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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA - FIIS
INDICE
INTRODUCCIÓN............................................................................................................................4
CAPITULO I:..................................................................................................................................5
MARCO TEORICO DEL DISPOSITIVO DE SUJECIÓN........................................................................5
1.1. Dispositivo de sujeción.................................................................................................5
1.1.1. Definición de dispositivo de sujeción........................................................................5
1.1.2. Partes del dispositivo de sujeción.............................................................................5
1.1.3. Funcionamiento del dispositivo de sujeción.............................................................7
1.1.4. Aplicaciones del dispositivo de sujeción...................................................................7
1.1.5. Mejoras del dispositivo de sujeción..........................................................................8
1.1.6. Características del material a usar en la fabricación del dispositivo de sujeción......8
1.1.7. Forma del dispositivo de sujeción antes del maquinado........................................10
1.2. MAQUINAS HERRAMIENTAS EN LA ELABORACIÓN DE LAS PIEZAS.............................11
1.2.1. Clasificación de las maquinas herramientas...........................................................12
1.2.1.1. Máquinas herramientas convencionales............................................................12
1.2.1.1.1. Torno..................................................................................................................12
1.2.1.1.2. Perfiladora..........................................................................................................13
1.2.1.1.3. Cepilladora..........................................................................................................14
1.2.1.1.4. Fresadora............................................................................................................15
1.2.1.1.5. Taladradoras y perforadoras..............................................................................16
1.2.1.1.6. Afiladora Manual................................................................................................17
1.2.1.1.7. Afiladora Mecánica.............................................................................................18
1.2.1.2. Máquinas herramientas no convencionales.......................................................19
1.2.1.2.1. Control Numérico Computarizado (CNC)............................................................19
1.3. SUJETADORES.............................................................................................................21
1.3.1. Roscas.....................................................................................................................21
1.3.1.1. Roscado en el torno............................................................................................21
1.3.1.1.1. Roscado con macho............................................................................................21
1.3.1.1.2. Roscado con terraja:...........................................................................................22
1.3.1.1.3. Roscado con cuchilla:..........................................................................................22
1.3.1.2. Elementos y dimensiones fundamentales de las roscas.....................................23
1.3.1.2.1. Elementos...........................................................................................................23
ANALISIS DE MANUFACTURA – TP244U Página 1
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1.3.1.2.2. Dimensiones.......................................................................................................23
1.3.1.3. Clasificación de las roscas...................................................................................24
1.3.1.3.1. Según su posición...............................................................................................24
1.3.1.3.2. Según el sentido de la hélice..............................................................................24
1.3.1.4. Normas técnicas para roscas..............................................................................25
1.3.2. Tuerca.....................................................................................................................27
1.3.2.1. Tuercas hexagonales de uso general..................................................................27
1.3.2.2. Designación de Tuercas......................................................................................27
1.3.2.3. Exactitud de las medidas....................................................................................28
1.3.2.4. Arandelas (Arandelas de asiento).......................................................................29
1.3.2.5. Resistencia de las tuercas...................................................................................30
1.3.3. Pasadores...............................................................................................................30
1.3.3.1. Uniones con pasadores.......................................................................................30
1.3.3.2. Pasadores cilíndricos..........................................................................................31
1.3.3.3. Unión con pasadores cilíndricos.........................................................................31
1.4. PROPIEDADES MICROGEOMETRICAS.........................................................................32
1.4.1. Calidad superficial: rugosidad.................................................................................32
1.4.1.1. Superficie real:....................................................................................................32
1.4.1.2. Superficie geométrica:........................................................................................33
1.4.1.3. Superficie de referencia......................................................................................33
1.4.1.4. PARAMETROS DE RUGOSIDAD...........................................................................36
1.4.1.5. RESPECTO A LA DIRECCIÓN TRANSVERSAL.........................................................38
1.4.1.6. RESPECTO A LA FORMA DE LAS IRREGULARIDADES...........................................39
1.4.1.7. ESPECIFICACION DE LA RUGOSIDAD...................................................................40
CAPITULO II:...............................................................................................................................43
DISEÑO DE PLANOS....................................................................................................................43
2.1. ENSAMBLE..................................................................................................................43
2.2. DESPIEZE.....................................................................................................................44
CAPITULO III:..............................................................................................................................45
DISEÑO Y FABRICACION DE LAS PIEZAS......................................................................................45
3.1. LA FRESADORA...............................................................................................................45
3.2.1. Partes de la fresadora.................................................................................................47
3.2. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO TECNOLÓGICO......................................................50
ANALISIS DE MANUFACTURA – TP244U Página 2
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3.3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO TECNOLÓGICO..................................................................51
3.4. COMPARACIÓN DEL PROCESO TECNOLÓGICO TEÓRICO CON EL REAL...........................61
CAPITULO IV:..............................................................................................................................62
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.....................................................................................62
4.1. CONCLUSIONES..............................................................................................................62
4.2. RECOMENDACIONES......................................................................................................63
BIBLIOGRAFIA.............................................................................................................................64
ANALISIS DE MANUFACTURA – TP244U Página 3
INTRODUCCIÓN
Los dispositivos de sujeción son muy importantes en la construcción de productos manufacturados, en las máquinas y dispositivo empleados en el proceso de manufactura y en la construcción de todo tipo de edificaciones. Los dispositivos de sujeción se utilizan tanto en el reloj más pequeño como en el transatlántico más grande. Hay dos tipos de clases básicas de sujetadores: Permanentes y desmontables. Los remaches y las soldaduras son sujetadores permanentes. Los pernos, tornillos, espárragos, tuercas, pasadores, anillos y chavetas son sujetadores desmontables. Debido al proceso de la industria, ha sido necesario normalizar los dispositivos de sujeción y se han desarrollado características y nombres definidos, una parte esencial del dibujo es el conocimiento completo de diseño y de la representación gráfica de los sujetadores más comunes.
En el campo comercial, donde la aplicación práctica de los dibujos de ingeniería adopta la forma de dibujos de trabajo, es importante tener en cuenta un amplio conocimiento de los que son los elementos de máquinas, su fabricación y la representación gráfica de cada uno de ellos. Siempre será necesario, que las partes o elementos que ensamblan una maquina se puedan mostrar con facilidad al fabricante y al consumidor, y poder mostrarle con claridad cada una de sus características esenciales y las normas a seguir para la fabricación de cada elemento.
CAPITULO I:
MARCO TEORICO DEL DISPOSITIVO DE SUJECIÓN
1.1. Dispositivo de sujeción
1.1.1. Definición de dispositivo de sujeción
El dispositivo de Sujeción es aquel que sujeta al componente al que se le va a realizar el proceso tecnológico, sostenido sobre una superficie de apoyo. El dispositivo de Sujeción se relaciona con la pieza sostenida y la herramienta de corte a utilizar.
1.1.2. Partes del dispositivo de sujeción
En el tabla 1, se observa las partes del dispositivo de sujeción, con su respectivo nombre y función.
Nro. ELEMENTO FUNCIÓN Cant.
1 Esparrago Atraviesa de manera transversal la base y la palanca, separadas estas a su vez y apoyadas por un resorte.
1
2 Tornillo 1 Conecta de manera transversal la base y la superficie de apoyo, de tal manera que este último pueda mantenerse fijo y reemplazarse cuando sea necesario.
1
3 Superficie de Apoyo
Está conectado y fijo con la base (por medio del Tornillo 1); a su vez sujetará al componente quien estará sujetado superiormente por el brazo. (Contacto directo con la mordaza).
1
4 Mordaza Sujeta en contacto directo al componente y es reemplazable 1
5 Tornillo 2 Conecta transversalmente a la mordaza con la palanca.6 Palanca
MóvilApoyado sobre el Soporte 1 y sujeta a la Mordaza Fija, por medio del Tornillo 2. En su funcionamiento es presionado verticalmente hacia abajo por la tuerca, logrando así fijar el componente para su debido maquinado.
1
7 Tuerca 1 Útil para presionar hacia abajo la palanca. 18 Resorte Soporta y brinda fuerza elástica a la palanca, la cual es desplazable. 19 Pivote Apoya en forma de pivote a la palanca 1
10 Tuerca 2 Brinda ajuste al soporte 1 con la base 111 Tornillo 2 Útil para fijar la base del dispositivo de sujeción a la mesa de
trabajo1
12 Base Es donde recaerá todo el peso de las demás partes, será utilizado también para fijar la superficie de apoyo, el soporte 1 y el
1
esparrago.13 Tuerca 3 Sirve para fijar la base con el esparrago. 1
1.1.3. Funcionamiento del dispositivo de sujeción
Como se ve en la figura el funcionamiento del dispositivo de sujeción se da de la siguiente manera: Primero se coloca el componente sobre la superficie de apoyo (3) e inferiormente de la mordaza (4), luego se genera presión ajustando la tuerca 1 (7), en sentido horario, el cual hace descender la palanca (6) la cual está apoyada en pivote con el Pivote (9) y empujada verticalmente hacia arriba por una fuerza elástica ejercida por el resorte (8).Quien hará contacto directo con el componente será la mordaza (4) por el contacto frecuente que este hará sobre la superficie a trabajar, se decidió diseñarlo de tal manera que sea reemplazable, de igual manera con la superficie de apoyo (3).
