TEMA 1:EL CABEZAL DIVISOR UNIVERSAL

Es un accesorio de la fresadora universal muy importante en el taller de mecánica industrial,

diseñado para ser montado en la mesa de la fresadora. Tiene como objetivo primordial dividir

y sujetar el material en partes iguales según la trayectoria circular; para ello se monta en el eje

portafresas que posee el cabezal de la fresadora universal la herramienta de corte llamada fresa

circular de tipo modular o diametral pitch formando cualquier ángulo con la superficie de la

mesa.

El cabezal universal Se emplea en el taller de mecánica industrial para ejecutar y mecanizar

todas las formas posibles de divisiones. Es un accesorio muy preciso y versátil. Funciona

Sujetando la pieza en uno de sus extremos, bien sea en la copa universal, entre copa y punto o

entre puntos y es posible producirle un movimiento giratorio a la pieza en combinación con el

movimiento longitudinal de la mesa para el fresado de hélices.

En El cabezal divisor se mecanizan o fabrican piezas en las que hay que realizar trabajos de

fresado según determinadas divisiones (ruedas dentadas, cuadrados y hexágonos, árboles o

ejes, chavetas múltiples, fresas, escariadores). También es posible fresar ranuras en espiral.

Partes del Divisor Universal:

Los divisores universales pueden variar en su diseño y forma, pero su principio de

funcionamiento mecánico es el de un mecanismo reductor (corona y tornillo sinfín).

La estructura fundamental consta de dos partes:

a. La base: es una caja de hierro fundido que se fija en la mesa de la fresadora, se fija en el

bastidor. Presenta una cornisa circular que permite al cabezal girar en el plano vertical.

Tiene escala graduada para fijar los grados.

por medio de una escala de referencia que permite controlar la inclinación del cuerpo

orientable.

b. base

c. cuerpo orientable

Es una carcaza con dos extremos salientes cilíndricos, los cuales se apoyan en la base del

divisor y permiten orientar e inclinar el eje del husillo a cualquier ángulo respecto de la mesa.

Dentro de sí contiene el conjunto de órganos, que es la parte más importante del divisor, y que

permite dar a la pieza los movimientos para hacer cualquier número de divisiones.

El cuerpo suele dividirse en dos partes, una parte que se adapta a la base apoyada en el

bastidor, el cual tiene otra colisa circular; y la otra parte del cuerpo que es la que contiene el

portafresas y puede girar en un plano perpendicular al de la colisa de la base.

El cabezal divisor o aparato divisor universal (ver Figura ) consta de la carcasa en que va

soportado el husillo del cabezal divisor. Este husillo sirve para alojar el montaje de sujeción.

Las piezas a trabajar pueden sujetarse en voladizo o entre puntos. El disco divisor va fijado

sobre el husillo del cabezal. En el aparato divisor también existe un mecanismo de tornillo sin

fin necesario para la división indirecta, así como un dispositivo para la división diferencial y

para el fresado de ranuras helicoidales.

Figura: Cabezal divisor

Funcionamiento:

El movimiento de rotación llega al husillo secundario o portafresas a través del eje

intermediario que se monta en el husillo principal.

A este se acopla el sistema de engranajes del mecanismo interior del aparato.

Procesos de montaje de un cabezal universal en la fresadora:

1. Se monta el eje intermedio entre el cabezal universal y el husillo de la máquina.

a. Limpiamos el cono del eje intermedio y el cono del husillo principal.

b. Introducimos el eje intermediario y fíjelo con el tirante.

Atención: Hay que cuidar que las ranuras del eje penetren en las chavetas de arrastre del

husillo.

2. Colocamos el Cabezal Universal

a. Hacemos coincidir las referencias que indican la posición correcta.

b. Limpiamos las superficies que estén en contacto, tanto del cabezal universal como de la

máquina.

c. Como algunos ejes intermedios tienen en su extremo una chaveta de arrastre, estrías o un

engranaje, debemos cuidar que haya una conexión correcta con los órganos internos del

cabezal universal.

d. Se coloca una tabla o una lámina de material blando entre la superficie de la mesa y el

cabezal universal

Nota: hay que ser precavido, para trasladar el cabezal universal es recomendable hacerlo con

ayuda de otras personas, o se puede utilizar, también, un elevador mecánico.

