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Proyecto Fin de Carrera
Ingeniería Aeronáutica
Modelado y simulación con CATIA V5 de operaciones
de mecanizado en un torno paralelo
Autor: Rubén Moreno Cobos
Tutor: Domingo Morales Palma
Dept. de Ingeniería Mecánica y Fabricación
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla, 2014
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Proyecto Fin de Carrera
Ingeniería Aeronáutica
Modelado y simulación con CATIA V5 de operaciones
de mecanizado en un torno paralelo
Autor:
Rubén Moreno Cobos
Tutor:
Domingo Morales Palma
Profesor Contratado Doctor
Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla, 2014
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Proyecto Fin de Carrera: Modelado y simulación con CATIA V5 de operaciones de mecanizado
en un torno paralelo
Autor: Rubén Moreno Cobos
Tutor: Domingo Morales Palma
El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes
miembros:
Presidente:
Vocales:
Secretario:
Acuerdan otorgarle la calificación de:
Sevilla, 2014
El Secretario del Tribunal
vi
vii
Resumen
El presente proyecto surge en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación en
línea con las investigaciones que actualmente se llevan en él sobre fabricación de piezas
con las máquinas-herramienta de control numérico del taller a partir de Catia V5. El
principal objetivo del proyecto es modelar en Catia V5 un torno paralelo Pinacho modelo
T3, sus componentes y sus movimientos principales y simular el mecanizado de varias
piezas reales, analizando los resultados obtenidos y comparándolos con los procedimientos
reales del mecanizado en el torno. A pesar de las limitaciones existentes debido a que Catia
V5 es una herramienta para simular máquinas-herramienta de control numérico y en este
caso se emplea para simular el comportamiento de un torno paralelo convencional, ha sido
posible generar un modelo capaz de simular multitud de operaciones. Dicho modelo
permitirá analizar los movimientos de la máquina-herramienta durante el mecanizado,
detectar colisiones y generar trayectorias de las herramientas de corte, de gran utilidad para
optimizar un proceso de torneado.
viii
ix
Índice
Resumen ...................................................................................................................................... vii
Índice ............................................................................................................................................ ix
1. Introducción ........................................................................................................................ 11
1.1. Contexto ........................................................................................................................... 11
1.2. Objetivos .......................................................................................................................... 11
1.3. Estructura del documento ................................................................................................. 12
2. Torno Pinacho Mod. T3 ...................................................................................................... 15
2.1. Descripción de la máquina-herramienta ........................................................................... 15
2.2. Operaciones y herramientas ............................................................................................. 19
3. Modelado y simulación de la máquina-herramienta ........................................................... 23
3.1. Módulos empleados.......................................................................................................... 23
3.1.1. Módulos de diseño .................................................................................................... 23
3.1.2. Módulos de mecanizado ............................................................................................ 24
3.1.3. Módulos de simulación ............................................................................................. 24
3.2. Modelado del torno Pinacho Mod. T3 ............................................................................. 24
3.2.1. Componentes principales .......................................................................................... 24
3.2.2. Análisis de colisiones ................................................................................................ 36
3.2.3. Construcción de la máquina-herramienta .................................................................. 36
3.3. Simulación del torno Pinacho Mod. T3............................................................................ 43
3.4. Limitaciones del modelo .................................................................................................. 45
4. Modelado y simulación de operaciones de torneado ........................................................... 49
4.1. Aplicación práctica 1: torneado de cilindros concéntricos ............................................... 49
x
4.1.1. Fase 1 ........................................................................................................................ 50
4.1.2. Fase 2 ........................................................................................................................ 51
4.1.3. Fase 3 ........................................................................................................................ 53
4.1.4. Fase 4 ........................................................................................................................ 55
4.1.5. Cuadro resumen......................................................................................................... 56
4.2. Aplicación práctica 2: ranurado y torneado cónico .......................................................... 57
4.2.1. Fase 1 ........................................................................................................................ 57
4.2.2. Fase 2 ........................................................................................................................ 61
4.2.3. Cuadro resumen......................................................................................................... 63
4.3. Aplicación práctica 3: mandrinado de cilindros concéntricos .......................................... 63
4.3.1. Fase 1 ........................................................................................................................ 65
4.3.2. Cuadro resumen......................................................................................................... 68
4.4. Aplicación práctica 4: torneado de forma ........................................................................ 68
4.4.1. Fase 1 ........................................................................................................................ 69
4.4.2. Fase 2 ........................................................................................................................ 70
4.4.3. Fase 3 ........................................................................................................................ 71
4.4.4. Fase 4 ........................................................................................................................ 73
4.4.5. Cuadro resumen......................................................................................................... 75
5. Conclusiones y trabajos futuros .......................................................................................... 77
5.1. Conclusiones .................................................................................................................... 77
5.2. Trabajos futuros ............................................................................................................... 78
Bibliografía ................................................................................................................................. 79
Anexos......................................................................................................................................... 81
11
1. INTRODUCCIÓN
1.1. Contexto
El contenido del proyecto gira en torno al mecanizado en máquinas-herramienta de control
numérico y su control mediante el uso de programas CAD/CAM. Dichos programas, entre los
que se incluye Catia V5, se utilizan para modelar las operaciones de mecanizado, simular y
analizar los movimientos de la máquina-herramienta, detectar colisiones y generar las
trayectorias de las herramientas de corte, entre otras muchas posibilidades.