Figura 1. Dispositivo de sujeción
11
13
5
10
1212
98
76
4
3
1.1.4. Aplicaciones del dispositivo de sujeción
El dispositivo de sujeción es usado en la industria metalmecánica como parte del
sistema tecnológico, este va ubicado junto a la máquina herramienta para el proceso
de corte. Para el proceso de fabricación se debe tener en cuenta ciertos factores:
tratamiento macro geométrico del componente, seguridad del proceso de maquinado,
y precisión de calidad, pues tendrá que contrarrestar las fuerzas (Fx, Fy, Fz) que se
ejerzan sobre el componente (esto por medio de la herramienta de corte).
En este caso el dispositivo de sujeción será usado para fijar componentes que sean
colocados de manera paralela al plano de la base; por lo que se deberá tomar en
cuenta el ángulo de colocación y la distribución sobre la máquina herramienta, esto
para asegurar la seguridad industrial y su adecuado funcionamiento.
El componente a ser sujetado debe tener ciertas propiedades físicas (como por ej.
Dureza), menores a las del dispositivo de sujeción, esto debido a que si por ejemplo se
sujeta un componente más duro este dañará su estructura o causará un
envejecimiento prematuro del material, esto debido a la temperatura que deberá
tolerar y a la fuerzas que ah de contrarrestar (Fx, Fy, Fz).
Por lo general el dispositivo de sujeción es utilizado para fijar componentes metálicos,
por lo que habrá que tomar en cuenta en % de carbono con el que fue elaborado; en el
transcurso de este trabajo se hará ciertas mejoras al dispositivo de sujeción por lo que
se debe tener en las propiedades físicas y la cantidad proporcional de carbono con la
que se va a elaborar.
1.1.5. Mejoras del dispositivo de sujeción
El exceso de material que se usa en la anchura de todas las piezas involucra un
gasto innecesario, además da menos dinamismo al momento de usarla. En pocas
palabras el sobredimensionado que se le da a cada pieza no tiene una relación
armoniosa con los usos que se le dan en la realidad.
Se redujo la dimensión del canal donde esta el Pivote, puesto que puede causar
el desplazo del mismo.
Las mejoras se que se hicieron fueron aplicadas con un riguroso análisis del uso
frecuente de las piezas y sus posibles desgastes es por ello que se selecciono a la
mordaza (4) y a la superficie de apoyo (3) como elementos reemplazables por su
mayor frecuencia de contacto con el componente.
Se diseñó las “alas” en la estructura de la base para poder apoyar la el dispositivo
de sujeción a la mesa de trabajo.
1.1.6. Características del material a usar en la fabricación del dispositivo de sujeción
Es importante tomar en cuenta las características físicas del dispositivo de sujeción,
pues de ello va a depender el área de trabajo a la que será asignado, por ejemplo, los
dispositivo de sujeción para madera no son los mismos que para materiales de PVC y
ninguno de los dos están aptos para realizar un trabajo 100% efectivos para la sujeción
de metales.
En el caso el dispositivo será para la de sujeción de metales, por lo que se debe tener
en cuenta sus propiedades mecánicas (ello para asegurar su tiempo de vida y evitar
desgastes por su interacción con los componentes con los que va a interactuar) y
térmicas (ya que la alta energía expresada en forma de calor-por consecuencia de las
fuerzas Fx, Fy, y Fz creadas por la interacción del componente y el dispositivo de corte-
será absorbida en cierto porcentaje por el dispositivo de sujeción).
Principales propiedades mecánicas a tomar en cuenta:
- Dureza (que es la capacidad de un material para rayar a otro): esta variable
asegurará el no deterioro del dispositivo de sujeción, pues en su interacción con el
componente este va recibir, según la forma del componente, determinadas
fuerzas, por lo que habrá que asegurar su buen desempeño frente a un
determinado componente.
- Flexibilidad: Esta variable permite asegurar las medidas exactas de los
requerimientos microgeométricos del componente, pues si el dispositivo de
sujeción tiene alta flexibilidad, entonces existirá un rango de error en el acabado.
- Tenacidad: Esto es para asegurar que el material no se rompa cuando el
componente este interactuando con el dispositivo de corte (pues existirán fuerzas
de acción reacción en esa interacción).
- Tracción (capacidad para ser estirado de forma elástica): en esta variable se tiene
que analizar las fuerzas que van a actuar sobre el dispositivo de sujeción, este
análisis garantizará que el dispositivo de sujeción no sea deformado o sufra un
envejecimiento prematuro.
A continuación se muestra las diferencias entre usar un acero o un hierro fundido:
Los hierros fundidos son más resistentes a cambios súbitos de temperatura que
los aceros.
Los hierros fundidos presentan mayor porcentaje de carbono y por tanto son
más duras y frágiles que los aceros.
Los aceros son usados generalmente para la fabricación de piezas mecánicas,
elementos de transmisión de potencia y herramientas de trabajo.
Los hierros fundidos son usados generalmente para la fabricación de piezas de
gran tamaño como carcasas y bancadas.
Los hierros fundidos poseen una ductilidad casi nula comparada con los aceros
que pueden ser sometidos a procesos de forjado.
1.1.7. Forma del dispositivo de sujeción antes del maquinado
2. Recomendaciones geométricas del componente para su transformación a dispositivo
de sujeción; en la siguiente tabla se muestra las partes y un cuadro con
recomendaciones de formas previas al maquinado del dispositivo de sujeción:
3.
Nro. ELEMENTO RECOMENDACIÓN
1 Esparrago Normalizado
2 Tornillo 1 Normalizado
3 Superficie de Apoyo
Paralelepípedo (para 12x14x32)
4 Mordaza Paralelepípedo (para 10x15x102)
5 Tornillo 2 Normalizado
6 Palanca Móvil Paralelepípedo (min. 9x9x48) → Paralelepípedo 8x8x47 → Maquinado
de la parte no roscada → Cilindrado → Roscado
7 Tuerca 1 Normalizado
8 Resorte Normalizado
9 Pivote
10 Tuerca 2 Normalizado
11 Tornillo 2 Normalizado
12 Base Paralelepípedo (para 15x50x45)
13 Tuerca 3 Normalizado
3.1. MAQUINAS HERRAMIENTAS EN LA ELABORACIÓN DE LAS PIEZAS
4. La máquina herramienta “Fig.3” es un tipo de máquina que se utiliza para dar forma a
materiales sólidos, principalmente metales. Su característica principal es su falta de
movilidad, ya que suelen ser máquinas estacionarias. El modelado de la pieza se realiza
por la eliminación de una parte del material, que se puede realizar por arranque de
viruta, estampado, corte o electroerosión.
5. Figura 2. Máquina Herramienta Fresadora
6. E l t é r m i n o m á q u i n a h e r r a m i e n t a s e s u e l e r e s e r v a r p a r a h e r r a m i e n t a s q u e u ti l i z a n u n a
fuente de energía distinta del esfuerzo humano, aunque también pueden ser
impulsadas por personas si se instalan adecuadamente o cuando no hay otra fuente de
energía. Muchos historiadores de la tecnología consideran que las auténticas
máquinas herramienta nacieron cuando se eliminó la actuación directa del hombre en
el proceso de dar forma o troquelar los distintos tipos de herramientas. Por ejemplo,
se considera que el primer torno que se puede considerar máquina herramienta fue el
inventado alrededor de 1751 por Jacques de Vaucanson, puesto que fue el primero
que incorporó el instrumento de corte en una cabeza ajustable mecánicamente,
quitándolo de las manos del operario.
7. Las máquinas herramienta pueden utilizar una gran variedad de fuentes de energía. La
energía humana y la animal son opciones posibles, como lo es la energía obtenida a
través del uso de ruedas hidráulicas. Sin embargo, el desarrollo real de las máquinas
herramienta comenzó tras la invención de la máquina de vapor, que llevó a la
Revolución industrial. Hoy en día, la mayor parte de ellas funcionan con energía
eléctrica.
8. Las máquinas-herramienta pueden operarse manualmente o mediante control
automático. Las primeras máquinas utilizaban volantes para estabilizar su movimiento
y poseían sistemas complejos de engranajes y palancas para controlar la máquina y las
piezas en que trabajaba. Poco después de la Segunda Guerra Mundial se desarrollaron
los sistemas de control numérico. Las máquinas de control numérico utilizaban una
serie de números perforados en una cinta de papel o tarjetas perforadas para
controlar su movimiento. En los años 60 se añadieron computadoras para aumentar la
flexibilidad del proceso. Tales máquinas se comenzaron a llamar máquinas CNC, o
máquinas de Control Numérico por Computadora. Las máquinas de control numérico y
CNC pueden repetir secuencias una y otra vez con precisión, y pueden producir piezas
mucho más complejas que las que pueda hacer el operario más experimentado.
