Instituto Nacional de Astrofísica,

Optica y Electrónica.

Autofib-1.5 – Montura de pruebas de

la óptica correctora del campo del

telescopio de 2.1m del OAGH

REPORTE TECNICO RT 0550 COORDINACION DE ASTROFISICA

Esperanza Carrasco Licea Josué Ortega Tonix

y Marco Antonio de Jesús Ortiz

Septiembre 2, 2003

©INAOE 2003

Derechos Reservados

El autor otorga al INAOE el permiso de

reproducir y distribuir copias de este reporte

técnico en su totalidad o en partes mencionando

la fuente.

Autofib-1.5 – Montura de pruebas de la óptica correctora del campo del telescopio de 2.1m del OAGH

Esperanza Carrasco Licea, Josué Ortega Tonix y Marco Antonio de Jesús Ortiz

Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electrónica

Coordinación de Astrofísica

Reporte Técnico RT 0550

Septiembre 2, 2003

Resumen

Se describe el desarrollo, fabricación y pruebas de una montura mecánica diseñada para evaluar la calidad de imagen, cuando se usa la correctora del campo, del telescopio de 2.1m del Observatorio Astrofísico Guillermo Haro. La óptica correctora se diseñó con el propósito de poder adaptar el sistema multifibras Autofib-1.5, que requiere un campo plano de 360 mm de diámetro, equivalentes a 47.8 min de arco en el cielo. La montura fue fabricada en el taller mecánico del INAOE y ha sido probada exitosamente en el telescopio.

2

1. Introducción Autofib –1.5 (AF1.5) consiste de un robot posicionador que tiene una cabeza manipuladora y puede desplazarse dentro de un círculo de 360mm de diámetro, equivalentes a 47.8 min de arco en el plano focal del telescopio. La cabeza tiene un controlador en la dirección Z y una espiga electromagnética que puede subir, mover y bajar pequeños cilindros magnéticos cuyo interior tiene una forma cónica. Las fibras están equiespaciadas radialmente alrededor de una circunferencia y se mueven a través de puntos pivotes. Cada fibra está dentro de un tubo de acero inoxidable rígido que la mantiene en una posición bien definida desde le pivote al extremo de entrada de la fibra. En dicho extremo un pequeño prisma pegado a la superficie de la fibra permite que la luz que viaja normal al plano de imagen del telescopio sea desviada 90° hacia la fibra. Un pequeño cilindro con un magneto permanente pegado al tubo de la fibra es usado para garantizar que la fibra se mantenga en su posición en una placa de acero justamente debajo del plano focal del telescopio. Una descripción detallada del instrumento se puede encontrar en Carrasco E. (2002). El telescopio de 2.1m del Observatorio Astrofísico “Guillermo Haro” (OAGH) tiene una configuración Ritchey-Chrétien (Cornejo y Malacara, 1973) que ofrece la ventaja de no presentar aberración esférica ni coma. No obstante, presenta curvatura de campo y astigmatismo. Por su parte Autofib-1.5 tiene un campo de trabajo de 360 mm de diámetro. En consecuencia para poder instalarlo en el telescopio se requería forzosamente aplanar el campo. El diseño estuvo a cargo del Dr. Sergio Vázquez y Montiel, de la Coordinación de Óptica del INAOE, quien no sólo consiguió aplanar el campo sino también corregir el astigmatismo. Originalmente se decidió probar la calidad de la óptica de la correctora usando AF1.5 directamente, en vista de que sus sistemas auxiliares permiten tomar imágenes simultáneas de la luz provenientes del cielo y la fibra. La ventaja de tal procedimiento es que no sería necesario diseñar una montura especial de pruebas ya que el instrumento es en realidad una máquina XYZ de alta precisión, como lo indica el error en el posicionamiento de las fibras, que es de 30 micras rms. Además, se evaluaría la calidad de imagen tal y como está en las fibras. Sin embargo, debido a diversos problemas mecánicos que ha tenido el telescopio, se decidió que una montura mecánica especialmente diseñada para probar la óptica permitiría separar la contribución de los errores mecánicos del telescopio de aquellos intrínsecos de la óptica.

