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PROYECTO DE FABRICACION DE

TORNILLOS CABEZA HEXAGONAL CUERDA STD

2011

Integrantes: Carmen Arellano Pérez Daniel Avendaño Ríos .

Ingenieria

de

Manufactura

Tema: Agosto 2011 Subtema: Nombre. DANIEL AVENDAÑO RIOS email:[email protected]

CARMEN ARELLANO PEREZ email: [email protected] Proyecto

Profesor: Ing. Edmundo López email: [email protected] PAGINA 1 DE 12

Objetivo

Determinar la capacidad de producción empleando un Torno revolver Apeka 25 con alimentador, con 5 cinco portaherramientas y alimentador automático. Comparar los procesos de manufactura de tornillos de cabeza hexagonal roscado.

Introducción En el presente trabajo se describirá el proceso de manufactura de un tornillo por medio de un torno principalmente, aunque también se mencionan los procesos de machuelos o terrajas (manuales o de máquina), con fresado y con laminado. Se detallarán los pasos a seguir para obtener el producto final y las consideraciones que deben tomarse en cuenta. Finalmente se compararán sencillamente los resultados obtenidos con los diferentes procesos.

Desarrollo

Roscas y su tallado

Las roscas se pueden emplear para:

a) Unir piezas de manera permanente o temporal, éstas pueden tener movimiento o quedar fijas. La unión se hace por medio de tornillos y tuercas, elementos que contienen una rosca. Para que un tornillo sea acoplado con su tuerca ambos deben tener las medidas adecuadas y el mismo tipo de rosca.

b) Generar movimiento en máquinas o en transportadores. Los mejores ejemplos de esta aplicación se tiene en los tornos, en los que por medio de un tornillo sinfín se puede mover el carro o en los elevadores de granos en los que por medio de un gusano se transportan granos de diferentes tipos.

Tipos de rosca En el mercado existen diferentes tipos de roscas, su forma y características dependerán de para qué se quieren utilizar. La primera diferencia que se puede distinguir es su forma, ya que hay de cinco tipos de roscas: a) agudas o de filete triangular b) trapeciales c) de sierra d) redondas o redondeadas f) de filete cuadrado Las roscas de filete triangular o agudas se usan en tornillos de fijación o para uniones de tubos. Las trapeciales, de sierra y redondas se utilizan para movimiento o trasporte y las cuadradas casi nunca se usan.

http://www.uvmnet.edu/

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Las roscas agudas o triangulares quedan definidas por los diámetros exterior (d), del núcleo (d1) y del de los flancos (d2), así como por el ángulo de los flancos (alfa) y su paso (h)

El sentido de las roscas es otra de sus características. Hay roscas derechas e izquierdas. La rosca derecha se tiene si al girar el tornillo de acuerdo a las manecillas del reloj este tiene penetración y la rosca izquierda se tiene si al girar al tornillo en contra de las manecillas del reloj este avanza penetrando también.

Las roscas pueden tener una sola hélice (un sólo triángulo enrollado) o varios, esto indica que las roscas tendrán una o varias entradas.










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Mecanizado o tallado de roscas Las roscas pueden fabricarse por medio de diferentes procesos de manufactura. El procedimiento seleccionado dependerá del número de piezas a fabricar, la exactitud y la calidad de la superficie de las hélices, el tallado más común de roscas es por medio de: a) machuelos o terrajas (manuales o de máquina) b) útiles de roscar en torno c) fresado d) laminado Procedimiento para la elaboración de tonillos cabeza hexagonal de ¼ diámetro y 2 pulgadas de largo, cuerda estándar: Materias primas

Barra hexagonal de acero Aceros Inoxidable AISI 304

Lubricante (refrigerante)

Anti oxidante Equipos necesarios

Torno revolver

Segueta mecánica

Buril

Cuchilla de corte

Porta herramientas

Torno revolver Apeka 25 con alimentador

Tarraja

Sierra mecánica





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Proceso de maquinados Preparación de tono revolver

1) Configurar la torre con buril, cuchillas de corte, tarraja 2) Configuración de contrapesos para la alimentación semiautomática de la barra de acero hexagonal 3) Preparación de lubricantes (refrigerante) 4) Preparación 5) Llaves varias (Allen, españolas, estrías)

Preparación de la ingeniería

1) Dibujos de ingeniería

Nomenclatura: De acuerdo a la norma ANSI B.18.2.1

k Ancho de cabeza k 4,14

l Longitud de espiga l 25,400

b Longitud de rosca b 19,050

d Diámetro de profundidad de rosca d ¼

e Diámetro de cabeza e 12,83

s Distancia a caras de cabeza de tornillo s 11,11

Figura de tornillo hexagonal roscado



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Proceso de maquinado Descripción

Introducción de barra hexagonal dentro de la boquilla del torno

Ajuste de medida de alimentación

Cilindrado para longitud de cuerda y diámetro

Chaflanado de punta

Roscado

Alimentado para corte

Corte de tornillo Inspección

Revisión dimensional

Revisión funcional Turnos de producción 7 horas efectivas sin contar los tiempos de afilado y preparación de maquina Características de producción

Tiempo de producción

Tiempo de inspección

Tiempo de preparación de maquinaria

Afilado de cuchillas

Afilado de buriles

Capacidad de producción

1 1 min/pza.