8.1.1. Clasificación de las maquinas herramientas
8.1.1.1. Máquinas herramientas convencionales
Entre las máquinas herramientas básicas se encuentran el torno, la perfiladora, la
cepilladora y la fresadora. Hay además máquinas taladradoras y perforadoras,
pulidoras, sierras y diferentes tipos de máquinas para la deformación del metal.
8.1.1.1.1. Torno
9. El torno, “Figura N°4”, es una máquina herramienta que se utiliza para fabricar piezas
de forma de revolución, tales como: ejes, discos, bocinas, poleas, ruedas de engranaje
y otras piezas semejantes. También mediante la operación de torneado se puede
obtener piezas de superficies cónicas, de superficies planas u otras, y la combinación
de estas; por ejemplo superficies roscadas, acanaladas, achaflanadas, etc.
Es una de las máquinas más antiguas y trabaja mediante el arranque de material
mediante unas cuchillas y brocas.
Estas máquinas -herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el
cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de
corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie.
Sujeta una pieza de metal o de madera y la hace girar en el husillo (sujeta en el cabezal
o fijada entre los puntos de centraje) y mediante un carro-soporte en el que se sitúa la
cuchilla (herramienta de corte) pudiendo moverse paralela o perpendicularmente a la
dirección de giro obteniendo partes cilíndricas y cónicas o para cortar acanaladuras,
mediante una o varias herramientas de corte.
Cabe resaltar que el corte del metal solamente se produce cuando se realizan
simultáneamente los dos movimientos fundamentales: el movimiento
principal(rotación del componente) y el movimiento de avance “S” (movimiento de la
herramienta de corte)
Cuando el carro-soporte desplaza la herramienta a lo largo del eje de rotación,
produce el cilindrado de la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma
perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la operación denominada
refrentado.
Cuando el cilindrado(operación de torneado) se realiza en el hueco de la pieza se llama
mandrinado.
Operaciones de Torneado
Cilindrado
Mecanizado exterior al que se someten las
piezas que tienen mecanizados cilíndricos.
Para poder efectuar esta operación, con el
carro transversal se regula la corte y, por
tanto, el diámetro del cilindro, y con el carro
paralelo se regula la longitud del cilindro. El
carro paralelo avanza de forma automática
de acuerdo al avance de trabajo deseado. En este procedimiento, el
acabado superficial y la tolerancia que se obtenga puede ser un factor de
gran relevancia. Para asegurar calidad al cilindrado el torno tiene que tener
bien ajustada su alineación y concentricidad.
El cilindrado se puede hacer con la pieza al aire sujeta en el plato de garras,
si es corta, o con la pieza sujeta entre puntos y un perro de arrastre, o
apoyada en luneta fija o móvil si la pieza es de grandes dimensiones y peso.
Para realizar el cilindrado de piezas o ejes sujetos entre puntos, es necesario
previamente realizar los puntos de centraje en los ejes.
Refrentado
La operación de refrentado consiste en un
mecanizado frontal y perpendicular al eje de
las piezas que se realiza para producir un buen
acoplamiento en el montaje posterior de las
piezas torneadas(con medidas dadas). A
diferencia del cilindrado, el refrentado, en el
supuesto de realizarse a velocidad de rotación
constante, no presenta una velocidad de corte constante, en el filo de la
herramienta va disminuyendo a medida que avanza hacia el centro, lo que
ralentiza la operación. Para mejorar este aspecto muchos tornos modernos
incorporan variadores de velocidad en el cabezal de tal forma que se puede
ir aumentando la velocidad de giro de la pieza. En si, consiste en rebajar la
longitud de una pieza hasta unas dimensiones dadas.
ROSCADO EN EL TORNO
Hay dos sistemas de realizar roscados en los tornos, de un lado la
tradicional que utilizan los tornos paralelos, mediante la Caja Norton, y de
otra la que se realiza con los tornos CNC, donde los datos de la roscas van
totalmente programados y ya no hace falta la caja Norton para realizarlo.
Para efectuar un roscado con herramienta hay que tener en cuenta lo
siguiente:
Las roscas pueden ser exteriores (tornillos) o bien interiores (tuercas),
debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos elementos
puedan enroscarse.
Los elementos que figuran en la tabla son los que hay que tener en
cuenta a la hora de realizar una rosca en un torno:
Rosca exterior o
macho
Rosca interior o
hembra
1 Fondo o base Cresta o vértice
2 Cresta o vértice Fondo o base
3 Flanco Flanco
4 Diámetro del núcleo Diámetro del taladro
5 Diámetro exterior Diámetro interior
6 Profundidad de la rosca
7 Paso
Para efectuar el roscado hay que realizar previamente las siguientes tareas:
Tornear previamente al diámetro que tenga la rosca
Preparar la herramienta de acuerdo con los ángulos del filete de la
rosca.
Establecer la profundidad de pasada que tenga que tener la rosca
hasta conseguir el perfil adecuado.
MOLETEADO
El moleteado es un proceso de conformado en frío del material mediante
unas moletas que presionan la pieza mientras da vueltas. Dicha
deformación produce un incremento del diámetro de partida de la pieza. El
moleteado se realiza en piezas que se tengan que manipular a mano, que
generalmente vayan roscadas para evitar su resbalamiento que tendrían en
caso de que tuviesen la superficie lisa.
El moleteado se realiza en los tornos con unas herramientas que se llaman
moletas, de diferente paso y dibujo.
Un ejemplo de moleteado es el que tienen las monedas de 50 céntimos de
euro, aunque en este caso el moleteado es para que los invidentes puedan
identificar mejor la moneda.
El moleteado por deformación se puede ejecutar de dos maneras:
Radialmente, cuando la longitud moleteada en la pieza coincide con
el espesor de la moleta a utilizar.
Longitudinalmente, cuando la longitud excede al espesor de la
moleta. Para este segundo caso la moleta siempre ha de estar
biselada en sus extremos.
9.1.1.1.1. Rectificadora
La perfiladora, fig. 5, se utiliza para obtener superficies lisas. El útil se desliza
sobre una pieza fija y efectúa un primer recorrido para cortar salientes,
volviendo a la posición original para realizar el mismo recorrido tras un
breve desplazamiento lateral. Esta máquina utiliza un útil de una sola punta
y es lenta, porque depende de los recorridos que se efectúen hacia adelante
y hacia atrás. Por esta razón no se suele utilizar en las líneas de producción,
pero sí en fábricas de herramientas y troqueles o en talleres que fabrican
series pequeñas y que requieren mayor flexibilidad.
1.1.1.1.1. Cepilladora
Fig. 6, esta es la mayor de las máquinas herramientas de vaivén. Al contrario
que en las perfiladoras, donde el útil se mueve sobre una pieza fija, la
cepilladora mueve la pieza sobre un útil fijo. Después de cada vaivén, la
pieza se mueve lateralmente para utilizar otra parte de la herramienta. Al
igual que la perfiladora, la cepilladora permite hacer cortes verticales,
horizontales o diagonales. También puede utilizar varios útiles a la vez para
hacer varios cortes simultáneos.
Figura 3. Maquina Cepilladora convencional
1.1.1.1.2. Fresadora
En las fresadoras, fig. 7, la pieza entra en contacto con un dispositivo
circular que cuenta con varios puntos de corte. La pieza se sujeta a un
soporte que controla el avance de la pieza contra el útil de corte. El soporte
puede avanzar en tres direcciones: longitudinal, horizontal y vertical. En
algunos casos también puede girar. Las fresadoras son las máquinas
herramientas más versátiles. Permiten obtener superficies curvadas con un
alto grado de precisión y un acabado excelente. Los distintos tipos de útiles
de corte permiten obtener ángulos, ranuras, engranajes o muescas.
Figura 4. Maquina Fresadora convencional
El fresado consiste en el eliminando progresivo de una determinada cantidad de material de la
pieza de trabajo con un valor de avance relativamente bajo y con una alta velocidad de
rotación.
Las principal características del proceso de fresado es el corte por eliminación de viruta.
- PARAMETROS DEL FRESADO
• VELOCIDAD DEL HUSILLO n (rpm): Velocidad angular de la herramienta de fresado en el
husillo.
• VELOCIDAD DE CORTE vc (m/min): Velocidad periférica con la que los filos de corte
mecanizan la pieza.
• VELOCIDAD DE AVANCE vf (mm/min): Distancia recorrida por la herramienta contra la
pieza por unidad de tiempo.
• AVANCE POR REVOLUCIÓN f (mm/rev): Distancia que se mueve la herramienta durante
una rotación.
