INSTITÚTO TECNOLÓGICO DE PUEBLA

DEPARTAMENTO DE: METAL-MECÁNICA

INGENIERÍA MECÁNICA

Diagnóstico de las causas que producen movimientos lentos, ruidos y vibraciones

inusuales en la fresadora vertical por control numérico: “KENTA” con número de

serie vmc-7545 ubicado en el edificio 30 (manufactura avanzada) del Instituto

Tecnológico de Puebla

INTEGRANTES: NO. DE CONTROL

BARROSO CORTÉS DAVID 14220765

DÍAZ FERNÁNDEZ DE LARA LUIS FERNANDO 14220799

ZACAHUATL MORALES MANUEL 14220954

CATEDRÁTICO: SILVIA CRUZ DEL ANGEL

ASIGNATURA: FUNDAMENTOS DE INVESTIGACIÓN

CLAVE DEL CURSO: ACC0906

FECHA:

2

Introducción

La tecnología ha estado presente en la sociedad desde que el hombre vivía en

cuevas, era tecnología muy simple pero esta ha sido una clave importante en la

evolución del hombre. Conforme el ser humano iba evolucionando, su necesidad

por crear cosas era mayor, pues en todos los aspectos de nuestras vidas

interviene la tecnología. Así fueron llegando etapas importantes en la vida del

hombre, una de ellas fue la revolución industrial. Mujica (2010) explica que esta

etapa es un periodo en el que el hombre cambió significativamente pues pasó de

vivir en el campo a trabajar en jornadas largas de fábricas industriales.

Hoy en día la palabra tecnología está muy ligada con la industria pues

facilita diversos procesos en los cuales provee de bienes o servicios a la

sociedad. Para la industria es de suma importancia contar con la tecnología pues

como se ha mencionado agiliza procesos además de buscar una eficiencia

superior y un costo menor.

Dentro del tema expuesto, el presente trabajo abordará la fresadora de la

marca: “KENTA” con número de serie vmc-7545 ubicado en el edificio 30

(manufactura avanzada) del Instituto Tecnológico de Puebla, este equipo es

fundamental en el campo industrial ya que permite la manipulación de diversos

materiales. La fresadora es una de las máquinas convencionales más importantes

debido a sus múltiples usos, que, a lo largo del presente trabajo se mencionarán.

Este trabajo consta de: introducción, definición del problema, pregunta de

investigación, objetivos general, hipótesis, técnicas metodológicas, antecedentes

históricos, definiciones, tipos, características, funciones y funcionamiento de la

fresadora, conclusiones y recomendaciones.

3

Definición del problema

La fresadora por control numérico mencionada anteriormente en la introducción,

ejecuta movimientos lentos, ruidos y vibraciones inusuales al fabricar piezas.

Para Vargas (2008) la fresadora necesita estar en óptimas condiciones

para poder realizar maquinados con calidad métrica, vista y ángulos que

requieran las exigencias

Pregunta de investigación

¿Cuáles son las causas que generan movimientos lentos, ruidos y vibraciones

inusuales?

Objetivo general

Diagnosticar las causas que generan fallas en la fresadora: “KENTA” con número

de serie vmc-7545 ubicado en el edificio 30 (manufactura avanzada) del Instituto

Tecnológico de Puebla

Objetivo especifico

Buscar información sobre mantenimiento de máquinas-herramientas

Identificar la situación actual de las funciones de la fresadora

Verificar las condiciones en las que se encuentran los componentes

que conforman la máquina

Aplicar los conocimientos del mantenimiento de máquinas-

herramientas en los componentes

Hipótesis

4

La falta de lubricación, operación productiva y mantenimiento preventivo, causan

movimientos lentos, ruidos y vibraciones inusuales en la fresadora vertical por

control numérico.