Actualmente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación se investiga en la
fabricación de piezas con las máquinas-herramienta de control numérico del taller a partir de
Catia. Algunos ejemplos serían:
Mecanizado de componentes aeronáuticos en centro de mecanizado de 2'5 ejes EMCO
VMC-200.
Fabricación de piezas más complejas (componentes aeronáuticos, prótesis dentales, etc.)
mediante mecanizado de alta velocidad en centro de mecanizado de 5 ejes MIKRON
HSM 400.
Generación de las trayectorias de un punzón para conformado incremental de chapa en
la EMCO VMC-200.
Modelo de las máquinas-herramienta de control numérico que existen en el taller del
departamento.
Cabe añadir que el objetivo final es que los resultados de todos estos trabajos reviertan en la
docencia del departamento.
1.2. Objetivos
En este proyecto se pretende evaluar las posibilidades del programa Catia V5 para modelar y
simular procesos de mecanizado en una máquina-herramienta que no es de control numérico, en
particular un torno paralelo convencional disponible en el laboratorio del departamento.
Se han establecido los siguiente objetivos concretos:
Modelar en Catia V5 un torno paralelo Pinacho modelo T3, sus componentes y sus
movimientos principales.
Modelar y simular con Catia V5 el mecanizado de varias piezas reales en el torno
paralelo.
12 Introducción
Analizar los resultados obtenidos y comparar con los procedimientos reales del
mecanizado en el torno.
Generar una documentación bien estructurada a partir de las simulaciones realizadas
que permita ser usada como material didáctico en la docencia del departamento. Esta
documentación se ajustará al proceso real del mecanizado en el torno paralelo y en
ningún caso se verá afectada por las posibles dificultades encontradas en el modelado
con Catia V5.
1.3. Estructura del documento
El proyecto posee un primer capítulo en el que se incluye una descripción general de la máquina
en la que se basa el trabajo (torno paralelo convencional) y de cada uno de sus componentes
principales así como un breve repaso de las operaciones que es posible realizar mediante dicha
máquina y las herramientas empleadas para ello. Este capítulo se apoya con imágenes extraídas
del propio laboratorio de fabricación.
Posteriormente, se detalla cómo se ha modelado y simulado el torno paralelo. En primer lugar se
explica la elaboración de cada uno de los componentes principales, que en la mayoría de los
casos se componen de diversos archivos .CATpart para luego pasar a estudiar la existencia de
colisiones y el modelado como máquina-herramienta en el que se definen los pares, recorridos,
puntos de colocación de la herramienta y de la pieza a mecanizar. Se incluye, además, una
breve descripción general de Catia V5 y los distintos módulos empleados en el presente
proyecto. En este capítulo, se hará hincapié en el hecho de que Catia V5 es una herramienta
CAD/CAM utilizada para simular los movimientos que tienen las máquinas-herramienta de
control numérico, no los de un torno paralelo, por lo que surgirán algunas limitaciones en las
simulaciones a realizar debido a que no es la herramienta óptima para ello.