3. Fijamos el Cabezal Universal

a. Introducimos los tornillos y apretamos con suavidad.

b. Al final, debemos apretar con fuerza para que los tornillos queden bien colocados.

Ventajas del Cabezal Universal Divisor:

El cabezal universal divisor sirve como accesorio para el montaje de piezas; se inclina para

facilitar el fresado en ángulo; permite hacer cualquier número de divisiones. Sirve también

como Divisor Simple. Esto se puede lograr por tener sobre el husillo un plato divisor con

ranuras que permite el operarlo directamente, si antes se ha desconectado el tornillo sinfín de

la corona.

Mantenimiento

El divisor universal es muy valioso y delicado. No debe golpearse. El transporte debe ser muy

cuidadoso. Hay que mantenerlo siempre limpio y lubricado.

Montaje de piezas:

El montaje de piezas sobre el cabezal divisor universal permite hacer en la fresadora ciertas

operaciones que de otro modo sería muy difícil o imposible de hacer.

Por ejemplo:

Lograr que la pieza gire en relación y simultáneamente con el desplazamiento de la mesa

(engranajes helicoidales, brocas, sinfín).

Dividir regularmente la periferia de una pieza (anillos graduados, ruedas dentadas).

Fresar piezas en ángulo (engranaje cónico).

Clasificación:

Los montajes para mecanizar piezas en el aparato divisor, podemos agruparlos en tres:

1. Montaje al aire

2. Montaje entre puntas

3. Montaje entre copa y punta

Estos son montajes típicos de torno.

La misma disposición de la nariz del husillo, tanto del torno como del cabezal divisor universal,

como también los mismos elementos empleados, (copas, puntos de centraje, contrapunta,

bridas) permiten efectuar los montajes en forma similar.

Métodos de división:

División directa

División indirecta

División angular

División diferencial

Fresado de ranuras espirales

División directa

En el cabezal divisor universal se puede aplicar el sistema de división directa, como si se tratara

de un divisor simple.

En el procedimiento de división directa no están engranados el tornillo sin fin y la rueda

helicoidal. El engrane se obtiene en virtud del giro de un cojinete rotativo excéntricamente en

que va soportado el tornillo sin fin. La división se produce en un disco divisor que

generalmente tiene 24 agujeros o muescas (entalladuras) pero algunas veces también 16, 36, 42

ó 60.

El disco divisor en el que encaja un punzón divisor, está fijado al husillo del cabezal. En cada

paso de división, el disco divisor y con él la pieza girada en las correspondientes distancias

entre agujeros. No pueden obtenerse más divisiones que las que permiten, sin resto, el número

de agujeros o muescas del plato divisor. De este modo pueden realizarse divisiones son

dispositivos sencillos, que generalmente poseen discos recambiables. Mediante la división

directa se opera más rápidamente que con los otros procedimientos.

El divisor universal funciona en esta forma por tener un planto con ranuras, fijo al husillo

principal, y un trinquete que encaja en las ranuras.

Generalmente el plato trae 24 ranuras o agujeros , pero algunos traen 16 – 32 – 42 - 60

ranuras.

La siguiente es la fórmula para la división directa con cabezal divisor universal:

VM = K/Z

VM = número de ranuras que se deben girar o vueltas manivela

K = número de ranuras del plato (constante del divisor según relación de transmisión:40-60-

120)

Z = número de divisiones que se requieren o numero de dientes a taller o fresar.

Observaciones:

La división directa es muy limitada.

Es aplicable cuando las divisiones que se requieren obtener corresponden a un submúltiplo del

número de ranuras del plato.

Para fresar cada cara es necesario encajar el trinquete en la ranura correspondiente y bloquear

el husillo del cabezal.

No hay que contabilizar la ranura donde quedó el trinquete para la nueva división.

Desencajar el trinquete para cada nueva división.