Técnicas metodológicas

Para diagnosticar las causas que provocan fallas en la fresadora los autores han

decidido utilizar una técnica llamada entrevista, que de acuerdo con Morgan y

Cogger, (1974) y sullivan, (1977) tiene como objetivo proporcionar o recibir

información, esto se obtiene mediante una conversación en donde el simple

hecho de escuchar o hablar, genera una respuesta a una duda formulado por el

entrevistador.

Para verificar las condiciones en las que se encuentran los componentes que

conforman la máquina se ha realizado un check list que consiste en una lista de

características a evaluar, con una respuesta precisa.

Mantenimiento mecánico

Existen diferentes tipos de mantenimiento, distinguiéndose de ellos por

planificación, tiempo de ejecución, costos, objetivos, los principales son:

Sánchez, (p 13, 2007) El mantenimiento correctivo considera necesario

no solo reparar la máquina averiada sino también, buscar, diagnosticar y corregir

la causa real que provocó el fallo.

Este tipo de mantenimiento es ideal para un imprevisto, ya que actúan de

inmediato para solucionar el problema.

El mantenimiento preventivo, Sánchez (2007) tiene como objetivo

disminuir el fallo, mediante establecer una rutina de acciones que afecten de

forma positiva a la maquinaria, muchas de las ocasiones se planea con base al

manual del fabricante, en donde especifica los acciones a realizar en cada

inspección.

5

Para tener en óptimo estado una máquina es necesario el mantenimiento, el cual

abarca gran cantidad de especialidades, como lo son la eléctrica, mecánica,

automatización, etc.

Sancho, (2007) la maquinaria tiene una gran complejidad, para el

ingeniero de mantenimiento mecánico es necesario poseer conocimientos

específicos en 3 áreas fundamentales: diseño y construcción de maquinaria, el

funcionamiento físico, en este involucra campos técnicos que son referentes a

cómo se comportan los funcionamientos y materiales que conforman a la

maquinaria, y por último la reparación de máquinas y simbología de

mantenimiento.

La reparación de una maquinaria es compleja, los puntos más importantes,

concordando con Botero, (1991). Un buen mantenimiento tiene que abarcar 3

áreas importantes que son: lubricación, electrónica, mecánica.

La lubricación es vital para toda máquina, se puede afirmar que un 60% de las

fallas son ocasionados por la falta de lubricación, para que esta funcione

correctamente, debe el encargado de mantenimiento, saber el tipo de lubricante,

características y periodos en los que lo aplicará. Una máquina funciona por medio

del movimiento de sistemas, que son conformados por metales, al contacto entre

ellos generan fricción, provocando un desgaste en los sistemas de engranes, un

lubricante facilita el movimiento, disminuye la temperatura y no permite que los

metales choquen.

En una empresa industrial, gran parte de la tecnología es eléctrica, su maquinaria

y las marchas forzadas que se le dan a estas, puede ocasionar

sobrecalentamientos, generando cortos circuitos, lo recomendable es cambiar el

voltaje de las maquinas por un 220 v, que es ideal en una empresa.

El mantenimiento mecánico es esencial en una máquina, el uso adecuado de las

refacciones puede ahorrar a una empresa millones de pesos, la mecánica es

representada por el mantenimiento preventivo, se deben hacer inspecciones

periódicas, corrigiendo tolerancias, desalineamientos y eliminar las fuentes de

vibraciones inusuales.

6

Como se puede apreciar, si se utiliza este mantenimiento, habrá equipos

productivos durante mucho tiempo, estos puntos se le conocen por las siglas LEM

(Lubricación, Electricidad y Mecánica)

Máquina-Herramienta

El Comité Europeo de Cooperación de las Industrias de Máquinas-herramientas,

conocida por las siglas CECIMO (1958, p. 138) define a las máquinas como “Las

máquinas no portables que operadas por una fuente exterior de energía

conforman los metales, por arranque de viruta, abrasión, choque, presión,

procedimientos eléctricos o una combinación de los anteriores”

De la anterior definición puede deducirse que, únicamente con máquinas-

herramientas se pueden crear otros mecanismos y componentes metálicos, pero

la característica más impresionante es que tiene la capacidad de auto producirse,

todos los mecanismos, componentes y productos metálicos han sido creados

utilizando estos artefactos.