Como aplicación práctica del modelo, se elaboran una serie de piezas que servirán como
ejemplo. Se detallan para cada una de las piezas las distintas fases, operaciones, herramientas y
el documento se apoyará con material gráfico extraído de Catia V5 que facilite la comprensión
al lector.
Se incluyen las conclusiones obtenidas durante la realización del proyecto y las posibles líneas
de trabajo que se podrían abordar de seguir trabajando en él para obtener resultados que se
ajusten mejor a la realidad.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 13
Por último, el capítulo de anexos contiene información referente al material adicional
proporcionado junto a la memoria del proyecto y además incluye toda la documentación
elaborada a partir de las simulaciones realizadas.
14 Introducción
15
2. TORNO PINACHO MOD. T3
La máquina-herramienta en la que se centra el proyecto es un torno paralelo convencional
fabricado por la empresa Pinacho. En concreto, el modelo con el que se trabajará es un torno
Pinacho Mod. T3.
Figura 2.1 ̶ Torno Pinacho Mod. T3.
Fundada en 1946 y situada actualmente en Castejón del Puente (Huesca), Pinacho es una de las
principales fabricantes a nivel europeo de tornos paralelos convencionales y de control
numérico. Con unas instalaciones de más de 20.000 metros cuadrados y un equipo de 130
personas, la empresa posee una capacidad de producción de más de 3.000 unidades anuales.
Esto es posible gracias a que sus instalaciones disponen de un alto grado de automatización que
lo convierten en la empresa con el mayor ratio de productividad en el sector. El alto nivel
tecnológico del que dispone la convierten en referente de calidad y competitividad en el
mercado mundial.
2.1. Descripción de la máquina-herramienta
Un torno se emplea fundamentalmente para el mecanizado de piezas que presentan simetría de
revolución tales como bujes, ejes, tornillos o pasadores entre otros.
16 Torno Pinacho Mod. T3
Su funcionamiento es simple, la máquina hace girar la pieza mientras las herramientas de corte
arrancan viruta de esta gracias a un movimiento de avance con respecto a la pieza. Consta de un
carro que se mueve en la dirección axial de la pieza a mecanizar, denominado carro
longitudinal. Sobre este carro, se sitúa otro carro que se mueve en dirección radial a la pieza
denominado carro transversal. Por último, un tercer carro llamado charriot se coloca encima del
carro transversal con el que se pueden seleccionar distintos ángulos en la herramienta para la
fabricación de conos. Sobre el charriot va colocada la torreta en donde se fija la herramienta
empleada para el mecanizado.
Un torno convencional se compone principalmente de los siguientes elementos:
Bancada: es el componente sobre el que se apoyan el carro longitudinal y el contrapunto
y dispone de unas guías para que éstos se desplacen.
Carro longitudinal: se emplea para efectuar los desplazamientos de la herramienta en
dirección axial.
Figura 2.2 ̶ Carro longitudinal.
Carro transversal: mueve a la herramienta en dirección radial.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 17
Figura 2.3 ̶ Carro Transversal.
Charriot: se coloca encima del carro transversal y tiene la propiedad de ser orientable
gracias a que dispone de una plataforma giratoria. Con ángulos distintos de cero grados
se emplea para la realización de conos. Sobre él, se coloca la torreta portaherramientas.
Torreta: es el elemento encargado de sujetar a la herramienta encargada de la
realización del mecanizado.
Figura 2.4 ̶ Charriot y torreta portaherramientas.
Cabezal fijo: está constituido por el motor, el husillo, el conjunto de selectores de
velocidades de giro y avance así como por los mecanismos que permiten el avance del
carro portátil y el giro de la pieza a mecanizar. Además, se utiliza como elemento de
sujeción de la pieza con la que se trabaja.
18 Torno Pinacho Mod. T3
Figura 2.5 ̶ Cabezal fijo.
Contrapunto: tiene una doble utilidad, por un lado se emplea como soporte de piezas
cuyo mecanizado se realizará entre puntos y por otro lado, sirve para la colocación de
brocas que se emplean para hacer taladros. Se desplaza a lo largo de las guías que posee
la bancada para ajustarse a las dimensiones de la pieza a mecanizar.
Figura 2.6 ̶ Contrapunto.