3

2. Descripción de la montura La montura consiste en una placa de aluminio con 5 barrenos a los cuales se puede ajustar una cámara CCD ST7 fabricada por Sta. Barbara Inc. Hay un barreno en el centro y los otros cuatro están distribuidos norte, sur, este y oeste. El procedimiento de evaluación de la óptica consiste en poner la cámara ST7 en el barreno central y tomar una imagen de una estrella. Después mover la ST7 a la posición norte y mover el telescopio hacia el norte de tal forma que la estrella se vea en el extremo del campo donde está ahora la ST7. El procedimiento se repite para el resto de las direcciones. Lo ideal habría sido tener una cámara en cada una de las posiciones, sin embargo, como sólo contábamos con una cámara decidimos hacer una montura con la precisión suficiente para garantizar que la precisión en el ajuste de la posición de la cámara permitiera tomar medidas con errores menores que 100 micras que en el plano focal del telescopio equivalen a aproximadamente 0.5 seg de arco. Otro aspecto muy importante de la montura es que el área sensible de la ST7 tenía que estar en la misma posición que las fibras de Autofib-1.5. Los planos 1, 2 y 3 presentan las dimensiones y los detalles de la ST7. En el dibujo 4 se muestra un corte parcial del telescopio. Se indican los diámetros y las dimensiones de las partes mas relevantes: el agujero del espejo primario, el de la celda y de la rotadora. Los instrumentos deben adaptarse a la rotadora del telescopio. En el dibujo 5 se presenta una vista general del sistema al cual debe adaptarse la nueva montura. Al telescopio mostrado en el dibujo 4, se le instala la correctora del campo, formada por dos lentes. La montura que alberga las lentes funciona a su vez como interfaz mecánica entre Autofib-1.5 y el telescopio. Las distancias axiales respecto al vértice del telescopio están indicadas. En el dibujo 6 se muestra la misma vista general pero sólo se indican las distancias necesarias para el diseño de la nueva montura. La montura que alberga la correctora fue diseñada por Rosalía Langarica del Instituto de Astronomía de la UNAM. El plano de dicha montura se muestra en la dibujo 7. Fue diseñada para fijar la óptica correctora al telescopio y al mismo tiempo para que Autofib-1.5 se fijara a su base. De tal forma que la nueva montura fue diseñada para adaptarse a la base la montura de la correctora. Las dimensiones de la nueva montura se presentan en el dibujo 9. En la parte superior se muestra la placa con los 5 barrenos a los que se fija la ST7 mientras que en la inferior se presenta una vista lateral de la montura con los resortes y los postes de sujeción mediante los cuales se fija a la base de montura de la correctora. Asimismo se muestra la cámara ST7 en la posición central. Una ampliación se muestra en el dibujo 10 donde además se muestra el detalle de cómo se fija la brida de nuestra montura a la base de la montura de la correctora.

4

Todas las partes de la montura fueron anodizadas. La figura 1 muestra la base de la montura ya terminada donde se aprecian los 5 barrenos a los que se ajusta la cámara ST7 así como los resortes y postes de sujeción mediante los cuales la montura se fija a la base de la correctora. Asimismo en la figura 2 se muestra la parte posterior con los tornillos de ajuste y las bridas pequeñas que sirven para fijar la cámara ST7. Figura 1. Vista superior de la base de la montura. Figura 2. Vista posterior de la base de la montura.

5

3. Diseño mecánico A continuación se da una lista detallada de todas las componentes de la montura:

1. Una base redonda de 676 mm de diámetro, con un espesor de 6.35 mm que sirve de sujeción a las bridas pequeñas, como se muestra en los planos número 9, 10 y 12.

2. Cuatro resortes de compresión que mantienen a la montura estable en una posición dada. Planos 9, 10 y 14.

3. Cuatro postes de sujeción que permiten el ensamble a la base de la montura de la correctora del campo del telescopio. Planos 9,10 y 13.

4. Cuatro tornillos de ajuste que dan la posición deseada a la montura en forma vertical. Planos 9, 10 y 15.

5. Cuatro arandelas de posición que permiten el ajuste de la posición de la montura por medio de los tornillos de ajuste, ver el plano 16.

6. Cinco bridas de sujeción para la cámara ST-7. Están acopladas a la base de la montura y se sujetan por medio de tornillos de Allen de ¼ de pulgada. Planos 9, 10 y 11.

7. Una cámara CCD ST-7. Planos 1,2 y 3. 8. Tornillos de 3/8 y ¼ finas y gruesas respectivamente. 9. Arandelas.

El material utilizado en este proyecto es de una aleación de aluminio tratado térmicamente la cual lleva por nombre T6 – 6061, comercialmente llamado duraluminio. Sus propiedades mecánicas y su composición química (Casillas, A.L. Máquinas, Manual del Taller Mecánico ed. 33, pag. 448) son las siguientes: Límite de resistencia a la tracción: 240 MPa. (24 kgf/mm2) Límite de elasticidad: 215 MPa. (22 kgf/mm2) Alargamiento tomado sobre 50 mm.: 10 a 18 %

6

Dureza brinell: 102 Aluminio: 8 % Cobre: 3.5 a 4.5% Manganeso: 0.4 a 1% Magnesio: 0.2 a 0.15% Densidad: 2.7 g/cm3. Para la manufactura de los resortes se utilizó un alambre de aleación especial y templado ideal para resortes llamado por norma AISI W1, ó comercialmente cuerda de piano de 1/16”. Sus propiedades mecánicas y su composición química (Casillas, A.L., Máquinas, Manual del Taller Mecánico, ed. 33, pag. 446) son: Carbono: 0.70 a 1.00 % Silicio: 0.10 a 0.20 % Manganeso: 0.25 a 0.40 % Dureza brinell: 150/280 (Mott , Robert L, Diseño de Elementos de Máquinas, 2ª edición, Cap 2; ed Prentice Hall) Límite de tracción: 175 kg/mm2. La base de la montura tiene cinco orificios, cuatro de ellos distribuidos a 90º sobre una línea de centros a 300 mm y uno céntrico que coincide con el centro de la base y con el eje óptico y mecánico del telescopio, como se muestra en el plano 12. Tiene también con cuatro orificios de 25 mm distribuidos cada uno a 90º sobre un diámetro tomando como referencia el centro de la base a 635 mm donde se introducen los postes de sujeción de tal manera que, el mecanismo del resorte, las arandelas y tornillos de ajuste hacen que la base tenga un movimiento lineal vertical en la posición que se muestra en el plano 10. Asimismo tiene 15 orificios con rosca interior (estándar) de ¼ de pulgada que sirven para la sujeción de cada una de las bridas como lo indica el plano 10. La base de este mecanismo, tiene una carrera vertical de 5 mm lo que permite ajustar la imagen en el área sensible de la cámara. La cámara tiene un porta-arillo y un arillo roscado en su interior. El porta-arillo se fija a la cámara mediante 4 tornillos de cabeza plana de 7/64 de diámetro cada uno, y el arillo roscado se fija al porta-arillo mediante tres tornillos de cabeza Allen del número 4. Una vez fijado este conjunto la cámara se fija a cada una de las bridas, que llevan en el extremo libre una rosca métrica (plano 11). En la tabla 1 se da una lista de todos los planos.