Si el cabezal lo permite, aislar el husillo de la rueda (corona) ya que el movimiento entre ambos

no es necesario.

División Indirecta

Es uno de los sistemas de división que permite obtener un determinado número de divisiones,

que no se lograrían por la división directa.

En la división indirecta el husillo del cabezal divisor es accionado a través de un tornillo sin fin

y una rueda helicoidal.

La relación de transmisión del mecanismo de tornillo sin fin es 40 : 1, es decir que 40

revoluciones de la manivela divisora suponen una revolución del husillo del cabezal divisor.

Si, por ejemplo, se quiere tener una división decimal, para cada paso parcial serán necesarias

40 : 10 = 4 vueltas de la manivela divisora.

Para 32 divisiones, por ejemplo, se necesitarán 40 : 32 = 1 8/32 = 1 ¼ revoluciones.

Para poder realizar el ¼ de revolución, hará falta un disco de agujeros con una circunferencia

de agujeros cuyo número sea divisible por 4, por ejemplo la circunferencia de 16 agujeros daría

¼ de 16 = 4. La manivela divisora desplazable radialmente se ajusta en esta circunferencia de

agujeros y se hace girar en 4 distancias entre agujeros. En este procedimiento de división se

sujeta el disco de agujeros mediante la clavija de fijación.

Los discos de agujeros o platos agujereados son recambiables o intercambiables según los

cálculos previos de taller.

Tienen por lo general de seis a ocho circunferencias concéntricas de agujeros con diferentes

números de agujeros. Dentro de cada circunferencia las distancias entre agujeros son iguales.

La división se facilita mediante la utilización de la tijera de dividir. Se ahorra uno el tiempo

perdido en el engorroso recuento de agujeros, expuesto además a equivocaciones. Entre ambos

brazos de la tijera siempre tiene que haber un agujero más que el número de espacios entre

ellos que se había calculado. Para evitar errores en la división hay que tener cuidado al seguir

dividiendo, de que la manivela gire siempre por error, habrá que retroceder suficientemente la

manivela para eliminar la acción del recorrido muerto, y entonces volver a girar hacia delante.

También pueden realizarse por el procedimiento indirecto divisiones que vayan dadas en forma

de ángulo.

Figura : Discos de agujeros

Figura: Empleo de la tijera en la división

Las operaciones de cálculo se ejecutan tomando como base la relación existente entre el tornillo

sinfín y el número de dientes de la corona.

La regla para determinar el número de vueltas de la manivela, el número de agujeros y la

circunferencia de agujeros del disco divisor, así:

Consideremos la relación 1/40, o sea que la corona tiene 40 dientes y el tornillo sinfín una

entrada. Cuando hayamos dado una vuelta en el tornillo sinfín, la corona habrá desplazado un

diente y el husillo 1/40 de vuelta.

Si hacemos girar la manivela 20 vueltas, la corona se habrá desplazado 20 dientes, y por lo

tanto, el husillo con la pieza habrá dado ½ vuelta.

Para saber el número de vueltas que se deben dar a la manivela con objeto de lograr un

determinado número de divisiones en el husillo, aplique la siguiente fórmula:

F = K

N

F = número de vueltas de la manivela

K = número de dientes de la corona

N = número de divisiones por efectuar

División Angular

La división angular es otro de los sistemas de división que se pueden realizar con la ayuda del

cabezal divisor universal, cuando la medida entre divisiones sobre una circunferencia está dada

en grados y minutos.

El ángulo entre divisiones tiene su vértice en el centro de la pieza.