Para la utilización de un torno, también es necesario disponer de una serie de accesorios o
elementos auxiliares entre los que se destaca el plato de tres garras, el punto y el perno de
arrastre.
Plato de tres garras: sujeta a la pieza y le transmite el movimiento de rotación axial
cuando se mecaniza con un montaje de tipo plato-punto.
Punto: existen diversos tipos de punto pero todos ellos sirven de apoyo de la pieza tanto
en el cabezal fijo como en el contrapunto.
Perno de arrastre: transmite el movimiento de rotación a la pieza cuando se dispone de
un montaje entre puntos.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 19
Figura 2.7 ̶ Plato de tres garras, punto y perno de arrastre.
2.2. Operaciones y herramientas
Una vez conocidas las distintas partes de las que se compone el torno así como su
funcionamiento a grandes rasgos, se describen con un mayor grado de detalle las distintas
operaciones que es posible realizar con una máquina-herramienta de este tipo.
Cilindrado: es la operación a realizar si se desea obtener un cilindro de un determinado
diámetro. Para ello, se coloca el charriot que porta a la herramienta de forma paralela al
carro longitudinal y se selecciona una determinada profundidad de pasada mediante el
carro transversal. Una vez realizado lo anterior, se hace avanzar al carro principal en la
dirección axial una distancia adecuada según la longitud del cilindro a mecanizar.
Refrentado: consiste en mecanizar la pieza en su extremo en dirección radial. Para ello,
se hace avanzar el carro transversal manteniendo el carro longitudinal en una posición
fija. El objetivo es obtener una superficie totalmente lisa que facilite su acoplamiento en
un montaje posterior. La herramienta mostrada en la Figura 2.8 puede utilizarse para
realizar tanto cilindrados como refrentados.
Figura 2.8 ̶ Herramienta para cilindrar y refrentar.
Chaflanado: se emplea para suavizar los cantos de las piezas mecanizadas y así evitar
cortes durante la manipulación de las mismas. Para la realización de dicha operación, se
disponen de herramientas especialmente diseñadas para ello como la mostrada en la
20 Torno Pinacho Mod. T3
Figura 2.9 que permiten realizar los chaflanes más convencionales tales como el de
1𝑥45°. Una alternativa en el caso de que no se posean las herramientas adecuadas es
realizar dicha operación girando la torreta un cierto ángulo y con una herramienta de
cilindrar.
Figura 2.9 ̶ Herramienta de chaflanado.
Taladrado: esta operación consiste en la realización de taladros en la dirección del eje
de giro de la pieza. Para ello, se coloca la broca correspondiente en el contrapunto y se
hace avanzar ésta en dirección axial gracias a la guía del contrapunto y de la manivela
correspondiente. Un ejemplo de broca se muestra en la Figura 2.10.
Figura 2.10 ̶ Herramienta de taladrado.
Fabricación de conos: para la mecanización de conos en tornos paralelos
convencionales se gira el charriot un ángulo igual al de inclinación. Se parte de un
cilindro igual al diámetro mayor del cono. En este momento, se coloca el carro con el
ángulo determinado y se dan sucesivas pasadas de desbaste y una final de acabado. La
pasada final se suele dar con un número de revoluciones alto y poca profundidad de
pasada, para obtener un afinado lo máximo perfecto.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 21
Existen otros métodos para el torneado cónico como, por ejemplo, el desplazamiento
del contrapunto o el uso de aparatos especiales.
Ranurado: esta operación de mecanizado tiene como fin la elaboración de ranuras de un
ancho predefinido por la herramienta y profundidad variable en la pieza. Dichas ranuras
tienen múltiples utilidades como el alojamiento de juntas tóricas, arandelas o correas en
mecanismos de poleas.
Figura 2.11 ̶ Herramienta de ranurado.
Moleteado: es un proceso de conformado en frío en el que se deforma la superficie lisa
con unas moletas con el objetivo de conseguir una pieza más manipulable manualmente
evitando resbalamientos.
Otras operaciones de mecanizado que se pueden llevar a cabo con un torno son, por ejemplo, el
mecanizado de espirales, de excéntricas, el tronzado o el roscado en torno.