7

No. Plano Nombre Fecha de elaboración 1 Cámara ST – 7 y anillo

desmontable 12/03/03

2 Cámara ST – 7 y conjunto de anillo montado

12/03/03

3 Cámara ST – 7 área sensible 07/03/03 4 Vista parcial del telescopio de

2.1m del OAGH 07/03/03

5 Vista del telescopio con la correctora del campo

07/03/03

6

Vista de la montura de la correctora del campo instalada en el telescopio

12/03/03

7

Montura de la correctora del campo del telescopio

12/03/03

9 Ensamble de la montura de

pruebas 26/03/03

10 Ensamble de la montura de pruebas (en elevación)

26/03/03

11 Brida de sujeción de la cámara ST- 7

25/03/03

12 Base de montura de pruebas 25/03/03 12 - B Base de montura ubicando el área

sensible del detector 25/03/03

13 Poste de sujeción 31/03/03 14 Resorte de compresión 26/03/03 15 Tornillo de ajuste 31/03/03 16 Arandela de posición 02/04/03 17 Anillo roscado 25/06/03

Tabla 1. Lista de los planos desarrollados durante el proyecto

3. Maquinado A continuación aparece un cronograma, en donde se presenta el tiempo de maquinado para cada una de las piezas estipulado y el real.

8

CONTROL DE TIEMPO EN LA MANUFACTURA DE LA MONTURA EN EL TALLER MECÁNICO DEL INAOE

MES Abril Mayo

ACTIVIDAD

Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4 Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4 Maquinado de

arandelas de posición

Maquinado de tornillo de ajuste

Manufactura de resorte de compresión

Maquinado de postes de sujeción

Maquinado de Base de Montura

Maquinado de bridas

Anodizado de base de Montura

Anodizado de arandelas de posición

Anodizado de bridas

Prueba de la Montura

ESTIMADO REAL

9

La manufactura de las piezas debe llevar una secuencia de operación, para optimizar el uso de la maquinaria. Para el maquinado de cada pieza es muy importante el tipo de herramienta a utilizar, la velocidad de corte y el tipo de refrigerante, ya que una buena elección de tales parámetros garantizan un mecanizado de calidad y hacen más larga la vida de las herramientas de corte. A continuación se muestran tanto la secuencia de operación como imágenes de las piezas una vez terminadas. Es importante resaltar que el apoyo del Jefe de Taller y de los operadores fue de gran ayuda durante el proceso de elaboración de las piezas. OPERACIÓN MÁQUINA -

HERRAMIENTA METODO DE MANUFACTURA

Cortado

Sierra Eléctrica Características de la sierra: 1. Motor de

corriente alterna de 220 V

2. Movimiento de Biela- manivela acoplado al eje del motor

3. Sierra de acero para herramientas

1. Se coloca la pieza en la prensa de la sierra 2. Se mide la cantidad de pieza que se va a cortar de la barra 3. Se aprieta la pieza con extremo cuidado 4. Se inclina la sierra hasta tocar la pieza a cortar 5. Se cierra interruptor de corriente 6. Esperar a que corte la pieza 7. Abrir interruptor de corriente cuando haya acabado el corte 8. Aflojar la prensa donde se encuentra la barra 9. Recoger la pieza cortada 10. Repetir operación 3 veces más

Careado y Barrenado

1. Torno (máquina) 2. Buril de Pastilla 3. Llave de chuck 4. Llave allen 1/8 5. Porta brocas para torno 6. Broca de Centros 7. Broca de 3/8 8. Lima fina 9. Vernier

1. Se comprueba el estado de la máquina 2. Se monta chuck al husillo del torno y apretar. 3. Se monta la herramienta al portaherramientas ubicado en la torreta del torno y se aprieta con una llave allen de 1/8 4. Se monta la pieza a carear en el chuck 5. Alinear la pieza 6. Apretar la pieza en el chuck utilizando la llave adecuada 7. Centrar la herramienta de corte al centro de la pieza 8. Utilizar gafas y overol para seguridad 9. Para cortar aluminio, la velocidad de corte es de 140 a 170 m/min para desbaste y afinado respectivamente. NOTA: PARA OBTENER LAS REVOLUCIONES POR MINUTO (RPM) ES NECESARIO, HACER EL SIGUENTE CÁLCULO:

))(())(1000(

DVN

π= Donde:

N: revoluciones por minuto (RPM) V: velocidad de corte m/min D: diámetro de la pieza Referencia: Casillas paginas 591, 592. Para pastillas Widia la Velocidad de corte aumenta, en la manufactura de la montura se utilizó herramienta 18-20% W (al cobalto) 10. Acercar la herramienta de corte a la pieza con el carro longitudinal y transversal y poner en marcha la máquina. 11. Con el carro transversal y con el automático de la máquina

carear la cara de la pieza. 12. Una vez careada , parar la maquina. 13. Montar el broquero en el carro del contrapunto y montar la

broca de centros 14. Alejar la herramienta de corte de la pieza y acercar el carro

del contrapunto. 15. Poner en marcha la máquina

16. Acercar la broca de centros con la ayuda del volate del carro del contrapunto, fijar el carro y marcar centro a la pieza a una profundidad de 5 a 10mm.