• AVANCE POR DIENTE fz (mm/diente): Distancia que recorre la herramienta mientras un
diente en concreto está implicado en el corte.
Es un valor clave para determinar la calidad de la superficie en una operación de planeado.
• PROFUNDIDADES DE CORTE AXIAL aa (mm) Y RADIAL ar (mm):
FRESA
El fresado se efectua por medio de una herramienta cortante denominado fresa.
Los dientes cortantes pueden disponerse tanto en la superficie cilindrica como en la
parte lateral o extrema. Cada diente de la fresa es una herramienta mas sencilla:
una cuchilla.
Por los general, las fresas son herramentas de dientes multiples. A veces e se
emplean fresas de un solo diente
1.1.1.1.3. Taladradoras y perforadoras
2. Las máquinas taladradoras y perforadoras, fig. 8, se utilizan para abrir orificios, para
modificarlos o para adaptarlos a una medida o para rectificar o esmerilar un orificio a
fin de conseguir una medida precisa o una superficie lisa.
3. Hay taladradoras de distintos tamaños y funciones, desde taladradoras portátiles a
radiales, pasando por taladradoras de varios cabezales, máquinas automáticas o
máquinas de perforación de gran longitud.
4. La perforación implica el aumento de la anchura de un orificio ya taladrado. Esto se
hace con un útil de corte giratorio con una sola punta, colocado en una barra y dirigido
contra una pieza fija. Entre las máquinas perforadoras se encuentran las perforadoras
de calibre y las fresas de perforación horizontal y vertical.
5.
6. Figura 5. Maquina Taladradora convencional
6.1.1.1.1. Afiladora Manual
La afiladora manual, fig. 9, se encarga de eliminar el metal con un disco
abrasivo giratorio que trabaja como una fresadora de corte. El disco está
compuesto por un gran número de granos de material abrasivo
conglomerado, en que cada grano actúa como un útil de corte minúsculo.
Con este proceso se consiguen superficies muy suaves y precisas. Dado que
sólo se elimina una parte pequeña del material con cada pasada del disco,
las pulidoras requieren una regulación muy precisa. La presión del disco
sobre la pieza se selecciona con mucha exactitud, por lo que pueden
tratarse de esta forma materiales frágiles que no pueden procesarse con
otros dispositivos convencionales.
Figura 6. Maquina pulidora de metales
6.1.1.1.2. Afiladora Mecánica
La afiladora universal se usa para el afilado de herramientas habituales en la
industria del metal que, con los accesorios adecuados y las muelas
adecuadas, permite realizar el afilado de brocas, escariadores y fresas
frontales y cilíndricas mediante el rectificado con discos de esmeril.
Proporciona un afilado limpio dado su sistema hidráulico y de guias lineales.
El recorrido en el eje X puede ser ajustado independientemente hacia un
lado y al contrario. Hay disponibles diferentes dispositivos para el afilado de
cuchillas, fresas, cuchillas de copiado y cuchillas.
Figura 7. Maquina Afiladora Mecánica
6.1.1.2. Máquinas herramientas no convencionales.
6.1.1.2.1. Control Numérico Computarizado (CNC)
El torno de control numérico, fig. 11, es un ejemplo de automatización
programable. Se diseñó para adaptar las variaciones en la configuración de los
productos. Su principal aplicación se centra en volúmenes de producción medios
de piezas sencillas y en volúmenes de producción medios y bajos de piezas
complejas. Uno de los ejemplos más importantes de automatización programable
es el control numérico en la fabricación de partes metálicas. El control numérico
(CN) es una forma de automatización programable en la cual el equipo de
procesado se controla a través de números, letras y otros símbolos. Estos números,
letras y símbolos están codificados en un formato apropiado para definir un
programa de instrucciones para desarrollar una tarea concreta. Cuando la tarea en
cuestión cambia, se cambia el programa de instrucciones. La capacidad de cambiar
el programa hace que el CN sea apropiado para volúmenes de producción bajos o
medios, dado que es más fácil escribir nuevos programas que realizar cambios en
los equipos de procesado.
El primer desarrollo en el área del control numérico lo realizó el inventor
norteamericano John T. Parsons (Detroit 1913-2007), junto con su empleado Frank
L. Stulen, en la década de 1940. El concepto de control numérico implicaba el uso
de datos en un sistema de referencia para definir las superficies de contorno de las
hélices de un helicóptero. La aplicación del control numérico abarca gran variedad
de procesos. Se dividen las aplicaciones en dos categorías:
7. Aplicaciones con máquina herramienta, tales como el taladrado, laminado, torneado,
etc.
8. Aplicaciones sin máquina herramienta, tales como el ensamblaje, trazado e inspección.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Para mecanizar una pieza se usa un sistema de coordenadas que especificaran el movimiento de
corte.
El sistema de basa en el control de los movimientos de la herramienta de trabajo con relación a los
ejes de coordenadas de la máquina, usando un programa informático ejecutado por un ordenador.
En el caso de un torno, hace falta controlar los movimientos de la herramienta en dos ejes de
coordenadas: el eje de las X para los desplazamientos laterales del carro y el eje de las Z para los
desplazamientos transversales de la torre.
En el caso de las fresadoras se controlan los desplazamientos verticales, que corresponden al eje
Z. Para ello se incorporan servomotores en los mecanismos de desplazamiento del carro y la
torreta, en el caso de los tornos, y en la mesa en el caso de la fresadora; dependiendo de la
capacidad de la máquina, esto puede no ser limitado únicamente a tres ejes.
Maquina CNC de torneado (INTERIOR)
Panel de control Fresadora CNC
Tablero de control Fresadora CNC
Maquina Torno CNC
SUJETADORES
Existen diferentes tipos de dispositivos de sujeción
Permanentes: Remaches y soldaduras Removibles: Pernos, tornillos, espárragos, tuercas, pasadores y cuñas
1.3.1 Permanentes
Remache
Es básicamente un pasador de metal dúctil, que se inserta en los huecos perforados en
dos o más piezas, y cuyos extremos son configurados de tal manera que queden
firmemente aseguradas entre sí.
1.3.2 Removibles1.3.2.1 RoscaI. Características
Las roscas difieren según la forma geométrica de su filete. Según esta característica
pueden ser roscas triangulares, cuadradas, trapezoidales, diente de sierra, etc. La distancia
entre dos filetes sucesivos se denomina paso y está normalizado según el sistema de rosca
que se aplique. Estos sistemas pueden ser:
Rosca métrica Rosca Whitworth Rosca Sellers Rosca Gas Rosca SAE Rosca UNF
Otras características de las roscas son el ángulo de la hélice y los diámetros, que puede ser tanto interior (o de fondo) como medio (o de flanco).
II. Roscado Manual
El roscado manual puede realizarse por medio de un macho o de una terraja. El macho es
una herramienta de corte con la que se hacen roscas en la parte interna de agujeros,
generalmente en una pieza metálica o de plástico.
Ambas herramientas deben tener un diámetro específico y un paso de rosca establecido
por algún sistema de rosca. El proceso del roscado a mano se realiza aplicando tres
machos en forma sucesiva. El primer macho posee una entrada larga cónica y carece de
dientes. Se utiliza para comenzar y guiar la rosca. El siguiente se utiliza para desbastar la
rosca y el último acaba y calibra la rosca. También se puede emplear como macho de
máquina.
El roscado manual se utiliza en mantenimiento industrial y mecánico para repasado de
roscas, en instalaciones y montajes eléctricos, etc. El roscado industrial o en serie se
realiza en cambio con machos de roscar a máquina. Hay cuatro tipos principales: macho
con canal recto, macho con canal helicoidal a derechas y macho con canal helicoidal a
izquierdas y corte a derechas. Este último se utiliza para roscar agujeros con un corte
interrumpido (por ejemplo:chaveteros longitudinales, agujeros transversales). La viruta va
en dirección del avance del macho evitando quedarse atrapada entre las paredes del
orificio y los dientes del macho. Finalmente, el macho recto con entrada corregida se
utiliza en agujeros pasantes. La viruta es impulsada hacia adelante.
Por su parte, la terraja de roscar es una herramienta manual de corte que se utiliza para el
roscado manual de pernos y tornillos.
Existe una terraja para cada tipo de tornillo normalizado de acuerdo a los sistemas de
roscas vigentes. Las terrajas pueden accionarse con la mano o montarse en un
portaterrajas o brazo bandeador, que facilita aplicar la fuerza y el giro para formar la rosca
deseada.
III. Roscado en máquina
Fresadora
Cuando se requiere que alguna rosca sea muy precisa se rectifica con
rectificadoras centros de mecanizado (CNC), que permiten realizar perfiles de todos los
sistemas de roscado y además tienen una gran precisión pues son máquinas dirigidas por
un software al que un operador le añade parámetros, disminuyendo costos y simplificando
la labor.