Así mismo existen distintas formas de clasificar con características como,

razón del tamaño, peso, forma, ejes, etc.

CECIMO (1978, p. 238) indica que la clasificación de las máquinas es la siguiente:

a) Las máquinas que ejecutan deformaciones y cortes

Corte por presión

Deformación por presión

b) Máquinas de arranque de viruta

Mecanizado con herramienta metálica

Mecanizado por abrasión y fenómenos eléctricos

De esta clasificación, se retoma el tema enfocado en la fresadora que es una

máquina de arranque de virtual.

7

Antecedentes Históricos

Aldabaldetrecu (2008) indica que anteriormente los trabajos de fresado

eran realizados en tornos de pedal, pero el nacimiento y creación de una máquina

especificada para este trabajo surgió con la guerra de la independencia, cuando la

colonia británica de América, tuvo que trabajar su desarrollo industrial, la

necesidad de fabricar un armamento a grandes series, ése fue el factor

determinante en el nacimiento de la fresadora.

El americano Ely Whytney, recibió la tarea de crear muchas cantidades de

fusiles para su gobierno, diseñó y construyó en 1818 la primera máquina de

fresar, que estaba formada por, un armazón de madera, un soporte de 4 patas de

hierro forjado y una mesa porta herramienta que se desplazaba longitudinalmente

sobre guías en T.

En 1830, se modifica a una estructura totalmente metálica a la que se le

aumenta un carro para la regulación vertical, a partir de estas bases se le fueron

agregando diseños y modificaciones, como lo son: en 1848, el ingeniero

americano Howie Howe, incorpora una transmisión de 3 poleas, y los 3

desplazamientos principales en las fresadoras (vertical, longitudinal y transversal),

en 1862, J.R. Brown construye la primera fresadora universal, con un avance

automático, la fresadora del francés P. Huré construida en 1894, que incorpora un

cabezal con el cual podía trabajar horizontalmente, vertical, y en otras posiciones.

Así inició una gran innovación industrial, en la que se dan pasos

gigantescos, hasta llegar a lo que hoy en día puede hacer una máquina-

herramienta.

8

Fresadora por control numérico por computadora

Definiciones

De acuerdo con Check (2006, p. 447) una fresadora es una "máquina herramienta

que se usa para producir con precisión una o más piezas".

Por lo tanto esta máquina herramienta es necesitada para la modificación

de un metal y su producción.

Por otra parte Vargas (2008, p. 82) comenta que

"la fresadora es una máquina-herramienta de

movimiento continuo, destinada al mecanizado de

materiales por medio de una herramienta de corte”. En

la figura 1 se observa un ejemplo de este equipo.

Dada esta definición puede entenderse que tiene una trayectoria constante,

una herramienta de corte para máquinas.

Tipos de fresadoras

Fresadora CNC

García (2002, p. 218) manifiesta que la fresadora CNC y

dice que “En una fresadora CNC una computadora

controla el movimiento de la mesa, el carro y el husillo.

Gracias a esto puede hacer movimientos que no se

pueden hacer manualmente, círculos, líneas diagonales y

otras figuras complejas”.

Esta sería la fresadora más completa y más útil en un ámbito industrial de

producción y mecanizado. Véase la figura 2

9

Fresadora horizontal

Leyensetter (1984, p. 504) hace mención de lo que es la fresadora horizontal

diciendo que “El porta-fresa soporta horizontalmente el bastidor, en soportes de

deslizamiento o de rodamiento, aloja en el cono interior del cabezal del husillo

porta-fresa, el husillo de enchufe, o recambiable, o el mandril de sujeción”.