22 Torno Pinacho Mod. T3
23
3. MODELADO Y SIMULACIÓN DE LA MÁQUINA-HERRAMIENTA
Para el modelado y simulación del torno Pinacho Mod. T3 se empleará fundamentalmente el
software de CAD 3D Catia V5 de la compañía Dassault Systèmes. Este permite cubrir la
totalidad del proceso de diseño mediante la creación de formas y el modelado de superficies
complejas que abarcan desde el diseño industrial a la clase A.
Por otro lado, Catia V5 ofrece herramientas de modelización 3D para el análisis del producto en
su entorno de funcionamiento, además de crear automatismos, posicionar componentes para la
comprobación de inconsistencias en sus dimensiones y diseñar esquemas de ensamblaje.
3.1. Módulos empleados
En el caso del presente proyecto se emplearán herramientas de diseño y ensamblaje de
componentes, mecanizado de piezas y simulación de máquinas-herramienta.
3.1.1. Módulos de diseño
En el modelado de la máquina-herramienta el primer paso es la toma de medidas mediante una
cinta métrica y un calibre o pie de rey. Una vez realizados los pertinentes bocetos acotados de
cada una de las piezas por separado, se dibujan y montan utilizando los diferentes módulos de
diseño en Catia V5. Los principales módulos empleados han sido Part Design, Assembly
Design, Drafting y Machine Tool Builder.
El primero de los módulos mencionados se emplea para la elaboración de la geometría deseada.
Posee diferentes herramientas tales como Pad, que permite extruir un sketch en una o dos
direcciones; Shaft, que revoluciona un determinado perfil plano dado el eje de revolución o rib,
que permite barrer un perfil a lo largo de una curva central para crear material, entre otros.
El módulo Assembly Design se usa una vez diseñadas todas las piezas por separado para
comprobar si existen inconsistencias en el diseño, por ejemplo, piezas que colisionan cuando
simplemente deberían estar en contacto. Para ello, se elaboran distintos archivos .CATproduct
en los que se comprueba que el movimiento relativo entre las distintas piezas es el adecuado.
En cuanto al módulo Drafting permite la elaboración de planos 2D de las piezas así como su
acotación. Se utiliza principalmente para la elaboración de los anexos en los se muestran las
dimensiones de cada una de las piezas, obtenidas manualmente mediante la cinta métrica y el
pie de rey.
Por último, el módulo Machine Tool Builder, se emplea para establecer como máquina un
conjunto ya montado. Se definen los datos cinemáticos de la máquina así como los atributos de
24 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
ésta, por ejemplo, los puntos donde se coloca la pieza y la herramienta, los límites de viaje y las
velocidades y aceleraciones de los pares de la máquina.
3.1.2. Módulos de mecanizado
Puesto que el objetivo del proyecto es la simulación de un torno paralelo convencional se
estudia el módulo de mecanizado Lathe Machining. Mediante esta herramienta, se puede definir
un proceso de mecanizado para la fabricación de una pieza concreta estableciendo cada una de
las operaciones a efectuar, por ejemplo, taladrados, refrentados, cilindrados y chaflanados.
Ofrece multitud de posibilidades como la selección de la herramienta a emplear, la velocidad de
avance de la herramienta y la velocidad de rotación de la pieza a mecanizar.
3.1.3. Módulos de simulación
El módulo de simulación llamado Machine Tool Simulation también tiene una gran relevancia
en el presente proyecto puesto que permite aunar los resultados obtenidos anteriormente.
Elaborado el modelo del torno Pinacho Mod. T3 y un determinado proceso de mecanizado, esta
herramienta permite realizar simulaciones en las que se estudian las trayectorias, la existencia de
colisiones, errores en los límites de movimiento de la máquina, etc.
3.2. Modelado del torno Pinacho Mod. T3
Una vez descrita la máquina y las distintas herramientas con las que se trabaja, se presentan los
resultados obtenidos para el torno paralelo convencional Pinacho Mod. T3. El objetivo principal
de la sección es mostrar cómo se ha efectuado el modelado de la máquina para después aplicar
dicho modelo a la simulación del mecanizado de piezas.
Para la elaboración del torno empleando Catia V5, se ha optado por modelar cada una de las
principales piezas por separado para después agruparlas en pequeños conjuntos que se mueven
solidariamente. Estas entidades son la que se emplean como punto de partida para el modelado
como máquina-herramienta.