El fresado de roscas permiten roscar materiales de mayor dureza y desarrollar velocidades
de corte y avance muy superiores al roscado con macho. También puede realizar varias
operaciones en los orificios, como taladrar un orificio, hacerle un chaflán, mecanizar la
rosca y ranura el final de la misma. Puede hacer que la rosca llegue más cerca del fondo de
un orificio ciego, e incluso roscar agujeros de diferentes dimensiones en la misma pieza.
Un macho solo puede producir "el sentido" de la rosca —derecho o izquierdo— que ha
sido tallado en la herramienta. Pero la fresadora puede producir roscas en ambos sentidos
cambiando la programación CNC.
El control de las virutas mejora mucho con el fresado de roscas. Además la fresa de roscar
se puede ajustar radialmente para conseguir una tolerancia distinta de la teórica o para
alargar la vida de la herramienta.
Torno
El torneado de roscas se realiza frecuentemente en tornos CNC, con herramientas
de metal duro con plaquita intercambiable que ya tienen adaptado el perfil de la rosca que
se trate de mecanizar.
Los intervalos de avance de la máquina deben coincidir con el paso de las mismas, lo que
se logra con la programación de los tornos CNC. El torneado con plaquitas intercambiables
se realiza haciendo varias pasadas de corte a lo largo de toda la longitud de la rosca,
dividiendo la profundidad total de la rosca en pequeñas pasadas.
IV. Roscado por laminación
Cuando se requieren producir grandes cantidades de piezas roscadas se recurre a
la laminación en lugar del arranque de viruta. En este método las fibras del material
no son cortadas sino desplazadas. Esto reduce el tiempo de fabricación, extendiendo
la durabilidad de las herramientas, además de reducir los sobrantes de material.
El roscado por laminación se puede realizar varios tipos de tornos, centros de
mecanizado y tornos CNC. Aquí se toma en cuenta el diámetro de los flancos de la
rosca. Las características mecánicas y funcionales de los tornillos con rosca métrica,
cementados y revenidos se encuentran en la norma UNE-EN ISO 7085:2000.
V. Gestión económica del roscado
La suma del coste de la materia prima de una pieza, el coste del proceso de
mecanizado y el coste de las piezas fabricadas de forma defectuosa constituyen el
coste total de una pieza. El desarrollo tecnológico permite obtener la mayor calidad
posible de los componentes al menor coste tanto de la materia prima como del
mecanizado. Para reducir costes se consiguen materiales blandos que luego del
mecanizado son endurecidos por tratamientos térmicos que incrementan su
dureza y resistencia, entre otras propiedades mecánicas.
También se reducen costos con mejores herramientas de mecanizado que mejoran
las condiciones tecnológicas del mecanizado (por ejemplo, más revoluciones de las
herramientas de roscar o mayor duración de su filo).
El control numérico redujo el índice de piezas defectuosas casi erradicando el
roscado manual. Esto se aplica por ejemplo en la fabricación de tornillos y tuercas
estandarizadas porque en muy poco tiempo se puede producir una gran cantidad de
piezas con muy buena calidad y a bajo precio. No ha sido igual con el roscado de
agujeros, tanto ciegos como pasantes, porque antes del roscado se debe taladrar el
agujero y debe coincidir con las características de la rosca.
VI. Verificación y medición de roscas
Las roscas pueden medirse o verificarse en forma directa o indirecta. Para la
medición directa se utilizan generalmente micrómetros con puntas adaptadas que
son introducidas en el flanco de las roscas. También puede introducirse un juego de
varillas para medir los diámetros medios.
Para la medición indirecta de las roscas se utilizan varios métodos, como las galgas,
que están compuestas de dos partes que permite medir tanto la rosca macho como
hembras. Otro tipo de galgas es un juego de plantillas que presentan los pasos de
rosca de los diferentes sistemas. En laboratorios de metrología también se usan
los proyectores de perfiles, que permiten verificar roscas de precisión.
VII. Elementos y dimensiones fundamentales de las roscas
9.1.1.1.2. Elementos
- HILO O FILETE: superficie prismática en forma de hélice constitutiva de la rosca.
- FLANCOS: caras laterales de los filetes.
- CRESTA: unión de los flancos por la parte exterior.
- FONDO: unión de los flancos por la parte interior.
- VANO: espacio vacío entre dos flancos consecutivos.
- NUCLEO: volumen ideal sobre el que se encuentra la rosca.
- BASE: línea imaginaria donde el filete se apoya en el núcleo.
9.1.1.1.3. Dimensiones
- DIAMETRO EXTERIOR (dext): diámetro mayor de la rosca.
- DIAMETRO INTERIOR (dint): diámetro menor de la rosca.
- DIAMETRO MEDIO (dmed): aquel que da lugar a un ancho de filete igual al del
vano.
- DIAMETRO NOMINAL (d): diámetro utilizado para identificar la rosca. Suele ser el
diámetro mayor de la
- rosca.
- ANGULO DE FLANCOS (α): ángulo que forman los flancos según un plano axial.
- PROFUNDIDAD O ALTURA (h): es la distancia entre la cresta y la base de la rosca.
- PASO (p): distancia entre dos crestas consecutivas medida en dirección axial.
Figura. Elementos y dimensiones de la rosca
VIII. Clasificación de las roscas
9.1.1.1.4. Según su posición
Rosca exterior o tornillo: la rosca se talla sobre un cilindro exterior.
Rosca Interior o tuerca: la rosca se talla sobre un cilindro interior (taladro).
Figura. Se observa los tipos de roscas que hay según su posición
9.1.1.1.5. Según el sentido de la hélice
Rosca a derecha: la tuerca avanza al girarla en el sentido de las agujas del reloj; es
el caso más habitual.
Rosca a izquierda: la tuerca avanza al girarla en el sentido contrario a las agujas del
reloj.
Figura Se observa los tipos de roscas, según su sentido de giro
IX. Normas técnicas para roscas
Tabla Designación de Roscas Normalizadas
Tabla. Rosca métrica UNE 17704
X. Fallos y defectos de las roscas
Las roscas pueden presentar varios defectos. El primero está asociado con su cálculo
y diseño. Pueden no haber sido seleccionadas adecuadamente las dimensiones de la
rosca, el sistema adecuado y el material adecuado. Esto produce el deterioro
prematuro o incluso súbito del apriete.
La rosca también puede deteriorarse por corrosión u oxidación, lo que produce la
pérdida de presión de apriete y podría originar una avería porque se afloje el
conjunto. Adicionalmente, si el apriete supera el par de apriete límite del elemento
roscado, puede ocasionarse una laminación del componente más lábil del par.
1.3.2.2 Tuerca
I. Características
Una tuerca es una pieza con un orificio central, el cual presenta una rosca, que se
utiliza para acoplar a un tornillo en forma fija o deslizante. La tuerca permite sujetar y
fijar uniones de elementos desmontables. En ocasiones puede agregarse
una arandela para que la unión cierre mejor y quede fija. Las tuercas se fabrican en
grandes producciones con máquinas y procesos muy automatizados.
La tuerca siempre debe tener las mismas características geométricas del tornillo con
el que se acopla, por lo que está normalizada según los sistemas generales de roscas.
II. Identificación de las tuercas
Existen 4 características básicas para identificar una tuerca:
El número de caras. En la mayoría de las tuercas suele ser 6 (tuerca hexagonal) ó 4
(tuerca cuadrada). Sobre estos modelos básicos se pueden introducir diversas
variaciones. Un modelo de tuerca muy empleado es la palomilla (rueda de las
bicicletas, tendederos de ropa, etc.), que contiene dos planos salientes para facilitar
el giro de la tuerca empleando solamente las manos.
El grosor de la tuerca.
El diámetro del tornillo que encaja en ella, que no es el del agujero sino el que
aparece entre los fondos de la rosca.
El tipo de rosca que tiene que coincidir con el del tornillo al que se acopla.
Las tuercas se aprietan generalmente con llaves de boca fija, adaptadas a las
dimensiones de sus caras. Cuando se requiere un par de apriete muy exacto se utiliza
una llave dinamométrica. En los montajes industriales se utilizan para el apriete
rápido herramientas neumáticas. Para apretar tuercas no es aconsejable utilizar
tubos o palancas porque se puede romper el tornillo o deteriorarse la rosca.
III. Exactitud de las medidas
Los tornillos y tuercas normalizados se fabrican con distintos grados de exactitud, según la
norma DIN 267. Las diferencias se encuentran en las exigencias de exactitud, respecto a la
calidad de la superficie, la precisión de las dimensiones, las tolerancias de la rosca, la
desviación en el centrado y la desviación angular de la cabeza y del vástago.