17. Retirar la broca de centros y desmontarla del broquero 18. Montar broca de 3/8 al broquero y barrenar la pieza,

observar la velocidad de corte, utilizar diesel como refrigerante.

19. Una vez barrenada la pieza se aleja el carro del contrapunto de la pieza

20. Con la lima fina, quitar las aristas vivas de la pieza. 21. Desactivar la maquina. 22. Voltear la pieza del chuck , alinearla perfectamente y

apretar las mordazas. 23. Carear la cara siguiente y darle la altura que especifica el

dibujo # 16 (10.00mm) 24. Ahora, mover la herramienta de corte (buril) de tal manera

que su ángulo de ataque quede en forma perpendicular a la cara refrentada, esto con la ayuda del movimiento de la torreta y del cambio de posición del porta herramientas.

25. Una vez fijada la torreta, acercar la herramienta de corte hasta rozar con la cara de la pieza

26. Poner en funcionamiento la máquina y abrir una caja como lo indica el dibujo.

27. Tener cuidado en la mecanización y refrigerar continuamente.

Tabla 2. Secuencia de operación de cada una de las arandelas de posición (plano 16).

Figura 3. Arandelas de posición maquinadas y anodizadas (plano 16).

11

OPERACIÓN MÁQUINA -HERRAMIENTA

METODO DE MANUFACTURA

Creado Desbastado Barrenado Machueleado

1. Torno (máquina) 2. Herramienta de corte (buril) 3. Broca de centros 4. Broquero p/ torno 5. Broca de 5/16 6. Machuelo 3/8

UNF 7. Vernier Digital 8. Lima fina 9. Material:

Redondo de 1 ½” x 5” (4 pzas.)

10. Porta machuelo 11. Llave de chuck

1. Montar una pieza en el torno y centrarla 2. Poner buril en el porta herramientas y centrar 3. Seleccionar Velocidad de corte (140 m/min) 4. Carear el lado sobresaliente de la pieza 5. Una vez careada, parar la herramienta y retirar la herramienta de corte (buril) 6. Montar broquero al carro del contrapunto 7. Sujetar broca de centros al broquero 8. Poner en marcha la máquina (140m/min.). 9. Meter broca de centros a una profundidad de 5 a 10 mm. 10. Sacar Herramienta de corte y parar máquina. 12. Cambiar broca de centros por broca de 5/16. 13. Poner en marcha la máquina y meter broca a una

profundidad de 1 ½ pulgadas. No forzando la broca durante el barrenado.

14. Sacar la herramienta de corte 15. Una vez hecho el barreno, alejar el contrapunto de la

pieza y parar la máquina. 16. Quitar broca y broquero del carro del contrapunto. 17. Montar en el husillo, del carro del contrapunto un punto

móvil. 18. Con el machuelo de 3/8 y con el maneral, hacer rosca

interior de la siguiente manera: 19. Fijar el machuelo al maneral. 20. En un extremo del maneral, tiene una marca de centro,

esa marca se acopla al punto móvil, y el otro extremo, se alinea al barreno de la pieza, quedando, la punta del machuelo en la orilla del barreno de la pieza y el centro del maneral acoplado al punto móvil.

21. Para hacer la rosca , lubricar con aceite el machuelo (esto evitará el deslizamiento suave de la herramienta durante el corte), girar el maneral en sentido horario, al mismo tiempo que se mete el contra punto con el volante del carro del mismo nombre.

22. Una vez terminada de hacer la rosca, se retira el machuelo y carro del contrapunto.

23. Poner en marcha la máquina. 24. Eliminar las aristas vivas del barreno. 25. Desbastar la pieza longitudinalmente hasta darle el

diámetro de 36.00mm (velocidad 140m/min.) 26. Afinar la pieza con una velocidad de 170 m/min. Para

darle un diámetro de 35.00 mm. 27. Desbastar la pieza longitudinalmente y darle la altura de

36.00 mm., y darle un diámetro de 25.00 mm. 28. Eliminar los filos como lo indica el plano #13 como se

indica a continuación: 29. Parar la máquina 30. Girar el carro auxiliar a 45º de su posición normal en

sentido antihorario, aflojando las tuercas que lo sostienen.

31. Una vez girado el carro auxiliar, se aprietan las tuercas 32. Ajustar la posición de la herramienta de corte (buril),

moviendo la torreta, de tal manera que el ángulo de ataque de dicha herramienta quede en posición de corte.

33. Acercar la punta de la herramienta a la arista de la pieza, y poner en marcha la máquina.

34. Con la ayuda de los marcadores digitales de la máquina, se le da la profundidad de 2 mm. (y a los 45º girados)

12

35. Parar máquina. 36. Regresar la posición del carro auxiliar a su lugar (0º) 37. Voltear la pieza y alinear. 38. Poner en marcha la máquina 39. Carear y darle la altura total de la pieza (74.00 mm). 40. Hacer barreno de 1” de profundidad siguiendo los pasos

del 6 – 24 41. Desbastar y afinar hasta darle el diámetro de 25.00 y una

altura de 35.00 mm. 42. Parar máquina 43. Eliminar aristas vivas con el buril, siguiendo lo pasos del

30 al 35. 44. Tener cuidado en las mediciones.