3.2.1. Componentes principales
Se distinguen cinco conjuntos principales formado cada uno por multitud de componentes. Son
los siguientes:
Armazón: está compuesto por la base, el cabezal fijo, la bancada, la caja de pasos y
avances y el soporte de barras.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 25
Contrapunto: consta de tres partes fundamentales, el armazón del contrapunto, la guía,
en donde se coloca la herramienta o el punto dependiendo de la operación que se quiera
realizar, y la manivela encargada del movimiento de dicha guía.
Carro longitudinal: constituido por el carro longitudinal, el tablero delantal y la
manivela encargada de mover el carro transversal.
Carro transversal: se compone del carro transversal y de un par de piezas
correspondientes al charriot que se mantiene fijas al carro transversal durante el
mecanizado de una determinada pieza.
Charriot: es el conjunto formado por la parte superior del charriot con su
correspondiente manivela encargada de transmitir el movimiento de éste y la torreta
portaherramientas.
Se analiza en detalle cada una de las entidades mencionadas.
3.2.1.1. Armazón
Contiene a las piezas que se mantienen fijas cuando la máquina se encuentra en funcionamiento.
Puesto que se trata de un modelo y el nivel de detalle lo impone el autor, se decidió que, a
diferencia de lo que ocurre en la máquina real, las posiciones de las palancas fueran fijas y que
la barra cilindrar y el husillo de roscar no giraran sobre sí mismos a diferencia de lo que ocurre
en la máquina real. Esta decisión es perfectamente compatible con el objetivo del proyecto,
orientado a la simulación del mecanizado de piezas.
A continuación, se muestran cada una de las piezas por separado. Las dimensiones principales
de cada una de ellas vienen incluidas en los documentos anexos del proyecto.
26 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
Figura 3.1 ̶ Base.
Figura 3.2 ̶ Bancada y cabezal fijo.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 27
Figura 3.3 ̶ Caja de pasos y avances.
Figura 3.4 ̶ Soporte de barras.
En cuanto a la posición relativa de cada una de las piezas, el cabezal fijo y la bancada,
modeladas como un sólo archivo .CATPart se apoyan sobre la base, colocándose a la distancia
indicada en la Figura 3.5. Por otro lado, el soporte de barras y la caja de pasos y avances se
encuentran en contacto directo con la bancada y el cabezal fijo, respectivamente. Las medidas
son tales que no hay colisiones entre los distintos componentes.
28 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
Figura 3.5 ̶ Armazón.
3.2.1.2. Contrapunto
El contrapunto se desplaza a lo largo de la bancada dependiendo de la operación que se quiera
llevar a cabo. Por ejemplo, si se realiza un taladrado, se coloca cerca de la pieza a mecanizar y
se obliga a que la guía del contrapunto, donde se coloca la herramienta, se desplace penetrando
en ella. Por otro lado, también puede equiparse con un punto para mecanizar con una mayor
precisión piezas de una considerable longitud, en cuyo caso también deberá colocarse cerca de
ésta. Para otras operaciones tales como el refrentado, no es necesario el contrapunto por lo que
este se coloca en alguna parte de la bancada en donde no interfiera con la operación que se lleva
a cabo.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 29
Figura 3.6 ̶ Contrapunto.
Las Figuras 3.7, 3.8 y 3.9 muestran cada uno de los elementos que componen el contrapunto. Se
ha modelado la geometría exterior de cada uno de ellos pero no se ha realizado el acoplamiento
entre el avance de la guía del contrapunto y el movimiento de la manivela ya que, a pesar de
resultar estéticamente muy atractivo, no aporta nueva información para el estudio de colisiones
en el mecanizado e implica un consumo de tiempo excesivo. La posición de la palanca también
se mantiene fija a pesar de ser un componente móvil en el torno.
30 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
Figura 3.7 ̶ Armazón del contrapunto.
Figura 3.8 ̶ Manivela del contrapunto. Figura 3.9 ̶ Guía del contrapunto.
3.2.1.3. Carro longitudinal
Compuesto por tres archivos .CATPart, el carro longitudinal se modela acorde a las
dimensiones tomadas en el laboratorio y teniendo la precaución de que dichas dimensiones sean
acordes con las empleadas en el modelado de la bancada.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 31
Figura 3.10 ̶ Carro longitudinal.