Figura. Ej. De dimensión de tuercas
1.3.2.3 PasadoresI. Características
Un pasador es un elemento de fijación mecánica desmontable, de forma cilíndrica
o cónica, cuyos extremos pueden variar en función de la aplicación. Se emplea para la
fijación de varias piezas a través de un orificio común, impidiendo el movimiento
relativo entre ellas. El empleo de estos sistemas de fijación es de gran uso en
máquinas industriales y productos comerciales; como dispositivos de cierre,
posicionado de los elementos, pivotes, etc.
Entre otra serie de materiales, se fabrican principalmente de acero, ya que por su alta
resistencia y por la gran variedad de aceros disponibles, permite que puedan usarse
en condiciones muy dispares de esfuerzos, corrosión, etc. Los fabricados con latón
son muy utilizados por su bajo coste de fabricación, y los de madera son muy
utilizados en aplicaciones en las cuales las piezas a unir son de madera, por ejemplo
en muebles. Están diseñados para soportar esfuerzos cortantes, endureciéndolos
para resistir lo máximo posible, aún así, son diseñados para que se rompan antes de
que las piezas del ensamblaje se dañen.
Además de su bajo coste, presentan la ventaja de ser una unión mecánica fácilmente
desmontable, sin embargo en ocasiones es necesario realizar diversos procesos de
preparación del agujero, para obtener una inserción adecuada.
Existe una gran variedad de tipos y tamaños estándar de pasadores disponibles,
además de diseños especiales para ciertas aplicaciones.
II. Clasificación
Pasadores de máquina:
Pasador cilíndrico
Pasador cónico
Pasador ajustado
Pasador de aletas
Pasadores de alambre
Pasadores de Fijación radial:
Pasador estriado
Pasador moleteado
Pasador elástico
Pasadores de liberación rápida:
Pasadores push-pull
Pasadores de cierre positivo
2.1 Uniones con pasadores
Las uniones con pasadores, fig. 22, tienen dos misiones:
Unir piezas como volantes de mano, palancas, pequeños engranajes, manivelas,
etc. a ejes.
Fijar piezas, como tapas de carcasas, regletas, topes, piezas de herramientas de
corte, etc. para asegurarla contra deslizamientos y para que queden en su posición
primitiva cada vez que se monten. Los pasadores están solicitados a esfuerzo
cortante.
Figura. Unión de Pasadores
2.2 Pasadores cilíndricos
Los diversos tipos de pasadores cilíndricos, ver fig. 23, se diferencian por la forma del
externo (cónico, bombeado, biselado) por la tolerancia de medidas (m6, h8, h11), por la
calidad de su superficie y por el material (acero para herramientas o acero de
construcción)
Figura. Pasadores cilíndricos
a) Pasadores de ajuste templados. Son de acero para herramientas por lo que pueden
resistir grandes esfuerzos transversales. Extremos cónicos a 30º. Se utilizan en la
fabricación de herramientas para montajes, moldes de acero.
b) Pasadores de ajuste normales. Son de St 50 o de St 60 y se utilizan en la
construcción de máquinas como pasadores de cizallamiento (pasadores de
seguridad)
c) Pasadores de unión. Son de St 40 a St 50 y sirven para funciones secundarias, por
ejemplo, para charnelas y articulaciones en las uniones móviles.
2.3 Unión con pasadores cilíndricos.
Los orificios para los pasadores se taladran con una cota inferior en 0,1 a 0,3 mm y se
escarian a H7 (ajuste a presión) o H9 (ajuste con juego). Los orificios para remaches no se
escarian.
Disposición de los pasadores. Los pasadores para fijar la posición de piezas deben
disponerse a la mayor distancia posible entre sí, para que por las condiciones favorables
de la palanca, resulten pequeños los esfuerzos cortantes.
Figura. Pasador ajustado con cabeza
8.1. PROPIEDADES MICROGEOMETRICAS
8.1.1. Calidad superficial: rugosidad
Dentro del mundo de la tecnología existen infinidad de piezas que han de ponerse en contacto con otras y rozarse a altas velocidades. El acabado final y la textura de una superficie son de gran importancia e influencia para definir la capacidad de desgaste, lubricación, resistencia a la fatiga y aspecto externo de una pieza material, por lo que la rugosidad es un factor importante a tener en cuenta.El acabado superficial de los cuerpos puede presentar errores de forma macro geométricas y micro geométricas.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.
SIMBOLOGIA
La expresión de las calidades superficiales se manifiesta en los dibujos mediante signos o
símbolos, como figuran en la tabla que sigue:
APLICACIÓN DE LOS ESTADOS SUPERFICIALES
CLASE DE SUPERFICIE
SIMBOLO
RUGOSIDAD
CALIDAD DE
SUPERFICIEAPLICACIONES
Superefinado
0.04 0.06 Especial Superficies de medición, de los calibres de
deslizamiento altamente fatigados, ajustes
de precisión no desmontables.0.1 0.16 Máxima
Refinado.- Las
estrías no son
visibles a simple vista
0.25 .4 Muy buena
Superficies de deslizamiento muy fatigadas,
ajustes de precisión desmontables
0.6 1 .6 Buena
Piezas fatigadas por flexión y torsión; ajustes
de deslizamiento y presión
2.5 4
Ajustes de reposo sin transmisión de fuerzas,
Afinado. – Las estrías
son visibles pero no
perceptibles al tacto
Media
ajustes ligeros de presión de acero;
superficies de deslizamiento poco fatigados,
superficies sin mecanizar de piezas prensadas
de precisión
6 10
Desbastado. –
estrías visibles y
perceptibles al tacto25 Regular
Superficies desbastadas, superficies sin
mecanizar de piezas prensadas y forja
de precisión, fundición a presión.
Limpio. – También
preparado para
desbastado63 Baja
Cáscara de fundición colada en arena; piezas
estampadas y de forja libre
Sin rebabas Muy Baja Piezas fundidas o forjadas
8.1.1.1. Superficie real:
Superficie que limita el cuerpo y lo separa del medio que lo separa.
Figura 8
8.1.1.2. Superficie geométrica:
Superficie ideal cuya forma esta especificada por el dibujo y/o todo documento técnico
Figura 9
8.1.1.3. Superficie de referencia
Superficie a partir de la cual se determina los parámetros de rugosidad. Tiene la forma de la superficie geométrica. Se puede calcular por el método mínimo cuadrados.
- Perfil real: Es la interacción de la superficie real con un plano normal.
Figura 10
- Longitud básica 1: Longitud de la línea de referencia utilizada para separar las irregularidades que forman la rugosidad superficial.
- Longitud de evaluación 1n: Longitud utilizada para determinar los valores de los parámetros de rugosidad.
Figura 11
- Línea media de los mínimos cuadrados: Línea de referencia cuya forma es la del perfil geométrico. Divide el perfil de modo que, en el interior de la longitud básica, la suma de los cuadrados de las desviaciones a partir de esta línea es mínima.
Figura 12
- Línea media aritmética (o línea central): Línea de referencia con la forma del perfil geométrico, paralela a la dirección general del perfil en el interior de la longitud básica. Divide el perfil de modo que la suma de áreas comprendidas entre ella y el perfil es igual en la parte superior e inferior.
Figura 13
Cresta local del perfil: es la parte del perfil comprendida entre dos mínimos adyacentes del perfil.
Figura 14
Valle local del perfil: Parte del perfil comprendida entre dos máximos adyacentes del perfil.
Figura 15
- Cresta del perfil: Parte del perfil dirigida hacia el exterior del cuerpo uniendo dos intersecciones consecutivas del perfil con la línea media
Figura 16
- Valle del perfil: Parte del perfil dirigida hacia el interior del cuerpo uniendo dos intersecciones consecutivas del perfil con la línea media
Figura 17
8.1.1.4. PARAMETROS DE RUGOSIDAD
Respecto a la dirección de las alturas
- Altura de una cresta del perfil, yp: Distancia entre la línea media y el punto más alto de una cresta
Figura 18
- Profundidad de un valle del perfil, yy: Distancia entre la línea media y el punto más bajo de un valle
Figura 19
- Altura de una irregularidad del perfil: Suma de la altura de una cresta y de la profundidad de un valle adyacente
Figura 20
- Altura máxima de una cresta, Rp: Distancia del punto más alto del perfil a la línea media, dentro de l.
- Profundidad máxima de un valle, Rm: Distancia del punto más bajo del perfil a la línea media, dentro de l.
- Altura máxima del perfil, Rmax: Máxima distancia entre la cresta más alta (Rp) y el valle más bajo (Rm).
Figura 21
- Altura de las irregularidades en diez puntos, Rz: Media de los valores absolutos de las alturas de las cinco crestas del perfil más altas y de las profundidades de los cinco valles del perfil más bajos, dentro de la longitud básica
Rz=∑i=1
5
Ypi+∑i=1
5
Yvi
5
Figura 22
- Altura media de las irregularidades del perfil, Rc: es la suma de los valores medios de las alturas de las crestas y de las profundidades de los valles, dentro de la longitud básica.