Tabla 3. Secuencia de operación para cada uno de los postes de sujeción (plano 13).

Figura 3. Los cuatro postes de sujeción acabados y anodizados (plano 13).

13

OPERACIÓN MÁQUINA – HERRAMIENTA

METODO DE MANUFACTURA

Careado Desbastado Roscado Moleteado

1. Torno 2. Buril 3. Moleteadora 4. Punto móvil 5. Broca de centros 6. Lima fina. 7. Vernier 8. Material: 7/8” de diámetro x 3” largo (4 piezas) 9. Llave de chuck

1. Montar pieza en la máquina y alinearla 2. Montar la herramienta de corte y centrarla con respecto a la

pieza 3. Poner en marcha la máquina y refrentar el lado

sobresaliente de la pieza 4. Parar máquina 5. Montar porta brocas al carro contrapunto y broca de

centros, cuyo diámetro sea 4.00 mm 6. Poner en marcha la máquina 7. Acercar el carro del contrapunto hasta rozar la punta de la

broca a la cara de la pieza en movimiento y fijar el carro 8. Hacer centro a una profundidad de 5 mm 9. Alejar carro contrapunto 10. Quitar porta brocas y cambiarlo por un punto móvil 11. Acercar carro contrapunto hasta acoplarlo al centro de la

pieza y fijarlo 12. Con el buril, desbastar longitudinalmente hasta obtener un

diámetro de 3/8” (9.52 mm) y una longitud de 1” (25.4 mm)

13. Una vez terminado, parar la máquina y hacer la rosca de 3/8 – 24 NF, para ello se siguen los siguientes pasos:

14. Seleccionar avance y velocidad de corte según los datos de la máquina, la siguiente figura muestra las partes que intervienen en la fabricación de una rosca

15. Se inclina el carro portaherramientas (auxiliar), cuya inclinación será igual a la mitad de los grados del hilo de la rosca que se trata de construir, mas 2 grados complementarios para el afinado del flanco opuesto al flanco de corte, a medida que corta y profundiza uno, afina el otro.

16. Colocar la cuchilla porta herramientas. 17. Al roscar debe retirarse la herramienta por medio del carro

transversal, que será fijado siempre en igual posición al volver a avanzar, sólo servirá para retirar rápido la cuchilla, siendo el carro portaherramientas (auxiliar) el que se utilizará para poner corte. La tabla sirve de guía para el número de pasadas o cortes que deben darse:

No de hilos en una pulgada Número de cortes o pasadas 8 18

10 14 11 13 12 11 13 10 16 9

20 8

18. Terminada la rosca, parar la máquina, alejar el carro contrapunto y desmontar la pieza.

19. Voltear la pieza protegiendo la rosca de las mordazas del chuck, puede fabricarse una barra y hacer una rosca interior en ella del mismo paso y número para su protección

20. Alinear la pieza y poner en marcha la máquina. 21. Refrentar 22. Hacer centro a la pieza siguiendo los pasos 5 al 8 23. Poner contrapunto siguiendo los pasos del 9 al 11 24. Con la cuchilla dar el diámetro de 20.63 mm 25. Parar la máquina 26. Montar moleteadora y moletear donde lo indica el dibujo

14

15 27. Alejar el contrapunto y refrentar hasta dar a la cabeza del

tornillo una longitud de 11.11 mm. 28. Parar la máquina y desmontar pieza del torno Hacer 4 piezas.

Tabla 4. Tornillos de ajuste (plano 15).

Figura 4. Verificación de uno de los tornillos. Figura 5 . Tornillos anodizados (plano 15).

15

MÁQUINA - HERRAMIENTA

MÉTODO DE MANUFACTURA

Roscado Barrenado Enrollado

1. Torno (máquina) 2. Porta brocas 3. Broca de centros (4 mm) 4. Cuchilla de desbaste 5. Material: alambre cuerda de piano AISI W1, de 1/16” de diámetro. 6. Punto móvil 7. Llave de chuck

1. Montar en la máquina una barra redonda de 20 mm de diámetro, y un extremo desde las mordazas del torno de 15 mm 2. Embragar las palancas correspondientes para hacer una rosca de paso de 6.00 mm 3. Montar el buril ó cuchilla al portaherramientas y sujetar 4. Montar porta brocas al carro del contrapunto y montar broca de centros. 5. Acercar broca de centros a la pieza rozándola con la cara de plana de la pieza. 6. Poner en marcha la máquina 7. Hacer barreno de una profundidad de 5 a 10 mm. de profundidad 8. Acercar la cuchilla (buril) a la superficie cilíndrica de la pieza en movimiento y dar un ligero rayón o roce. 9. Especificar una longitud de 50 mm desde las mordazas hasta el extremo opuesto de la pieza. 10. Embragar la palanca de la barra de roscar y la de avance para definir la rosca en la pieza 11. Dar una profundidad de corte de 2 milímetros 12. Retirar la cuchilla 13. Parar máquina 14. Retirar el portaherramientas 15. Sujetar el alambre en el portaherramientas por medio de dos maderas, de tal manera que cuando gire la máquina, el alambre vaya pasando por éstas maderas y no se dispare. 16. Aflojar las mordazas 17. Meter un extremo del alambre en las mordazas p/ sujetarlo por medio de éstas 18. Poner en marcha el motor 19. Del mismo avance y velocidad que se aplicó en un principio, enrollar el alambre en los surcos de la pieza hasta dar una longitud de 36 mm. 20. Una vez enrollado el alambre parar la máquina y aflojar las mordazas del chuck. 21. Cuando se aflojan las mordazas, el alambre tiende a expandirse más del diámetro de donde se encontraba, es decir se expande 25 milímetros, justo el diámetro de diseño. 22. Desmontar el alambre del porta herramientas y cortarlo en el esmeril. 23. Hacer 6 piezas.