De esto se puede identificar que esta fresadora va a servir mucho más en

trabajos para realizar piezas que requieran de un tratado longitudinal a lo largo del

eje x que nos marca el largo y no la altura. (Véase la

imagen 3).

Fresadora universal

Bartsh (1973, p. 38) afirma que la fresadora universal

“se diferencia de la fresadora corriente por la mesa

basculante de que va provista y que puede tomar una

posición angular respecto al eje del husillo de fresar lo que hace por ejemplo

posible el fresado de ranuras helicoidales”.

Por lo que se puede decir que es más útil en la

producción de piezas que requieren de movimientos tanto

verticales como horizontales o en forma circular.

(Referencia visual figura 4).

Fresadora vertical

Y de igual forma Bartsh (1973, p. 38) hace mención de la fresadora vertical

diciendo que “El husillo de fresar está dispuesto verticalmente. Se encuentra

frecuentemente dispuesto en un cabezal bascular con lo que queda facilitado el

trabajo de fresar superficies oblicuas”.

10

Por lo cual se da a entender que va a ser más

fácil la creación de piezas que necesiten más de la

altura que de sus medidas longitudinales.

La fresadora vertical se muestra en la figura 5.

Fresadora para planear

Además Bartsh (1973, p.38) hace mención también de la fresadora para planear o

refrentar diciendo “En esta máquina no puede desplazarse en altura la mesa de

fresar. Por esta razón puede ser construida con guías y apoyos para piezas

pesadas. La misión del desplazamiento en altura la toma a su cargo el cabezal

porta-fresa”.

Se puede señalar que esta fresadora será más útil en construcción de

piezas más grandes pero que no requieran de altura específica o que no sea lo

primordial.

Fresadora de parábola

También Bartsh (1973, p. 39) afirma en que la fresadora de parábola es

“Análogamente a lo que pasa en la máquina de planear, la mesa no es

desplazable en altura, desliza empero, sobre una mesa larga bancada y puede

por lo tanto hacer muy largos recorridos”.

De lo cual se desprende que esto es, una máquina que nos va a servir

mucho más para realizar piezas más largas sin tener que parar.

Fresadora para ranuras

Por ultimo Bartsh (1973, p. 39) hace mención de la fresadora para ranuras largas

“Se prestan especialmente para el fresado de ranuras que no se realizan en una

sola carrera de trabajo, sino mediante un respectivo ir y venir con un simultaneo

movimiento de acercamiento de la herramienta”.

11

Por lo cual se puede inferir que este tipo de

fresadora es más fácil de maniobrar y de trabajar en

trabajos que requieran de un ciclo más continuo. Se

puede observar a la fresadora en la figura 6.

Características

Para Cabrero (2014) la fresadora se conforma por 5 partes muy importantes:

a. Bastidor: este elemento es la unión entre la plataforma de trabajo y la

propia máquina, es la base. Su función es dar apoyo a la fresadora y sus

elementos constructivos.

b. Husillo: esta parte, se encarga de sujetar la

herramienta de corte y al mismo tiempo

proporcionarle movimiento rotatorio.

Mediante una caja de velocidades recibe

movimiento a la vez que se transmite a la

fresa (véase la figura 7).

c. Mesa: Sirve como apoyo para piezas que se

desean mecanizar. Las piezas a fresar se sujetan mediante diferentes

accesorios de sujeción.

d. Carros: Son elementos que desplazan la mesa sobre los ejes “x” y “y”. Este

movimiento se realiza gracias a unas correderas, que permiten un

movimiento manual o automático.

e. Ménsula: a través de correderas este elemento se fija a la cara frontal de la

columna. Estas guías realizan el movimiento sobre el eje Z.

12

La figura 8 muestra la localización de estas 5

partes.

Un punto muy importante de la fresadora es que en el movimiento de la

mesa los encargados son sistemas hidráulicos y eléctricos. De igual importancia

la maquina requiere un refrigerante durante el proceso de fresado.