División en grados:

Como el husillo del cabezal gira 360 grados en una vuelta, en una sola vuelta de la manivela

gira

360/40 = 9 grados (con una relación de 1/40)

Por tanto, si se quiere desplazar un número determinado de grados, se aplica la siguiente

fórmula:

F = G

A

F = número de vueltas de la manivela

G = valor del ángulo entre divisiones

A = giro de la manivela en una vuelta (9 grados)

División diferencial

La división diferencial constituye una ampliación del procedimiento indirecto de división. Se

emplea en lo casos en que no es posible la división indirecta por no existir en ninguno de los

discos los agujeros, las circunferencias de agujeros necesarias. Se elige por ello un número

auxiliar de división (T´) que pueda ser obtenido por división indirecta y que pueda ser mayor o

menor que el número pedido (T). La diferencia resultante (T´ - T) se compensa mediante un

movimiento de giro del disco de agujeros se produce partiendo del husillo del cabezal a través

de ruedas de cambio. Debe marchar paralelamente al movimiento de la manivela de división

cuando T´ es mayor que T, tener sentido opuesto cuando T´ se eligió menor que T. En la

división diferencial el disco de agujeros no debe quedar sujeto a la carcasa mediante la clavija

de fijación, tal como suceda en la división indirecta (Figura 25). Tiene que poder girar, con la

clavija suelta.

Figura: Divisor diferencial.

Fresado de ranuras espirales (HELICOIDALES)

En el fresado de ranuras (ranuras helicoidales), como por ejemplo en la fabricación de fresas

con un dentado especial, de escariadores, de brocas espirales, así como de brocas helicoidales,

es necesario que el útil realice durante el proceso de fresado un movimiento rectilíneo y uno de

rotación.

El movimiento rectilíneo de avance se realiza por medio del husillo de mesa. El movimiento

uniforme de giro se produce partiendo del husillo de mesa, a través de ruedas de cambio,

ruedas cónicas, ruedas rectas, disco de agujero, clavija divisora, tornillo sin fin y rueda

helicoidal, sobre el husillo del cabezal divisor (Figura 26). No pueden proveerse de ranuras

espirales nada más que las piezas cuya división pueda realizarse por el métodoindirecto. En el

fresado de ranuras helicoidales hay que elegir la relación de dientes de las ruedas de cambio de

tal modo que el avance de la mesa para una revolución completa de la pieza sea igual al paso

pedido para la hélice.

Figura: Fresado de ranuras helicoidales.

La pieza tiene que colocarse mediante basculación de la mesa de la máquina oblicua al eje de la

pieza con oblicuidad igual al ángulo de posición o de ajuste b . Esto no resulta posible de

conseguir nada más que en una fresadora universal o en una máquina fresadora dotada de un

cabezal basculante.

Si las piezas han de llevar varias ranuras espirales, tendrá que realizarse la división de las

distintas ranuras igualmente con el cabezal divisor.

Con objeto de disminuir la proporción, a veces importante, de los tiempos invertidos en la de

fresar, así como para satisfacer las más altas exigencias en cuanto a precisión, se emplean

aparatos divisores ópticos, hidráulicos, neumáticos y electro-automáticos.

TEMA 2: Que es un engranaje, Que es un piñón?

Un engranaje es un elemento mecánico destinado a transmitir el movimiento de rotación sin

deslizar. Dada la dificultad que presenta esa ausencia de deslizamiento en una superficie lisa, los

engranajes presentan una superficie dentada, destinada a engranar uno con otro, de modo que

ese deslizamiento sea posible, realizando una transmisión del movimiento exacta.

En un engranaje se diferencia:

Corona: Que es la parte exterior, donde están tallados los dientes.

Cubo: la parte central del engranaje, por el que se fija al eje.

Aquí se tratará únicamente las dimensiones de la corona.

Conceptos fundamentales

La circunferencia que definiría la superficie por la cual el engranaje rueda sin deslizar la

llamaremos circunferencia primitiva.

El diámetro primitivo (d) es el que corresponde a la circunferencia primitiva.

El número de dientes (z), es el número total de dientes de la corona del engranaje en toda su

circunferencia.

El paso (p) es el arco de circunferencia, sobre la circunferencia primitiva, entre los centros de los

dientes consecutivos.