Tabla 5. Secuencia de manufactura de los resortes de compresión (plano 14).

16

Figura 6. Resortes de compresión (plano 14).

OPERACIÓN MAQUINA - HERRAMIENTA

MÉTODO DE MANUFACTURA

Desbastado Barrenado Careado Afinado Roscado Machueleado

1. Broca 1 5/16” 2. Buril de desbaste 3. Porta broca 4. Broca de centros No. 4 5. Cuchilla afilada a 60º en sus cantos de corte 6. Material: redondo de 4 pulgadas de diámetro por 50 milímetros de T6- 6061 (duraluminio) 7. Buril de interiores 8. Lima fina 9. Machuelo de ¼-UNC 10. Porta machuelo ó maneral 11. Fresadora vertical sencilla 12. Plato divisor. 13. Broca de 5.2 mm

1. Montar la pieza en el torno y alinearla, si es posible con el micrómetro de carátula 2. Montar la herramienta de corte y poner en marcha la máquina (140 m/min) 3. Desbastar longitudinalmente hasta darle una longitud de 25 mm y un diámetro de 43.00 mm 4. Afinar el acabado a 42.00 mm 5. Parar la máquina. 6. Montar porta brocas al contra punto, así como la broca de centros 7. Dar marcha al motor 8. Hacer centro en la pieza. 9. Cambiar broca de centros por broca de 1 5/16 10. Hacer el barreno pasando toda la pieza 11. Parar la máquina 12. Una vez hecho el barreno, montar el buril para interiores y alinear con respecto al centro de la pieza 13. Poner en marcha la máquina 14. Desbastar el interior y afinarlo hasta el diámetro interior de diseño 15. Para la elaboración de la rosca, se ajusta la velocidad de corte y avance de la máquina, como lo indica las tablas del torno.

17

14. Avellanadora 15. Rayador

16. Una vez seleccionada la velocidad montar el buril de roscar y alinearlo a la pieza 17. Acercar la herramienta de corte hasta rozar la superficie de la pieza 18. Con la palanca de la barra de roscar ( ver figura 2.4.2), dar una primera pasada a la superficie hasta darle una longitud de 10 mm 19. Verificar que el paso sea el adecuado. 20. Repetir la operación hasta darle una profundidad de 0.75 mm 21. Parar la máquina 22. Con el anillo roscado (ver plano # 17) verificar la que la rosca de la brida entre libremente. 23. Una vez que entre el anillo a la brida, eliminar los filos de la pieza con la lima 24. Voltear la pieza y alinearla con el palpador del micrómetro 25. Desmontar el buril de roscar y montar el Buril de desbaste 26. Desembragar las palancas de avance y de roscar para tener acceso a la velocidad libre y manejo de los carros longitudinal, y transversal. 28. Seleccionar la velocidad 140 m/min. 29. Carear ó refrentar la pieza y darle la longitud total de 33.65

mm. 30. Como lo indica el dibujo, hacer un borne en el extremo,

esto con la finalidad de que al acoplarlo a la base de la montura no tenga movimiento.

31. Acabar la pieza tal como lo indica el plano 32. Eliminar los filos de la pieza. 33. Desmontar la pieza del torno. 34. Montar la pieza en el plato divisor de la máquina fresadora,

ubicada en la mesa de trabajo, el montaje debe hacerse con sumo cuidado, pues puede dañar la rosca de la brida (es recomendable la protección de la rosca) a la hora de sujetarla con las mordazas del chuck del plato divisor.

35. Alinear la pieza con el micrómetro de carátula, y ajustar la pieza

36. Buscar el centro de la pieza y hacer coincidir con el centro del husillo de la fresadora.

37. Con el volante longitudinal del carro de la mesa, desplazarla a una distancia de 32.50 mm

38. Fijar el carro. 39. Montar al husillo de la fresadora el porta brocas y la broca

de centros del número 4 40. Poner en marcha la máquina. Velocidad de corte: 125

m/min. 41. Con el volante del carro vertical, acercar la pieza a la broca

de centros en movimiento y marcar el centro. 42. Una vez marcado el centro se baja el carro vertical un poco

a fin de que la pieza libere la broca de centros en movimiento

43. Girar el plato con el volante que lleva el dispositivo, el giro debe ser a 120º , asegurar el plato posteriormente.

44. Volver a acercar la mesa de trabajo hacia la broca de centros en movimiento y hacer centro

45. Para el tercer y último centro repetir los pasos 42 al 44. 46. Retirar la mesa de trabajo verticalmente. 47. Parar la máquina y cambiar broca de centros por la broca

de 5.2mm 48. Poner en marcha el motor de la máquina (125 m/min) 49. Repetir los pasos 41 al 46

18

50. Parar la máquina y retirar broca y montar un punto en el porta brocas y apretar.

51. Con el machuelo y el porta machuelo hacer rosca en los tres barrenos, haciendo centro con el punto del porta brocas.

52. Una vez terminadas las roscas eliminar los filos con el avellanador

53. Retirar la pieza. 54. Hacer mueca de referencia, como lo indica el plano. 55. Hacer 5 piezas.

Tabla 6. Secuencia de operación para la manufactura de cada brida (plano 11).