Rz=∑i=1
n
Ypi+∑i=1
n
Yvi
N
Donde: Ypi es la altura de la iesima cresta más alta;Yvi es la profundidad del iesimo valle más bajo;N es el número de crestas y de valles del perfil.
- Desviación media aritmética del perfil, Ra: es la media aritmética de los valores absolutos de las desviaciones del perfil, en los límites de la longitud básica l.
Figura 23
ESPECIFICACION DE LA RUGOSIDAD
SIMBOLOGIA
El significado de cada número y símbolo es el siguiente:
1, 6 es el valor Ra de la rugosidad en μm.2 es el valor de la altura de la ondulación (no necesario).= es la orientación de la rugosidad (en este caso paralela a la línea).0, 13 es el paso de la rugosidad en μm (no necesario)6 es el valor del paso de la ondulación en mm (no necesario).
La configuración o textura superficial de una superficie mecanizada, consecuencia
de su proceso de trabajo se especifica en los dibujos mediante símbolos que se
añaden a los que indican otras especificaciones. En la tabla que sigue se
muestran los símbolos para designar la configuración de las estrías de mecanizado
SIMBOLOS PARA LA DIRECCIÓN DE LAS ESTRIAS
SIMBOLO SIGNIFICADO= Paralelo al plano de proyección de la vista sobre la que se aplica el símbolo
Perpendicular al plano de proyección de la vista sobre la que se aplica el símbolo
XCruzadas en direcciones oblicuas con relación al plano de proyección de la vista sobre la que se aplica el
M Multidireccional
C Aproximadamente circulares con relación al centro de la superficie a la que se aplica el símbolo
R Aproximadamente radiales con respecto a la superficie a la que se aplica el símbolo
P Especial, no direccional niprotuberante
8.1.1.5. RESPECTO A LA DIRECCIÓN TRANSVERSAL
Paso de las irregularidades del perfil: Longitud de la línea media que contiene una cresta y un valle consecutivo
Figura 24
Paso medio de las irregularidades del perfil
Sm=1n∑ Smi
- Paso de las crestas locales del perfil: Longitud de una sección de la línea media delimitada por la proyección sobre esta línea de los dos puntos más altos de las crestas locales adyacentes del perfil
Figura 25
Paso medio de las crestas del perfil
S=1n∑ S i
8.1.1.6. RESPECTO A LA FORMA DE LAS IRREGULARIDADES
- Longitud portante del perfil, μp: Suma de las longitudes de segmentos obtenidos cortando las crestas por una línea paralela a la línea media, dentro de la longitud básica, por un nivel de corte dado.
Up = b1 + b2 + b3 +... + bn
Figura 26
- Tasa de longitud portante tp: Relación de la longitud portante a la longitud básica
tp = μp/l
- Curva de la tasa de longitud portante del perfil: es el gráfico que representa la relación entre los valores de la tasa de longitud portante del perfil y el nivel de corte del perfil.
Figura 27
8.1.1.7. ESPECIFICACION DE LA RUGOSIDAD
- SIMBOLOGIA
El significado de cada número y símbolo es el siguiente:
1, 6 es el valor Ra de la rugosidad en μm.2 es el valor de la altura de la ondulación (no necesario).= es la orientación de la rugosidad (en este caso paralela a la línea).0, 13 es el paso de la rugosidad en μm (no necesario)6 es el valor del paso de la ondulación en mm (no necesario).
CAPITULO II:
DISEÑO DE PLANOS
2.1. PLANO DE ENSAMBLE
El plano de ensamble del dispositivo de sujeción se adjuntara al trabajo.
2.2. DESPIEZE
1. Base
2. Pieza de Apoyo
3. Palanca
4. Mordaza
5. Tornillo de Ajuste
CAPITULO III:
DISEÑO Y FABRICACION DE LAS PIEZAS
3.1. LA FRESADORA
La primera máquina de fresar se construyó en 1818 y fue diseñada por el estadounidense Eli Whitney con el fin de agilizar la construcción de fusiles en el estado de Connecticut. Esta máquina se conserva en el Mechanical Engineering Museum de Yale. En la década de 1830, la empresa Gay & Silver construyó una fresadora que incorporaba el mecanismo de regulación vertical y un soporte para el husillo portaherramientas.
En 1848 el ingeniero americano Frederick. W. Howe diseñó y fabricó para la empresa Robbins & Lawrence la primera fresadora universal que incorporaba un dispositivo de copiado de perfiles. Por esas mismas fechas se dio a conocer la fresadora Lincoln, que incorporaba un carnero cilíndrico regulable en sentido vertical. A mediados del siglo XIX se inició la construcción de fresadoras verticales. Concretamente, en el museo Conservatoire National des Arts et Métiers de París, se conserva una fresadora vertical construida en 1857.
La primera fresadora universal equipada con plato divisor que permitía la fabricación de engranajes rectos y helicoidales fue fabricada por Brown & Sharpe en 1853, por iniciativa y a instancias de Frederick W. Howe, y fue presentada en la Exposición Universal de París de 1867. En 1884 la empresa americana Cincinnati construyó una fresadora universal que incorporaba un carnero cilíndrico posicionado axialmente.
En 1874, el constructor francés de máquinas-herramienta Pierre Philippe Huré diseñó una máquina de doble husillo, vertical y horizontal que se posicionaban mediante giro manual.
En 1894 el francés R. Huré diseñó un cabezal universal con el que se pueden realizar diferentes mecanizados con variadas posiciones de la herramienta. Este tipo de cabezal, con ligeras modificaciones, es uno de los accesorios más utilizados actualmente en las fresadoras universales.
En 1938 surge la compañía Bridgeport Machines, Inc. en Bridgeport, Connecticut, la cual en las décadas posteriores se hace famosa por sus fresadoras verticales de tamaño pequeño y mediano.
3.2.1. Maquinas usadas en la fabricación del dispositivo
3.2.2. Partes de la fresadora
En la fig. 46 se observa un esquema de las partes de una fresadora
Figura 46
A continuación, en la fig. 47 se ve la variedad de herramientas de corte para la fresadora, llamada fresas.
Figura 47. Tipos de fresas
En la fig. 48 se tiene la mesa de trabajo en donde se coloca el componente, esta mesa de trabajo presenta tres grados de libertad.
Figura 48
En la figura 49, se observa cómo se ajusta el dispositivo de sujeción de la fresadora a la mesa de trabajo. Luego en la figura 50, se observa dicho dispositivo sujetando a la mordaza.
Figura 49
Figura 50
3.2. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO TECNOLÓGICO
DIAGRAMA DE OPERACIONES TEÓRICO DE LA BASE
PROCESO DE ELABORACIÓN DE LA BASE
Componente
Base
1 Fresado
Viruta
Rectificado de la cara superior e inferior2
3 Fresado (orejas)
Viruta
4 Taladrado
Viruta
5 Roscado
PROCESO TECNOLÓGICO REAL
Se muestra los componentes que van hacer maquinados para la obtencion del D/S. El material
utilizado para la elaboración de D/S es el fierro (ST-37), por la facilidad del mecanizado; los
componentes fueron adquiridos en forma de plancha y se tuvo como referencia de medida las
dimensiones realizados previamente en los planos.
Todos los componentes fueron adquiridos en Av. Los Taladros 132-Urb. Ind. El Naranjal-S.M.P.
ELABORACION DE LAS PIEZAS
Se procede a describir cada uno de los procesos tecnológicos realizados para la obtención de las piezas del dispositivo de sujeción, luego de ello se describe las operaciones realizadas para el ensamble de todas las piezas y finalmente se muestra el dispositivo.
En las operaciones tecnológicas se observa el uso de diferentes máquinas herramientas, así como de las herramientas de corte, la elección de uno u otro va depender de lo que se desea obtener; para la elaboración de este D/S se hace uso principalmente de la fresadora, taladro y rectificadora.
PROCESO DE ELABORACIÓN DE LA BASE
Componente de Fierro Dulce 130*50*15 mm3
Base
1 Fresado de las caras laterales
Viruta
1 Verificar las medidas del componente
Rectificado de la cara superior e inferior2
3
5
2 Verificar las medidas con el vernier
Fresado (orejas)
Viruta
Verificar las medidas con el vernier3
Viruta
Graneteado
6
Roscado con macho
4 Trazado
Taladrado
7
Para la elaboración de la base se usa un componente de fierro, ya que este es más fácil de
maquinar y no desgasta bruscamente a la fresa.
Para el mecanizado de la base, se realizó primero la operación tecnológica de fresado, para lo cuál el operario habilito la fresadora y la respectiva H/C.
En la foto se puede observar a detalle al operario colocando el componente en la fresadora para su respectivo mecanizado.
H/C
Componente
Componente usado para la elaboración de la base
En la operación de fresado existe desprendimiento de viruta, por ello el operario hace uso de un pedazo de madera para evitar que la
viruta le cause algún daño.
