden terminarse con una fresa conformada. El método más común para
tallar engranajes cónicos es el de generación, y la máquina más comúnmente
usada para este objeto es el generador Gleason de engranajes cónicos, el cual
utiliza una corona dentada para controlar el movimiento del diente de
cremallera básica con flancos rectos como herramienta generadora. Se puede
usar una sola herramienta, pero más generalmente se emplean dos
simultáneamente, trabajando sobre los dos flancos de un diente.
Las ruedas dentadas cónicas espirales tienen dientes curvos que no son
espirales verdaderas. Se usa una fresa circular, parecida a la cilíndrica o recta,
o sea la fresadora acepilladora. Se emplean cuchillas con sección de diente de
cremallera con flancos rectos. En el desbastado, para proporcionar inclinación
radial o salida para la viruta, los dientes alternos tallan los flancos opuestos de
un hueco entre dientes. Después de acabado o terminado el hueco, se gira la
pieza base con un índice del plato divisor, justamente como cuando se tallan
dientes rectos o de engranajes cilíndricos.
Para el acabado en la fabricación en serie, se usa una fresa, la cual sólo
termina un flanco de los dientes. Un segundo juego de máquina y fresa termina
el otro flanco de los dientes.
Los engranajes de esta forma complicada: Que no se pueden rectificar
después del tratamiento térmico, son asentados con frecuencia haciendo
marchar juntos mecánicamente la rueda dentada y su piñón, con un aceite que
contenga un fino abrasivo pulverizado entre los dientes que engranan.
Los engranajes interiores: Se tallan por el principio generador con fresa de
piñón y por el procedimiento de limado y con una fresa de diente de cremallera
de una punta y por el procedimiento de generación.
Las cremalleras: Se tallan por el principio de la fresa circular conformada y por
el procedimiento de fresado ordinario, y con la fresa de piñón por el principio de
generación.
Los engranajes helicoidales: Se tallan par el principio de la fresa circular
conformada y el procedimiento de fresado, el principio de generación y el
fresado con fresa matriz, y por el principio de generación y el procedimiento de
limado.
Los tornillos sin fin o gusanos se tallan por el principio de la fresa circular con
formada y el procedimiento de fresado (fresadora de roscar); por el principio de
la cuchilla conformada y el procedimiento de torneado; por medio de la fresa de
piñón y el procedimiento de generación; y por procedimiento de la fresa matriz.
Los tornillos sin fin de gran avance son acabados por los flancos de los dientes
con una herramienta de corte lateral en el torno, o bien por rectificado a
esmeril.
Las ruedas para tornillos sin fin se tallan por el principio de generación y el
procedimiento de fresado con fresa matriz. Se usan tres formas de fresas, la
fresa matriz recta, la fresa matriz cónica y la fresa perfilada simple. La primera
requiere el mecanismo más simple; una fresadora ordinaria es suficiente, pero
las fresas matrices, o tornillos-fresa, son costosos. La fresa perfilada simple se
fabrica fácilmente y con exactitud, pero requiere una máquina complicada para
usarla. La fresa matriz cónica se adapta a trabajos grandes y a un gran número
de piezas. Con frecuencia se rectifican los tornillos sin fin después de
templados.
Fresas para engranajes.
Las fresas circulares conformadas para dientes de envolvente, en un
sistema estándar intercambiable, se fabrican en juegos de ocho, para tallar
engranajes que varían desde piñones de 12 dientes basta una cremallera.
Para el desbaste o talla inicial de los huecos entre los dientes se usan fresas desbastadoras que tienen inclinación lateral o filos curvos para romper las
virutas. Estas sólo dejan por quitar con la fresa regular una pequeña cantidad
de metal, aumentan la precisión de las ruedas dentadas y ahorran desgaste de
las fresadoras de acabado. Una fresa desbastadora sirve para todos los
engranajes del mismo paso. El término fresa de desbaste se aplica también a
una fresa cóncava que lleva acoplada una fresa regular para engranajes y es
empleada para acabar la periferia del disco base utilizado para tallar la rueda
dentada, la cual va fresando por delante de la fresa para engranajes.
Acabado de los engranajes.
El funcionamiento silencioso de los engranajes ha sido la meta
perseguida por la ingeniería de fabricación durante años. Las ondas sonoras
inconvenientes se producen por un error muy ligero del perfil del diente, de su
tamaño, del hueco o de la concentricidad. En los engranajes de acero, tratados
térmicamente después de labrados, no se pueden conservar en forma
adecuada sus con tactos ni sus superficies. Los dientes deben ser acabados al
tamaño y a la forma exactos con la superficie de contacto adecuada y deben
terminarse, después de talla dos, por limado y bruñido, y luego de su
tratamiento térmico han de rectificarse a esmeril y pulirse con pulidor
aplantillado.
El bruñido de las ruedas dentadas no templadas se efectúa haciéndolas
marchar a presión con una o entre tres ruedas bruñidoras templadas y
ligeramente mayores que su tamaño normal.
Los dientes templados son acabados por rectificado o asentado.
El rectificado puede hacerse con una rueda abrasiva que tenga la forma
exacta del hueco entre dientes, en una máquina semejante a un cepillo.
En el asentado o pulido con pulidor aplantillado, el engranaje que se talla se
hace marchar engranando, con sus ejes cruzados, con pulidor aplantillado de
fundición. A medida que trabajan juntos, los dientes deslizan axialmente,
produciendo así una abrasión igual sobre toda la superficie del diente. Entre el
engranaje que se talla y el pulidor aplantillado se va colocando un aceite que
contenga un abrasivo fino mientras marchan juntos.
Conclusión.
Hemos conocido los procesos y las operaciones de maquinado, también
como; los cortes, las virutas, las herramientas de corte, vida útil de las
herramientas, calidad de los materiales, su poder de maquinabilidad, el
maquinado de un solo punto, maquinado de multiples puntos y producción de
engranajes que a nivel industrial estos procesos de reducción de masa son
muy utilizados para la fabricación de muchas piezas metálicas con una gran
calidad de acabado final del producto, y lo más accesibles al mercado industrial
y comercial en la parte económica.
En la reducción de masa todo empieza con materiales metálicos que son
preparados para ser, torneados, fresados, cepillados o taladrados con sus
respectivas herramientas de cada una de estas operaciones de corte. Mientras
se va realizando el proceso de corte de metal se aplican fluidos que ayudan a
la lubricación, enfriamiento y remoción de la viruta producida por dicha
operación de corte. Ya en funcionamiento la operación de corte se va
generando y formando la pieza que se desea obtener durante dicho proceso.
Por último se hace un acabado final para una mejor calidad de la pieza. Cabe
destacar que las herramientas a utilizar van depender de los materiales que
van a ser maquinados.
Nosotros como futuros ingenieros, debemos conocer, todos estos
procesos de reducción de masa nombrados anteriormente, ya que nuestro
campo de trabajo es muy amplio y no se descarta la posibilidad de trabajar,
supervisar, gerenciar, administrar en empresas, bien sea a nivel regional,
nacional o mundial que principalmente trabajen directamente con estos
procesos. También nuestra carrera nos permite usar el ingenio, para diseñar y
desarrollar nuevas herramientas y productos que puedan agilizar y mejorar de
una manera más eficaz los procesos a nivel industrial.