Muestreo 5 pzas c/30 min

30 min x turno 15 min 15 min

Fabricación de roscas por medio del torno Se puede utilizar un torno de plantilla con husillo de trabajo móvil, como el que se muestra en la figura.

Fig. del libro Alrededor de las máquinas de Gerling



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Como se puede observar en el extremo izquierdo del husillo principal se coloca una plantilla con la rosca que se quiere fabricar (a), ésta se acopla a una tuerca (b) que sirve de guía al husillo principal del torno. Observe que el husillo es el que se desplaza o avanza de acuerdo a lo que requiere la plantilla, como lo demandaría un tornillo acoplándose a su tuerca, mientras que el útil de roscar está inmóvil.

Fig. del libro Alrededor de las máquinas de Gerling En este tipo de tornos se pueden utilizar como útiles con varias puntas como los peines de roscar.

Fig. del libro Alrededor de las máquinas de Gerling Peines de roscar para rosca exterior e interior Por lo regular las roscas en los tornos se realizan por medio de varias pasadas no se recomienda desbastar en reversa.




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Fig. del libro Alrededor de las máquinas de Gerling Para el tallado de roscas también se pueden utilizar tornos de tipo horizontal, para ello se debe usar el husillo de guía y la tuerca matriz de los tornos horizontales. Observe en el dibujo, como se acoplan el husillo de roscar y el husillo principal por medio de los engranes de velocidades y cómo funciona la tuerca que cierra las mordazas. Esto hace que el carro del torno se mueva de acuerdo a el husillo de roscar.

Fig. del libro Alrededor de las máquinas de Gerling a) Tuerca de fijación b) tuerca de fijación cerrada Para lograr la fabricación de una rosca con el paso requerido, es necesario que se guarde la relación de revoluciones adecuada entre el husillo guía o de roscar y las de la pieza. Por ejemplo si se requiere tallar una rosca con paso de 4 mm el carro deberá tener un avance de 4 mm por cada revolución, si el husillo de roscar en cada vuelta avanza 4 mm la relación será de uno a uno. Pero si el husillo de roscar avanza 8 mm en cada revolución, éste deberá sólo dar media vuelta, mientras el husillo principal debe dar una vuelta, por lo que puede decirse que se requiere una relación de dos a uno, pues por cada vuelta de 8 mm que dé el husillo de roscar, la pieza deberá haber dado una, avanzando 4 mm. El ajuste de las relaciones se logra por medio del cambio de las ruedas dentadas que transmiten el movimiento del husillo principal al husillo de roscar. Lo anterior se puede observar en el siguiente dibujo.




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Fig. del libro Alrededor de las máquinas de Gerling Gs = paso de la rosca a tallar Ls = paso del husillo de roscar Z1 = número de dientes del engrane del husillo principal Z2 = número de dientes del engrane del husillo de roscar Z = rueda intermedia sin influencia en el cambio de revoluciones

Ejemplo del cálculo del tallado de una rosca en un torno con engranes intercambiables. Se requiere una rosca con paso (Gs) de 2 mm y se tiene un torno con un husillo de roscar (Ls) de 6 mm. ¿Qué engranes Z1 y Z2 debemos utilizar, para fabricar esta rosca? Lo primero que se debe hacer es establecer la relación que se requiere entre los dos pasos si el paso de la pieza debe ser 2 y el del husillo de roscar es 6 se tendrá que la relación es 2/6 = 1/3. Por lo que cualquier par de engranes que den esta relación servirán, así se pueden tener un engrane Z1 de 20 dientes y un Z2 con 60 dientes, como la relación de 20/60 es igual a 1/3 funcionará bien, como también lo hará con una relación de un Z1= 15 y un Z2=45. Si se requiere una relación muy pequeña se pueden poner más engranes entre el husillo principal y el husillo de roscar. Por ejemplo si se necesita hacer una rosca con paso de 1 mm y se tiene un husillo de roscar con paso de 12 mm, se tiene que la relación es de 1/12, como las ruedas dentadas con estas relaciones son difíciles de obtener, pues con una Z1de 10 dientes (la que es muy pequeña) se requerirá una Z2 de 120 dientes, la que es muy grande, por lo que se buscan dos quebrados que multiplicados nos den la relación de 1/12, por ejemplo 1/4 por 1/3, lo que nos indica que podemos utilizar una doble reducción en nuestro torno, en la que se pueden usar las siguientes relaciones 20/80 y 20/60. Por lo que se pueden usar los siguientes engranes: Uno engrane motriz Z1 de 20 dientes, acoplado a uno de 80, a ese de 80 dientes se junta con uno de 20, con lo que ahora funcionará como motriz con esos 20 dientes, los que transmitirán su movimiento a uno de 60 dientes,



