PRACTICA ACADÉMICA EN INDUSTRIAS IMR

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BUCARAMANGA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

BUCARAMANGA

2020

DANIEL FELIPE ARIAS GONZÁLEZ

PRACTICA ACADÉMICA EN INDUSTRIAS IMR

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BUCARAMANGA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

BUCARAMANGA

2020

DANIEL FELIPE ARIAS GONZÁLEZ

Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Mecatrónico

Director:

FAUSTINO ANTONIO MUÑOZ MONER

PhD. en Control y Automatización Industrial

NOTA DE APROBACIÓN

Práctica académica titulada “Práctica académica en

Industrias IMR”, presentado por el estudiante Daniel

Felipe Arias González para optar por el título de ingeniero

mecatrónico

Firma director

Ph.D Fasutino Antonio Muñoz Moner

Bucaramanga, Santander, Colombia, 2020.

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 7

1. OBJETIVOS ......................................................................................................... 9

1.1 OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 9

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 9

2. MARCO CONCEPTUAL .................................................................................... 10

2.1 CONTROL NUMÉRICO ................................................................................... 10

2.2 TORNO CNC ................................................................................................... 11

2.3 HERRAMIENTAS DE OPERACIÓN TORNO CNC .......................................... 13

3. ACTIVIDADES ................................................................................................... 18

3.1 PRODUCCIÓN DE PIEZAS SEGÚN MUESTRA O PEDIDO .......................... 18

3.2 PRODUCCIÓN DE POLEAS DE DIFERENTES PERFILES Y AJUSTE DE

RODAMIENTO ....................................................................................................... 20

4. CONCLUSIONES .............................................................................................. 27

BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 28

LISTA DE ILUSTRACIONES

Pág.

Ilustración 1. Torno CNC Fanuc i serie .................................................................. 10

Ilustración 2. Tablero de control CNC .................................................................... 11

Ilustración 3. Copa torno CNC ............................................................................... 12

Ilustración 4. Manómetro presión de copa y punto ................................................. 13

Ilustración 5. Herramienta de grafilado .................................................................. 14

Ilustración 6. Herramienta de desbaste .................................................................. 14

Ilustración 7. Herramienta de roscado ................................................................... 15

Ilustración 8. Broca de perforación ......................................................................... 16

Ilustración 9. Nine .................................................................................................. 16

Ilustración 10. Centro-punto ................................................................................... 17

Ilustración 11. Roscado varilla de acero según muestra ........................................ 18

Ilustración 12. Roscado niple acero carbón calibre 80 ........................................... 19

Ilustración 13. Brazo palpador torno CNC .............................................................. 20

Ilustración 14. Sensor brazo palpador torno CNC .................................................. 20

Ilustración 15. Material a tope ................................................................................ 21

Ilustración 16. Refrentado y desbaste cilíndrico ..................................................... 22

Ilustración 17. Corte V herramienta multidireccional .............................................. 22

Ilustración 18. Perforación y expansión ................................................................. 23

Ilustración 19. Tronzado......................................................................................... 23

Ilustración 20. Ajuste de rodamiento, calibrador digital .......................................... 24

Ilustración 21. Polea en U 2 ½” ....................................................................................... 24

Ilustración 22. Tubería ranurada acero carbón 1 ½” ................................................... 25

Ilustración 23. Mecanizado polímero Empack HD. ................................................ 26

7

INTRODUCCIÓN

El siguiente documento presenta la experiencia de práctica académica realizada

durante el año 2020 en la empresa Industrias IMR en la cual fue posible aplicar y

recibir conocimientos ingenieriles que complementan la formación recibida durante

el curso de la carrera profesional de ingeniería mecatrónica en la Universidad

Autónoma de Bucaramanga.

Durante el transcurso de la práctica académica se ponen a prueba los

conocimientos adquiridos durante la carrera cursada y permite al estudiante

desenvolverse en un ambiente laboral, además de proporcionar herramientas y

situaciones en las cuales sea puesto a prueba su competencia profesional.

La práctica fue desarrollada en la empresa Industrias IMR en la ciudad de

Bucaramanga, empresa que cuenta con distintos procesos, y maquinaria en el área

de manufactura. Se especializa en la comercialización de racores, válvulas y

sistemas de conducción de fluidos entre otros. El impacto del sector de manufactura

y producción de piezas al por mayor es significativo para diferentes sectores en los

que se comercializan estos productos. El sector rural requiere líneas de agua, aire

o gas para la producción de sus servicios, así como implementos que van desde

válvulas hasta llaves de paso. Productos como nipleria o accesorios de conexión de

tubería son altamente comercializados en este sector.