Figura 7. Verificación de las dimensiones de una de las bridas (plano 11).

19

OPERACIÓN MÁQUINA - HERRAMIENTA

MÉTODO DE MANUFACTURA

Cortado mecánico Barrenado Fresado

1. Sierra mecánica (máquina) 2. Fresadora (máquina) 3. Porta broca 4. Broca de ¼”(1.15 a 1.25 % de carbono) 5. Boquilla 6. Fresa frontal ó (1.15 a 1.25 % de carbono) 6. Rayador 7. Regla graduada de acero 8. Compás 9. Punto de golpe (0.85 a 0.95 % de carbono) 10. Martillo 11. Broca de ½” (1.15 a 1.25 % de carbono) 12. Taladradora vertical 13. Plato divisor 14. Cortador vertical 15. Boring. 16. Boquillas

1. Cortar placa de 700 x 700 x 6.35 mm. en la sierra mecánica manual

2. Posteriormente localizar el centro de ese cuadrado, utilizando para ello el rayador y la regla de acero

3. Con el compás abierto aproximadamente 350 mm. hacer centro en el cruce de las líneas marcadas en el cuadrado y dibujar una circunferencia, cuyo diámetro corresponde al doble de la abertura del compás (700mm)

4. Una vez marcado el círculo inscrito en el cuadrado, se corta con la sierra mecánica el material sobrante, quedando así una pieza redonda.

5. Del centro de la pieza, se traza a 150 mm. 4 puntos a 90º cada uno y otros 4 puntos a una distancia desde el centro a 317.50 mm

6. Con el punto de golpe y el martillo se marcan los 9 centros 7. En la taladradora vertical, se monta el porta broca y la

broca de ½” 8. Poner en marcha el taladro (125 m/min) 9. Sujetar la placa y barrenar en las 9 marcas, haciendo

coincidir la punta de la broca con la marca de cada punto 10. Parar la máquina y desmontar la pieza. 11. Montar sobre la mesa de trabajo de la máquina fresadora el

plato divisor y fijarlo a la mesa. 12. Sujetar la placa a la base del plato divisor, tomando como

apoyo los barrenos que se encuentran a 317.50 mm del centro anteriormente maquinados

13. Centrar la pieza con respecto al eje del husillo de la máquina

14. Montar boquilla y fresa frontal, al husillo de la máquina. 15. Poner en marcha la máquina 16. Rozar la periferia de la placa con la herramienta de corte. 17. Para desbaste, la velocidad de corte requerido es de 114 m /

min. y de 160 m / min. para el afinado. 18. Con el volante del plato divisor, dar vueltas a la pieza para

desbastar su periferia, hasta obtener el diámetro de 676.00 mm

19. Una vez hecho el diámetro, se para la máquina. 20. Se vuelve a centrar la pieza con respecto al eje del husillo 21. Montar boquilla y boring al husillo de la fresadora. 22. Montar al boring el cortador vertical 23. Poner en marcha la máquina. 24. Dar el diámetro de 41.25 mm (ver plano # 12) a los 5

barrenos ubicados en el centro de la base, utilizando el plato divisor para girar la pieza a 90º a cada uno.

25. Una vez hechos los barrenos, se para la máquina 26. Cambiar el boring por el porta brocas y montar una broca

de ¼”, y poner en marcha la máquina 27. Hacer los barrenos de ¼” como lo muestra el plano. 28. Parar la máquina, volver a cambiar el porta brocas por el

Boring y ajustar a la medida que indica el plano 29. Sujetar la pieza de los barrenos que se encuentran en el

centro. 30. Maquinar los 4 últimos barrenos de 25.00 cuidando la

20

tolerancia por medio del boring 31. Eliminar los filos de la pieza. 32. Anodizar la pieza acabada a Alumex S.A. de C.V. 33. Hacer una pieza

Tabla 7. Secuencia de operación para el mecanizado de la base de la montura (plano 12).

Figura 8. Base de la montura junto con las otras componentes previamente descritas.

21

5. Pruebas en el telescopio Durante la instalación de la montura en el telescopio se hicieron algunos ajustes debido a que se dañó la rosca del arillo de la cámara. La solución fue utilizar una sola brida y cambiar la brida de posición, en lugar de mover únicamente la cámara. Al hacerlo nos dimos cuenta que la tolerancia en el maquinado de los barrenos que fijan cada una de las bridas a la base era muy alta además de que el diseño no garantizaba repetibilidad. Se sustituyeron los tornillos originales por unos de tipo cónico por lo que fue necesario sustituir los barrenos originales por cónicos. Como resultado, la precisión en la determinación de la distancia de centro a centro de las bridas fue de 150 mm +/- 10 micras. En tales condiciones fue posible realizar la evaluación de calidad de imagen de la correctora del campo del telescopio. Otro punto importante fue que los resortes no tenían la rigidez necesaria por lo que la distancia interna nominal de la base de la correctora a la base de la montura de pruebas fue de 65.7 mm mientras que en el plano 10 está especificada como 67.65 mm. Dicha diferencia pudo ser ajustada moviendo el secundario. Otra solución podría ser aumentar el diámetro de los mismos. Como una medida alternativa para el funcionamiento posterior de la montura de pruebas, se fabricaron 5 arillos para poder volver a la idea original de cambiar únicamente la cámara de posición. La montura se usará regularmente cuando sea necesario realizar un proceso de calibración de la óptica correctora así como del telescopio antes de instalar Autofib -1.5 en algunas temporadas de observación.