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el que es engrane Z4 que transmite el movimiento al husillo de roscar. Lo anterior se observa en el siguiente dibujo.

Existen juegos de engranes intercambiables en los tornos horizontales, por ejemplo es común encontrar juegos con los siguientes engranes: 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 125, 127. Los husillos de roscar normalizados tienen los siguientes pasos: 4, 6, 12, 15, 24 en milímetros y 1/4 y 1/2 pulgadas. El hacer el cambio de las ruedas dentadas en los tornos es muy tardado y molesto, por lo que ya existen transmisiones que permiten las relaciones adecuadas, sin necesidad de los cambios físicos. En la mayoría de los tornos se instalan tablas con las que se obtienen las relaciones de las ruedas dentadas con las que cuentan las transmisiones.

Análisis de Resultados El proceso de fabricación de un tornillo como el elegido para llevar a cabo esta investigación mediante un torno toma bastante tiempo, es decir, para producir un solo tornillo, pasan varios minutos; obteniendo con esto una producción baja. Sin embargo, la calidad del producto es alta ya que es proceso es bastante exacto y no cambia las propiedades del material. Pero debemos tomar en cuenta que los tornillos de los que hablamos se ocupan en grandes cantidades ya que son de uso bastante común. Al realizar el planteamiento inicial, el cual fue determinar la fabricación de tornillos en un torno revolver, nos dimos cuenta que este tipo de proceso es muy tardado e ineficiente ya que la producción también es muy lenta según el planteamiento inicial Características de producción

Tiempo de producción

Tiempo de inspección

Tiempo de preparación de

maquinaria

Afilado de cuchillas

Afilado de buriles

Capacidad de producción

1 1 min/pza.

Muestreo 5 pzas c/30 min

30 min x turno 15 min 15 min 420pzas



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De acuerdo a la tabla anterior se cuenta con 7 hrs de producción (420 minutos) los cuales ya consideramos 1 hr (60 min) para cambios de herramientas lo cual de acuerdo a la tabla nos da 420 tornillos por 7 hrs de producción. Por lo que consideramos poca producción para un tornillo estándar. En cambio, si se utiliza un proceso como el laminado para producir dichos tornillos, se pueden producir cantidades a razón de 1000 tornillos por minuto. De lo anterior, se planteó el cambio de proceso a un proceso de forjado de tornillos donde presentamos la siguiente información.

Proceso comienza con un "corte" o "blanco" el cual es cortado del rollo original de alambre.

El blanco es entonces golpeado en un extremo y comienza a crear la forma de la cabeza. A esto se le llama "1ra estación."




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Luego, la segunda parte de la secuencia de dos-estaciones forma la figura final de la cabeza.

Si el tornillo necesita ser ranurado, las seguetas de alta velocidad y el equipo quita-rebabas, completaran el proceso.

Las cuerdas son formadas por medio del láminado o rolado y así termina la fabricación del tornillo.





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Si se utiliza la alternativa de utilizar machuelos o terrajas para fabricar las cuerdas, el resultado es defectuoso y difícil de estandarizar ya que se presenta el error humano. El proceso de fresado para la fabricación de tornillos es muy similar al que se obtiene con torno.

Conclusiones Como conclusión tenemos que el proceso de tornado para la manufactura de tornillos del tipo visto en el presente trabajo, se aplica para diseños especiales con bajo número de piezas a fabricar. Si se trata de la manufactura de un gran número de tornillos se preferirá utilizar otro proceso que nos brinde una producción en masa como el laminado. Bibliografía

1) http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/roscas.htm

2) Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling, editorial Reverté. Páginas 185 a 209. 3) Principios de Ingeniería de Manufactura, de Stewart C. Black, Vic Chiles et al. de la Compañía Editorial

Mexicana. Páginas 434 a 451. 4) Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial

Continental. Páginas 749 a 765. 5) Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et al. Companía Editorial Continental.

Páginas 278 a 280. 6) Materiales y procesos de manufactura para ingenieros. Lawrence E. Doyle et al.. Prentice Hall. Páginas

884 a 904.


http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/roscas.htm

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