El tablero delantal se coloca en contacto con la parte inferior del carro y la manivela
concéntrica con el orificio de éste. No se modela el movimiento de las manivelas con el de los
carros debido a la escasa mejora de los resultados obtenidos.
Se puede observar cada una de las entidades por separado en las Figuras 3.11, 3.12 y 3.13. Las
principales dimensiones se incluyen en los planos aportados como anexo.
32 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
Figura 3.11 ̶ Guía longitudinal.
Figura 3.12 ̶ Tablero delantal.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 33
Figura 3.13 ̶ Manivela encargada del movimiento del carro transversal.
3.2.1.4. Carro transversal
Al igual que en caso anterior, las dimensiones del carro transversal se toman de manera
minuciosa para evitar conflictos durante el montaje del conjunto completo. En este conjunto se
incluyen la parte inferior y central del charriot para facilitar la construcción como máquina.
Figura 3.14 ̶ Carro transversal.
Con el objetivo de modelar el posible movimiento del charriot para el mecanizado de conos se
introduce un parámetro que permite el giro entre la parte inferior del charriot y la placa cuadrada
que se coloca sobre el carro transversal. Como se verá en puntos posteriores, la introducción de
34 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
este parámetro sólo permite una visualización de dicho giro puesto que no ha sido posible
modelar correctamente el mecanizado de superficies cónicas.
En las Figuras 3.15, 3.16 y 3.17 se presentan cada una de las piezas por separado. Al igual que
en apartados anteriores, las dimensiones aparecen en los planos incluidos como anexo.
Figura 3.15 ̶ Guía transversal. Figura 3.16 ̶ Parte inferior del charriot.
Figura 3.17 ̶ Parte central del charriot.
3.2.1.5. Charriot
Para terminar con el conjunto de elementos que componen el torno Pinacho Mod. T3, las
Figuras 3.19, 3.20 y 3.21 muestran las piezas que componen el charriot. Por un lado, hay que
destacar que las dimensiones se han tomado con precaución para evitar colisiones. Por otro
lado, hay que señalar que no se ha modelado el movimiento de la manivela por las mismas
razones anteriormente mencionadas. La torreta portaherramientas, por su parte, se separará del
charriot a la hora de modelar como una máquina-herramienta ya que se permitirá un grado de
giro entre ambos.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 35
Figura3.18 ̶ Charriot.
Figura 3.19 ̶ Parte superior del charriot. Figura 3.20 ̶ Torreta portaherramientas.
Figura 3.21 ̶ Manivela encargada del movimiento del charriot.
36 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
3.2.2. Análisis de colisiones
El siguiente paso en la elaboración del modelo de la máquina-herramienta es la unión de todos
los componentes principales de forma que posea los grados de libertad adecuados. Sin embargo,
antes de llevar a cabo la construcción como máquina se ha querido validar el modelo a través
del módulo Assembly Design de Catia V5. Para ello, todos los componentes han sido montados
en varias posiciones arbitrarias y se ha comprobado si existen colisiones mediante la
herramienta Clash. En un principio se obtienen dos colisiones, entre los carros longitudinal y
transversal y entre el carro transversal y el charriot, a pesar de poseer las mismas dimensiones la
zona de unión de ambas piezas. Para solucionar el problema se modifican las dimensiones de la
zona de contacto del carro transversal y de la parte inferior del charriot del orden de un
milímetro de forma que exista una mínima holgura que soluciona el problema de las colisiones.
Las dimensiones que aparecen en los anexos son las dimensiones definitivas.
3.2.3. Construcción de la máquina-herramienta
Modelados ya los diferentes componentes por separado es necesario ensamblar las partes y
otorgar al conjunto las propiedades adecuadas.
Será necesario crear un conjunto con propiedades de husillo (spindle) en donde se colocará la
pieza a mecanizar así como dos conjuntos con propiedades de torreta (turret) para simular que
la herramienta puede colocarse tanto en el charriot, para operaciones de cilindrado y refrentado,
como en el contrapunto, para operaciones de taladrado. Una vez definidas las entidades
anteriores se puede efectuar el montaje del conjunto completo y crear la máquina.