La empresa colombiana IMPOFER realizaba pedidos de 6000 niples de las

siguientes medidas; ½” diametral x 2” de longitud. Productos cuyo fin es la

comercialización en diferentes ciudades del país ya que a diferencia de la empresa

industrias IMR, IMPOFER se encuentra en otras ciudades a nivel nacional. De esta

forma es posible tener una visión más clara del impacto del sector de manufactura

desde el trabajo realizado en la práctica académica.

8

En cuanto a otros sectores como el de alimentos, la industria de manufactura

también se ve envuelta. Los camiones transportadores de alimentos o productos de

consumo humano requieren válvulas en materiales adecuados para este tipo de

productos. La producción de estas válvulas se realiza en su totalidad en la empresa,

fueron diseñadas y producidas en industrias IMR, y su impacto en el sector se ve

reflejado en el fin de la distribución de estos productos de manera segura y sin

representar ningún cambio en la composición del producto transportado.

Estos ejemplos de productos comercializados y que tienen impacto en el entorno

producidos por técnicas de manufactura son realizados por distintas etapas. En el

caso de la nipleria primero pasaban por un proceso de corte para tener una medida

uniforme y posteriormente al torno CNC en donde se realizaba el mecanizado de

rosca. De esta forma todas las celdas de manufactura de la empresa tienen

participación en los diferentes productos que se venden. Dependiendo de los

requerimientos puede pasar el material por etapa de soldadura, mecanizado, corte,

etc.

El área de desempeño de la práctica fue en un centro de mecanizado por control

numérico computarizado en la cual se desarrollaron distintos procesos que serán

explicados en el siguiente documento.

9

1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL

Apoyar la producción y desarrollo de productos de la empresa en el torno CNC, de

los cuales se requiera mecanizado preciso y detallado.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Operación y mantenimiento del torno CNC

• Ejecución de procesos de manera eficaz

• Capacitación de herramientas adecuadas para cada proceso

10

2. MARCO CONCEPTUAL

2.1 CONTROL NUMÉRICO

El control numérico consiste en un sistema de automatización de herramientas

operadas con comandos de programación previamente establecidos con el fin de

realizar procesos de mecanizado más rápidos y precisos.

Este tipo de sistemas han revolucionado la industria de manufactura siendo posible

realizar procesos que anteriormente eran imposibles de realizar en materiales

metálicos o también requerían procesos de trabajo más largos. Por lo que como

consecuencia favorable de esto ha sido una mayor producción de piezas y el

aumento de la precisión además de mejores acabados.

Ilustración 1. Torno CNC Fanuc i serie

Fuente: Autor del proyecto

11

2.2 TORNO CNC

El torno CNC es una de las principales herramientas de desarrollo de la producción

en la industria de manufactura. Tiene como base de operación el desarrollo de

procesos a partir de programas configurados en la memoria de la máquina.

Existen diferentes procesos de mecanizado como desbaste, tronzado,

perforaciones, desbaste cilíndrico, roscado entre otras. Es posible realizar piezas

en diferentes materiales, y la variación que vería el proceso iría de la mano con el

material de las herramientas de corte así como valores de velocidad de giro o

presión de corte.

Ilustración 2. Tablero de control CNC

Fuente: Autor del proyecto

12

Uno de los tornos CNC más comunes son los que trabajan en dos coordenadas,

(x,z). Estos se diferencian porque la copa en donde están las mordazas está fija,

esto quiere decir que el material esta fijo y no puede desplazarse, únicamente rotar.

Y las herramientas de corte mecanizan en el eje x que determina la altura, y el eje

z que determina la profundidad hacia el centro de la copa.

También existen diferentes mordazas que van en función del tipo de agarre para el

material, es decir características como diámetro o tipo de agarre sea interno o

externo determinan el tipo de mordaza a utilizar. Otro valor variable de la copa y las

mordazas es la presión de agarre que también está configurada de acuerdo al

material a trabajar.