22

4. Instrucciones de armado y montaje

1. Revisar los planos de ensamble y los planos individuales . 2. Verifique el número de piezas:

• Base de montura • 6 resortes de compresión • 4 postes de sujeción • 20 tornillos de ¼ UNC para llave allen de 3/16 • 8 tornillos de 3/8 UNF para llave allen de 5/16 • 4 arandelas de posición • 4 tornillos de ajuste de cabeza moleteada • 5 bridas de acoplamiento • 20 arandelas de ¼ • 12 arandelas de ajuste de 3/8 • 2 Niveles de gota

3. Colocar las bridas de acuerdo a la posición que se indica en el plano 10 y sujetarlas con los tornillos de ¼ - UNC. Es muy importante la posición de la muesca de alineación de las bridas con respecto a la base de la montura, tal como se muestra en la figura:

(a) (b)

Figura 9. Secuencia de ensamblado de la bridas de la cámara (plano 10). Sujetarlas por medio de los tornillos de cabeza Allen de ¼,.

4. Colocar en cada uno de los postes de sujeción un resorte de compresión, teniendo en cuenta que dicho resorte quede del lado más profundo del barreno del poste (planos 9 y 10), es decir, del lado donde tiene 36 mm de longitud, tal como se muestra en la esta figura 10.

23

Figura 10. Ensamble de los postes de sujeción y de los resortes.

5. Introducir cada poste en los barrenos de 25 mm de diámetro. Asegurar cada uno con los tornillos de 3/8 UNF (de cabeza moleteada) y arandelas de posición (planos 15 y 16) como se muestra en el plano 10 detalle B. La base del poste quedará alineada con la base de la placa. Tal como se muestra en la figura 11.

Figura 11. Posición de las arandelas y del tornillo de ajuste.

24

6. Ensamblar la montura de pruebas a la base de la montura de la correctora de campo con los tornillos Allen de 3/8 UNF y sus respectivas arandelas.

7. Nivelar la base de la montura con el nivel de gota que viene en el equipo, utilizando para ello los tornillos de ajuste de cabeza moleteada (plano 15).

Nota: Al nivelar la base de la montura de pruebas se recomienda ajustar los tornillos 1 - 4 o 2 – 3 simultáneamente como se ilustra en la figura 12.

Figura 12. Nivelación de la montura

9. Montaje de la cámara ST7 :

9.1 Con precaución coloque sólo el arillo roscado (plano 1) en una de las bridas, hasta que dicho aro quede alineado a la brida. Observar la posición del arillo roscado; la parte cónica debe ir por debajo, donde va asentada al porta – arillo.

9.2 Se atornilla el porta – arillo a la cámara ST - 7 cuidando de no dañar las roscas

de los tornillos.

9.3 La cámara se monta al arillo roscado que se encuentra en la brida.

9.4 Alinear el centro de la cámara (la marca de alineación se encuentra en la cinta adhesiva o también tomar como centro de referencia, el tornillo del porta – arillo) con la muesca de la brida ( plano 11) una vez encontradas las marcas de alineación, se aprietan los tornillos que lleva el porta arillo (tres tornillos allen de 3/32).

25

10. Se hacen las conexiones de la cámara a la computadora con extremo cuidado para evitar mover la cámara.

11. Si se requiere ajustar más la montura, utilícese las arandelas que vienen en el equipo de repuesto, colocándolas en la parte superior de los postes (entre base de la correctora y la parte superior de los postes).

12. Al desmontar la cámara, sólo aflojar los 3 tornillos del porta arillo y quitar suavemente la cámara.

13. Quitar el arillo roscado de la brida cuidando de no dañar la rosca de ambos elementos.

14. Para volver a montar la cámara, seguir los pasos anteriores (9 al 13)

15. Recomendaciones en el montaje:

15.1. El cuerpo de la montura es delicado, cualquier golpe puede provocar a deformaciones ó rasguños.

15.2. La montura debe quedar en la posición adecuada de acuerdo al plano 9.

15.3 Para hacer la instalación el telescopio deberá estar al cenit para poder nivelar adecuadamente.

26

7. Bibliografía 1. Carrasco E. (2002), “Sistema Multifibras Auotfib-1.5”, Reporte Técnico INAOE. 2. Manual de Mecánica Industrial, Soldadura y Metales, Tomo I Máquinas y Control Numérico Tomo II Gil Espinosa J.C. , Berbós Almenera Ed. Cultural S. A. 3. Máquinas, Manual del Taller Mecánico L. Casillas, 33ª ed. 4. Instituto Para Formación y Desarrollo VolksWagen S. C. Interpretación de Planos. 5. Dibujo Industrial Chevalier. Ed. Limusa 6. Manual de Máquinas – Herramientas, Tomo II Herman W. Pollak Ed. Prentice – Hall, Hispanoamérica, S. A. 7. Dibujo y Diseño en Ingeniería Kurt Gieck Ed. Mc. Graw Hill

7.1 Sitios web www.alumina.com.co www.meb.com.mx/mecanica www.iso.ch/ www.epynet.com/anodizado.htm www.miratecnologia.com/ www.superan.com www.redmetal.com/esp/aluminiopropmecanicas.htm www.imedal.com.mx

27

27

28

29

30

31

32

33

34

36

37

38

39

40

41

42

43

44