Luego del proceso de fresado de las superficies laterales, se procede al proceso de rectificado de las caras superior e inferior, en este proceso se disminuye en 0.2 mm el espesor de la superficie además se obtiene un mejor acabado de baja rugosidad. En el proceso de rectificado se usa refrigerante (metanol + agua), para evitar el sobrecalentamiento por la fricción el contacto entre ambos materiales.
En el proceso de rectificado se observa el desprendimiento de chispas, esto es producto de la fricción existente entre el
componente y la muela de la rectificadora.
Luego del proceso de rectificado se obtiene al componente con el acabado superficial deseado. En el rectificado intervienen las
propiedades microgeométricas como la rugosidad.
Luego de las operación de fresado y rectificado se procede a realizar nuevamente el proceso de fresado con la finalidad de obtener las orejas de la base, es decir las supercifies por las cuales la base será sujetada a la mesa de trabajo.
En la figura se puede observar como el componente se coloca en la fresadora, previamente a ello el operario determina las dimensiones, esto de acuerdo a los planos.
En la foto se observa al operario afilando la cuchilla en el esmeril, esta cuchilla tiene que tener dimensiones adecuadas para ser usada en la fresadora.
Se realiza el proceso de fresado de la base, existe un mayor desprendimiento de viruta, las condiciones de fresado varían en comparación al primero; además es necesario es uso de refrigerante.
Se observa al componente luego de las diversas operaciones tecnológicas, se compara las dimensiones con la del plano y luego se procede a la operación de taladrado.
Una vez obtenida la base con las dimensiones especificadas, se procede a realizar los agujeros, para lo cual se hace uso del taladro, pero previamente se tiene que realizar el trazado con una tiza para definir a que distancia se ubicará el agujero. Luego de esto se realiza el Graneteado el cual consiste en realizar una pequeña marca que define es agujero y evita que el taladro se desvié, finalmente se usan los machos para el roscado de los agujeros.
3.3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO TECNOLÓGICO
El proceso tecnológico real es el cual el maestro lleva a cabo para maquinar el componente, y de este modo poder conseguir el producto final.
Operación Tecnológica Nº 1: Refrendado para la mordaza
Esta operación se usa para la mordaza y mejorar la superficie de la cara. En la figura 62, vemos la pieza original, luego pasa por el torno, como se ve en la figura 63, para mejorar la superficie, asimismo se utilizó el tronzado para cortar o separar del componente original. En la figura 64, el maestro pasa la lija por el componente, y finalmente queda como se muestra en la figura 65.
Operación Tecnológica Nº 2: Fresado para la mordaza
Esta operación se usa la fresadora como máquina herramienta y la fresa para mejorar la calidad dimensional de la mordaza y a su vez, para hacer los cortes laterales. En la figura 66, se muestra la fresadora que se usó para el proceso tecnológico. En la figura 67, se muestra al dispositivo de sujeción de la fresadora sujetando a la mordaza, además notamos la herramienta de corte que viene a ser la fresa. En la figura 68, se muestra a la fresa en movimiento, y en la figura 69, notamos como queda más lisa la superficie del componente
Figura 66
Figura 69
Figura 68
Figura 67
Además se usó la fresadora también, para maquinar los lados de la mordaza En la figura 70, vemos como el maestro marca los lados del componente para lograr su objetivo de hacer la mordaza. Vemos el libro que usa el maestro de vez en cuando.
Figura 71
3.4. COMPARACIÓN DEL PROCESO TECNOLÓGICO TEÓRICO CON EL REAL
Hay muchas comparaciones pero nos damos cuenta que las operaciones tecnológicas fueron
similares pero con una diferente máquina herramienta y en consecuencia una diferente
herramienta de corte.
Por ejemplo:
Para la base, pensamos que podría cortarla con una fresadora utilizando un disco
como herramienta de corte. Pero nos damos cuenta que en el real, es más fácil utilizar
un disco para cortar, solo debe tener medido la base y agarrar la herramienta de corte.
Utilizar la fresadora hubiera implicado un mayor uso de energía innecesaria.
Para el maquinado de la mordaza, pensamos que el maestro usaría de frente la
fresadora para las superficies, por el contrario, empezó con el torno para el
desbastado y luego siguió con la fresadora para darle un mejor acabado.
En el perforado de la base, pensamos que primero haría un centrado con el torno y
finalmente un avellanado con el taladro. Sin embargo, en todo el proceso uso la
fresadora primero para perforar con una herramienta de corte similar a una broca, y
para el avellanado también uso una fresa similar a las que se usan para avellanar, esto
con el fin de que se pueda ocultar la cabeza de los tornillos, para que la base pueda
sostenerse de forma estable.
El mismo caso anterior del perforado sucede para los soportes.
CAPITULO IV:
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1. CONCLUSIONES
- A lo largo de todas las civilizaciones, desde la aparición del hombre, siempre ha
presentado la necesidad de una vida mejor, con tal propósito ha buscado
formas de transformar la naturaleza; con la llegada de la era de los metales el
hombre encuentra una mejor forma de construir herramientas, máquinas, etc.
- Para la transformación de los materiales en producto terminado, los diferentes
sectores industriales, educacionales y otros, siempre están ligados al estudio y
desarrollo de los procesos. En metal mecánica el proceso tecnológico se define
como el conjunto de actividades que se desarrolla de una manera lógica para
lograr la transformación del metal y alcanzar un determinado proceso
tecnológico.
- Para la transformación del componente en producto terminado, siempre es
necesario la presencia de un conjunto de elementos adecuadamente
seleccionados en función de las condiciones de trabajo de la pieza o también
llamados elementos de máquina.
- Para elaborar el rectificado se deberá analizar principalmente del tipo de
material a maquinar, de sus tratamientos previos y también sus características
geométricas. Cada tipo cuenta con ventajas muy significativas dependiendo del
componente que se vaya trabajar o maquinar.
- En nuestros días se puede prestar a la producción en gran masa debido al
avance de la tecnología en al área de control numérico por computadora y el
desarrollo de propuestas cada vez más novedosas y avanzadas en el ámbito de
la mecatrónica y la mecánica eléctrica.
- El proceso real es diferente del proceso teórico, esto debido a que en la
práctica existen diversos factores aparte de los considerados dentro de un
marco teórico, tales como la formación constante de filos recrecidos, el
equipamiento completo con respecto a la variedad de herramientas de corte,
especificaciones de las maquinas, entre otros, por lo cual es vital hacer un
trabajo en un taller para poder comprender por completo un proceso
tecnológico real tal y como se lleva a cabo.
4.2. RECOMENDACIONES
- Todo elemento de máquina, dispositivo, equipo, maquinaria e instrumento de
medición son diseñados para un uso determinado. Estos pueden ser utilizados
en condiciones de bajas o altas temperaturas, movimientos deslizantes o
giratorios, por lo que se recomienda diseñar previamente el proceso
tecnológico de las condiciones de trabajo, y no sólo del elemento de maquina
en su conjunto sino también de sus superficies independientemente.
- Se debe tener mucho cuidado con la manipulación de la máquina herramienta,
las herramientas de corte y el componente (al ser maquinado) debido a que
son grandes fuerzas con las que se trabajan y la mala manipulación de lo ya
mencionado puede causar la mutilación de alguna parte del cuerpo, y hasta la
muerte.
- En cuanto al trabajo, se recomienda estar atento a cada movimiento que
realice el operario al utilizar la máquina herramienta, los dispositivos de corte y
la colocación del componente respecto al dispositivo de sujeción; pues como lo
habíamos mencionado anteriormente el proceso teórico no es equivalente al
real.
BIBLIOGRAFIA
- WEB VISITADA 07/08/2011 http://dibujoindustrial.es/index.php?
option=com_content&view=article&id=161:roscas-iso-une-64101996-
&catid=44:normalizacion-comun&Itemid=62
- Atlas de máquinas y mecanismos. CEAC técnico: Mecánica. V.N. Beliáev. Edición
8. Ediciones CEAC, 2004.
- Tecnología de los metales para profesiones técnico-mecánicas. Hans Appold.
Edición Reverte, 1994.
- WEB VISITADA 07/08/2011 http://www.vc.ehu.es/Dtecnico/DIN%20Index.htm
- http://www.google.com.pe/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&ved=0CFcQFjAD&url=http%3A%2F%2Fquintoemec.wikispaces.com%2Ffile%2Fview%2Foperaciones%2Bde%2Btorneado.docx&ei=mc_xT868K4Gy8QTC6tWxDQ&usg=AFQjCNHfXFU8zMygn08rvRhnhnPmXf9W3g&sig2=aPR7TyjJfIZbNYQag2ugdg
http://es.wikipedia.org/wiki/Tuerca http://es.wikipedia.org/wiki/Pasador_(mec%C3%A1nica)