Ilustración 3. Copa torno CNC

Fuente: Autor del proyecto

Ilustración 4. Manómetro presión de copa y punto

13

Fuente: Autor del proyecto

2.3 HERRAMIENTAS DE OPERACIÓN TORNO CNC

El torno CNC es una máquina flexible debido a que permite el uso de distintas

herramientas de mecanizado en el mismo proceso, esto porque cuenta con una

torreta en la que es posible ubicar las herramientas necesarias para realizar el

trabajo. A continuación se muestran algunas de ellas y se explica su uso o función

dentro del sistema de manufactura.

• Herramienta de grafilado: Es utilizada para dar un acabado final en el que existe

un mejor agarre del material, tiene una geometría característica en forma de

diamante y esta queda grabada en la superficie del material.

Ilustración 5. Herramienta de grafilado

14

Fuente: Autor del proyecto

• Herramienta de desbaste: Es utilizada con diferentes propósitos desde realizar

refrentado de caras planas, hasta desbaste cilíndrico o cónico. Se utiliza cuando

es necesario disminuir el diámetro de un material o también para mejorar el

acabado de una superficie.

Ilustración 6. Herramienta de desbaste

Fuente: Autor del proyecto

15

• Herramienta de roscado: Su función es la de realizar roscado en tubería, durante

la practica académica se utilizaron dos tipos, para roscar tubería en hierro

galvanizado y en acero carbón y la otra era de una aleación especial para

realizar roscado en acero inoxidable el cual es más duro de mecanizar por lo

que es necesario utilizar esta pastilla de diferente material.

Ilustración 7. Herramienta de roscado

Fuente: Autor del proyecto

• Broca de perforación: Esta herramienta se utiliza como su nombre lo indica para

realizar perforaciones. Tiene la particularidad de que trabaja mejor de una sola

pasada, es decir sin retroceder y volver a perforar. En lugar de esto realizar una

sola pasada.

16

Ilustración 8. Broca de perforación

Fuente: Autor del proyecto

• Nine: Herramienta utilizada para realizar pequeñas perforaciones o también

utilizada para realizar biselado interior.

Ilustración 9. Nine

Fuente: Autor del proyecto

17

• Centro-punto: Este accesorio del torno CNC es utilizado como un apoyo para

realizar mecanizados en los que es posible que el material se flecte o vibre en

exceso y no permita un proceso efectivo. Como ejemplo fue utilizado para

realizar el roscado de las varillas de construcción, ya que al haber dos puntos de

apoyo, siendo el punto uno y la mordaza el otro esto asegura que la pieza pueda

ser trabajada sin complicaciones. Como dato adicional para realizar este proceso

primero se realiza una pequeña perforación en el centro de la varilla y una vez

realizado se procede a introducir el punto.

Ilustración 10. Centro-punto

Fuente: Autor del proyecto

18

3. ACTIVIDADES

3.1 PRODUCCIÓN DE PIEZAS SEGÚN MUESTRA O PEDIDO

Las actividades que desempeñé durante la práctica académica siendo operador

CNC consistieron en su gran mayoría en la producción de distintas piezas

ordenadas sobre pedido o bien para suplir el stock de la empresa. La mayor parte

del trabajo realizado consistió en mecanizar tubería de diferentes diámetros,

calibres y longitudes en niples o tubería para conexión. También se realizó el

mecanizado de varillas utilizadas en construcción, roscándolas y doblándolas.

Ilustración 11. Roscado varilla de acero según muestra

Fuente: Autor del proyecto

Ilustración 12. Roscado niple acero carbón calibre 80

19

Fuente: Autor del proyecto

Fue necesario aprender a realizar el montaje previo a producción, esto incluye la

selección adecuada de herramientas a utilizar en el mecanizado, sea roscado,

tronzado, perforación, etc. Y además el correcto montaje de las mismas. Al

momento de realizado el montaje es fundamental realizar una correcta

compensación de las herramientas ubicadas en la torreta para el funcionamiento

adecuado durante el proceso de mecanizado. Ya que si las herramientas no son

compensadas la máquina no tiene la noción del espacio que ocupan estás

herramientas y puede provocar que se estrellen contra el material. Para realizar la

compensación se utiliza el comando G56 T (el número de la herramienta a

compensar) y se realiza manualmente con el brazo palpador del CNC.