Entonces la longitud de la circunferencia primitiva es:

Luego:

Esto es:

El módulo (m) de un engranaje es la relación que existe entre el diámetro

primitivo y el número de dientes, que es el mismo que la relación entre el paso

y

El módulo es una magnitud de longitud, expresada en milímetros, para que dos

engranajes puedan engranar tienen que tener el mismo módulo, el módulo podría

tomar un valor cualquiera, pero en la práctica esta normalizado según el siguiente

criterio:

De 1 a 4 en incrementos de 0,25 mm

De 4 a 7 en incrementos de 0,50 mm

De 7 a 14 en incrementos de 1 mm

De 14 a 20 en incrementos de 2 mm

Dimensiones y Partes del engranaje

Características del diente de engranaje recto.

Circunferencia exterior: es la circunferencia que pasa por

la parte exterior de las cabezas de los dientes.

Diámetro exterior (de): es el que corresponde a la

circunferencia exterior.

Circunferencia interior: es la que pasa por la base de los

pies de los dientes.

Diámetro interior (di): es el que corresponde a la

circunferencia interior.

Cabeza de diente (hc): es la parte del diente comprendida

entre la circunferencia primitiva y la circunferencia exterior.

Toma el valor del módulo: hc= m

Pie de diente (hp): es la parte del diente comprendida entre

la circunferencia interior y la primitiva. Toma el valor de 1,25

veces el módulo: hp= 1,25m

Altura del diente (h): es la distancia entre la circunferencia

interior y la exterior. Por tanto tiene el valor de 2,25 veces el

módulo: h= 2,25m

Longitud del diente (b): es la anchura de la corona, sobre

la que se tallan los dientes, en general suele tener un valor

de 10 veces el módulo: b= 10m

Diámetro Pitch (Pt)

En el sistema inglés de unidades, con la pulgada como unidad

de longitud, el cálculo de engranajes emplea el denominado

diámetro Pitch.

Para un engranaje dado, el diámetro Pitch (Pt) es igual al

número de dientes por pulgada en el diámetro primitivo. La

relación entre el diámetro Pitch y el módulo es:

EJERCICIOS Y PRACTICAS DE APLICACIÓN CON EL DIVISOR UNIVERSAL:

1. Resolver correctamente problemas teóricos técnicos de división directa,

indirecta, diferencial y helicoidal.

2. Mecanizar superficies metálicas en la fresadora universal según orden

operacional utilizando el divisor universal.

3. Mecanizar piñones de dientes rectos sistema modular y diametral pitch según

instrucción del docente titular.

4. Mecanizar piñones helicoidales según instrucción del docente titular del taller

5. Terminar mecánicamente los piñones fresados en el divisor universal en el

torno paralelo según plano y especificaciones técnicas de los engranajes

normalizados.

CUESTIONARIO

PARA ENTREGAR IMPRESO Y EN CARPETA TAMAÑO CARTA BLANCA EL DIA 13 MARZO 2013 HORA

1.00 PM.

INSTITUTO TECNICO INDUSTRIAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

TECNOLOGIA DE FRESADO -DIVISOR UNIVERSAL- ENGRANAJES-

LIC. JOSE ARNULFO VILLANUEVA M.

ALUMNO: ____________________________GRADO:________CODIGO:____ CONTESTE: (V) VERDADERO o (F) FALSO y EXPLIQUE JUSTIFICANDO SU RESPUESTA:

1. ( ) ¿LA RUEDA DENTADA Y EL TORNILLO SIN FIN TRANSMITEN MOVIMIENTOS ENTRE EJES PERPENDICULARES? 2. ( ) ¿LA RUEDA DENTADA SE LLAMA TAMBIEN CORONA? 3. ( ) ¿EL DIVISOR UNIVERSAL ES EL MISMO CABEZAL DIVISOR? 4. ( ) ¿EN EL DIVISOR UNIVERSAL SE MECANIZAN PIEZAS CILINDRICAS? 5. ( ) ¿ EL DIVISOR UNIVERSAL ES UN MECANISMO REDUCTOR? 6. ( ) ¿EL CABEZAL DIVISOR NO ES UN ACCESORIO DE LA FRESADORA UNIVERSAL? 7. ( ) ¿ EL NUMERO DE DIENTES DE LA CORONA ENTRA EN CONTACTO DIRECTO CON EL TORNILLO SINFÍN EN EL CABEZAL DIVISOR? 8. ( ) ¿LA RELACIÓN ENTRE EL NUMERO DE GIROS DE LA CORONA O REVOLUCIONES DEL TORNILLO SINFIN SE LLAMAN RELACIÓN DE TRANSMISIÓN? 9. ( ) ¿LAS RUEDAS DENTADAS TALLADAS CON EL DIVISOR UNIVERSAL GARANTIZAN TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO Y POTENCIA? 10. ( ) ¿AL PICAR UN PIÑÓN DE 34 DIENTES EN UN DIVISOR DE K=40 LE CORRESPONDE 1 VUELTA, 9 AGUJEROS, EN EL PLATO 51? 11. ( ) ¿AL TALLAR UN PIÑÓN DE 28 DIENTES EN UN K=60 LE CORRESPONDE 2 VUELTAS, 7 AGUJEROS, EN EL PLATO? 12. ( ) ¿EN LOS CÁLCULOS DE UN PIÑÓN DIENTES RECTOS EL MODULO ES LA RELACIÓN ENTRE EL DIÁMETRO PRIMITIVO Y EL NUMERO DE DIENTES? 13. ( ) ¿EL DIÁMETRO EXTERIOR ES IGUAL AL DIÁMETRO PRIMITIVO MAS EL MODULO? 14. ( ) ¿SE CALCULA EL DIÁMETRO EXTERIOR, SUMÁNDOLE 2 AL NUMERO DE DIENTES Y MULTIPLICADO POR EL MODULO? 15. ( ) ¿LA ALTURA DEL DIENTE ES EL PRODUCTO DE 2.167 MULTIPLICADO POR EL MODULO? 16. ( ) ¿EL DIÁMETRO PRIMITIVO ES EL PRODUCTO DE MULTIPLICAR EL MODULO POR EL NUMERO DE DIENTES? 17. ( ) ¿LA FORMULA PARA EL DIÁMETRO INTERIOR ES: DI = DP + 2.167 x M? 18. ( ) ¿LA FORMULA PARA EL DIÁMETRO EXTERIOR ES: DE = M. ( Z + 2 )? 19. ( ) ¿LA FORMULA PARA EL MÓDULO ES: M = DE / Z +2 ? 20. ( ) ¿LA FORMULA VUELTAS MANIVELA ES : VM = K / 3.14 ? 21. ( ) ¿PARA CALCULAR EL DIAMETRO PRIMITIVO ES NECESARIO SOLAMENTE EL MODULO?

22. ( ) ¿PARA CALCULAR DISTANCIA ENTRE CENTROS DE PIÑONES ES NECESARIO LOS DIAMETROS PRIMITIVOS? 23. ( ) ¿ LAS CONSTANTES k DE LOS DIVISORES ES LA RELACION ENTRE LA CORONA Y EL TORNILLO SINFÍN? 24. ( ) ¿CUÁNTAS VUELTAS MANIVELA SE LE DEBE GIRAR EN EL DIVISOR UNIVERSAL PARA FRESAR 5 CARAS DEL MATERIAL, SI LA CONSTANTE ES DE 40? 25. ( ) ¿LAS FRESAS MODULARES 1.5 VIENEN EN JUEGO DE OCHO FRESAS? DIBUJE UNA TABLA

26. DIBUJAR ENGRANAJES EN ACAD, RHINOCEROS, MASTERCAM, SOLID EDGE SEGÚN PLANOS Y

CALCULOS QUE DETERMINE EL DOCENTE TITULAR.

BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFIA:

Operador de Máquinas – Herramientas. Fresado Básico. Servicio Nacional de

Aprendizaje, SENA.

www.google.com.co/maquinadefresar

http://www.youtube.com/watch?v=D5lxeR0vs54&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=h_4aLoQrwFs&feature=fvwrel

http://www.eltallerderolando.com/?p=1668

http://www.slideshare.net/YHOYO/dibujo-de-engranajes

http://www.slideshare.net/ESCALANTE79/engranes-6735052

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/mec_cremallera-

pinon.htm