Para Ramírez (2009, p. 4) los lubricantes-refrigerantes deben presentar

las siguientes características:

Funciones

Cabrero (2014) señala las principales funciones que realiza la fresadora, como:

Planeado: ésta se encamina a conseguir una superficie plana

Contorneado: permite el mecanizado de formas cóncavas y convexas para lo cual

se utilizan fresas de punta esférica y con filo redondo

Taladrado: aunque existen otras máquinas especiales para esto, la fresadora

puede realizar este trabajo perfectamente

Ranurado: se utilizan fresas de disco y son cortes específicos

Altas cantidades de refrigerantes y lubricantes, resistencia anticorrosiva, aseguramiento de correctas condiciones sanitarias e higiénicas de trabajo. Además dichos líquidos no deben deteriorar los recubrimientos de laca y la pintura de la máquina” la función de estos líquidos es para la extracción de calor. Disminuyen la temperatura en la zona de maquinado para una mejor resistencia de la máquina y protección ante la corrosión”

13

Chaflanado: se utiliza para rematar las aristas de una pieza con cierto grado de

inclinación.

Alojamiento: se divide en 2 fases, uno con movimiento de taladrado hasta cierta

profundidad y a continuación un fresado en forma de zig-zac.

Funcionamiento

El funcionamiento varía dependiendo la máquina, y el tipo, generalmente se

dividen en 2 formas de operarla, la primera que es ejecutable para una fresadora

convencional, y la otra forma que es más efectiva a la hora de producción que se

ejecuta con una máquina CNC.

Funcionamiento para una fresadora convencional

Estas máquinas son las siguientes: vertical, horizontal, universal, etc, la traslación

de sus ejes son manipulados por un operador u obrero, los principales

accionadores que debe tener este tipo de máquinas son:

Paro de emergencia: este botón apaga inmediatamente la máquina, esta

generalmente de un color rojo

Giro: estos son 2 botones que designan el movimiento del husillo uno hacia las

manecillas del reloj y otro en contra

Refrigerante: lo que hace es permitir que el soluble salga por una manguera

apuntando a la pieza.

Botón Luz: algunas máquinas contienen focos.

Velocidad: es un volante que regula las revoluciones para maquinar.

Manerales: son 3 manivelas que mueven la mesa, transversal, horizontal, vertical

La forma de operación varía dependiendo el tipo de maquinado a realizar,

pero estás son los funcionamientos que tiene una fresadora con estas

características

14

Funcionamiento de máquinas fresadora CNC

Esta máquina tiene como base la fresadora

universal, la diferencia es que lo puede hacer de

forma automática una y otra vez, con error de falla

mínimo, para que se puedan accionar estas

operaciones se programan códigos específicos.

Funcionamiento en la Figura 9

Figura 10: Códigos referentes al funcionamiento de una máquina de CNC

Fuente: Berra, 2006

Códigos Generales:

G00: Posicionamiento rápido (sin maquinar)G01: Interpolación lineal (maquinando)G02: Interpolación circular (horaria) G03: Interpolación circular (anti horaria) G04: Compás de espera G10: Ajuste del valor de offset del programa G20: Comienzo de uso de unidades imperiales (pulgadas) G21: Comienzo de uso de unidades métricas G28: Volver al home de la máquina G32: Maquinar una rosca en una pasada G36: Compensación automática de herramienta en X G37: Compensación automática de herramienta en Z G40: Cancelar compensación de radio de curvatura de herramienta G41: Compensación de radio de curvatura de herramienta a la izquierda G42: Compensación de radio de curvatura de herramienta a la derecha G70: Ciclo de acabado G71: Ciclo de maquinado en torneado G72: Ciclo de maquinado en frenteado G73: Repetición de patrón G74: Taladrado intermitente, con salida para retirar virutas G76: Maquinar una rosca en múltiples pasadas G96: Comienzo de desbaste a velocidad tangencial constante G97: Fin de desbaste a velocidad tangencial constante.