Ilustración 13. Brazo palpador torno CNC

20

Fuente: Autor del proyecto

Ilustración 14. Sensor brazo palpador torno CNC

Fuente: Autor del proyecto

3.2 PRODUCCIÓN DE POLEAS DE DIFERENTES PERFILES Y AJUSTE DE

RODAMIENTO

Otra actividad que desempeñé fue la producción de poleas las cuales son

comercializadas en la empresa. Como caso particular de este producto es necesario

tener en cuenta el ajuste de rodamiento a la hora de realizar el mecanizado de forma

21

que el ajuste sea preciso y permita al rodamiento posicionarse de manera correcta

y permitir que pueda rodar pero que permanezca fijo en su lugar. Para garantizar

esto fue necesario utilizar un calibrador digital y estar atento a la medida diametral

de cada una de las piezas realizadas. Para el perfil en v de poleas se siguen los

siguientes pasos.

El proceso se realiza a partir de un eje macizo de diámetro según especificaciones,

las más comunes son las de 2 ½”. Se lleva el eje a tope y posterior a esto se realiza

una operación de refrentado para igualar la cara del eje, seguido de esto se

mecaniza un desbaste diametral para definir la pieza. El siguiente paso es con la

herramienta de corte multidireccional realizar la forma en V de corte donde va a

reposar la polea. Se perfora con la broca y con la herramienta de expansión se le

da el ajuste de rodamiento final. Finalmente se tronza la pieza y su mecanizado está

completo.

Ilustración 15. Material a tope

Fuente: Autor del proyecto

Ilustración 16. Refrentado y desbaste cilíndrico.

22

Fuente: Autor del proyecto

Ilustración 17. Corte V herramienta multidireccional.

Fuente: Autor del proyecto

Ilustración 18. Perforación y expansión.

23

Fuente: Autor del proyecto

Ilustración 19. Tronzado

Fuente: Autor del proyecto

Ilustración 20. Ajuste de rodamiento, calibrador digital.

24

Fuente: Autor del proyecto

Otro perfil de poleas desarrolladas fue en U también de 2 ½”:

Ilustración 21. Polea en U 2 ½”.

Fuente: Autor del proyecto

Se mecanizaron diferentes tipos de piezas y fue posible realizar distintos tipos de

25

procesos con las mismas herramientas, un ejemplo de esto es que la herramienta

de tronzado nos permite realizar ranuras en tubería, utilizadas para ciertos tipos de

acoples y esto nos facilita mucho trabajo. Los materiales de las pastillas de corte

varían en función del material a trabajar, y siempre se utilizar refrigerante para

alargar la vida útil de las pastillas como también para evitar sobrecalentamientos en

el material y en las herramientas. Este refrigerante está compuesto por 1 parte de

aceite por 5 de agua y una bomba en el interior del CNC distribuye el refrigerante

de manera uniforme durante todo el proceso. Algunas excepciones en las que no

se utiliza refrigerante son en el mecanizado de bronce o de ciertos polímeros.

Ilustración 22. Tubería ranurada acero carbón 1 ½”

Fuente: Autor del proyecto

Ilustración 23. Mecanizado polímero Empack HD.

26

Fuente: Autor del proyecto

4. CONCLUSIONES

27

Una de las herramientas más versátiles en la industria de manufactura es el torno

CNC, debido a la facilidad de realizar distintos procesos durante un solo

mecanizado. Esto se ve reflejado en una mayor producción un mejor acabado y en

piezas más precisas.

Uno de los aspectos más importantes a la hora de realizar un proceso en el torno

CNC consiste en la previa verificación de un correcto montaje de las herramientas

a utilizar, esto de la mano con la compensación de las mismas, de esta manera se

pueden evitar errores o problemas que puedan surgir.

Antes de realizar cualquier operación en el CNC es necesario verificar niveles de

refrigerante y que la copa esté engrasada.

Los elementos de protección personal son esenciales para salvaguardar la

integridad del operario en el caso del torno CNC el uso de guantes, gafas y tapa-

oídos son primordiales para un ambiente de trabajo adecuado.

Fue posible concluir que dependiendo del material a trabajar se deben utilizar

diferentes herramientas de mecanizado, esto ya que hay unos materiales más duros

que otros.

Esta práctica académica permitió realizar un balance de conocimientos adquiridos

y de entender el ambiente laboral de una empresa enfocada a la manufactura.

BIBLIOGRAFIA.

28

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29

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