Se quiere destacar el hecho de que realizando la construcción del torno paralelo convencional
como se expone en adelante sólo permitirá modelar el funcionamiento de la máquina trabajando
en modo manual. Esto quiere decir que en una simulación el carro longitudinal permanece fijo y
la operación sería realizada a través del movimiento del carro transversal y del charriot. La
elaboración del modelo del torno funcionando en modo automático en el que el carro
longitudinal se mueve a lo largo de la bancada para el mecanizado de una pieza se plantea como
un posible trabajo futuro.
3.2.3.1. Husillo
El husillo modelado para la simulación del torno paralelo convencional es una representación
sencilla y tosca de la parte visible del husillo. El husillo real posee una complejidad mucho
mayor a la que aparece representada en la Figura 3.22.
El modelo seleccionado consta de dos partes, una parte fija y una móvil mostradas en azul y
verde, respectivamente. Además, debe modelarse con un único grado de libertad rotacional.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 37
Figura 3.22 ̶ Husillo.
En primer lugar, se construyen ambos elementos y se posicionan correctamente en un único
archivo .CATProduct. Posteriormente, se crea el husillo mediante la opción New Spindle. Hecho
esto, se definen los distintos datos cinemáticos:
Se establece mediante el comando Fixed Part el elemento que constituirá la parte fija
del husillo.
Se introduce el grado de giro rotacional mediante el comando Cylindrical Joint.
Además, se define una tercera restricción entre las caras que se encuentran en contacto
mediante Planar Joint.
Para finalizar, se coloca el punto de montaje de la pieza mediante el comando Create Mount
Point. Los ejes se colocan como se muestran en la Figura 3.22, apuntado el eje z en la dirección
axial del elemento a mecanizar.
38 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
Figura 3.22 ̶ Colocación del punto de montaje de la pieza.
3.2.3.2. Carro principal
El carro principal consta del carro longitudinal, el carro transversal, el charriot y la torreta
portaherramientas. En este caso, la torreta debe modelarse con dos grados de libertad
traslacionales y un grado de libertad rotacional.
Figura 3.23 ̶ Carro principal.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 39
Se colocan en único archivo .CATProduct las diferentes partes que componen el carro principal
y mediante el compás se colocan los elementos en la posición adecuada. Las coordenadas
exactas en las que se coloca cada uno de ellos se muestran en la Tabla 3.1.
X (mm) Y (mm) Z (mm)
Carro longitudinal 0 0 0
Carro transversal -30.458 -353 42
Charriot 403.406 -315.5 115.5
Torreta 103 -315.5 119.5
Tabla 3.1 ̶ Coordenadas del carro principal.
Una vez se tienen situados los componentes correctamente se puede crear la torreta mediante el
comando New Turret. Habrá ahora que definir los datos cinemáticos y los atributos relativos al
nuevo mecanismo.
Para establecer la cinemática del modelo:
Se fija el carro longitudinal como parte fija.
Se definen dos pares prismáticos mediante el comando Prismatic Joint. El primero de
ellos modela el movimiento del carro transversal a lo largo del longitudinal (eje x)
mientras que el segundo permite el movimiento del charriot sobre el carro transversal
(eje z).
Se permite el giro de la torreta con respecto al charriot mediante el comando Revolute
Joint.
Para completar el modelo se definen los atributos del mecanismo: puntos de montaje de la
herramienta, límites de viaje, Home Positions y punto de cambio de herramienta.
El punto de montaje de la herramienta creado a través del comando Create Mount Point se
coloca en el punto de coordenadas (53, -257.5, 150.5) con los ejes orientados según se muestra
en la Figura 3.24.
40 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
Figura 3.24 ̶ Punto de montaje de la herramienta en el carro principal.
Los límites de viaje que establecen cuánto se desplaza cada componente en un determinado
grado de libertad de movimiento se imponen mediante el comando Travel Limits. Es necesario
indicar un límite inferior y superior para que dichos límites queden completamente definidos.
Los valores seleccionados se obtienen de la máquina real del laboratorio mediante una cinta
métrica. Se muestran en la Tabla 3.2.
Límite inferior Límite superior
Eje X 0 mm 180 mm
Eje Z 0 mm 144 mm
Eje C -360˚ 360˚
Tabla 3.2 ̶ Límites de viaje del carro principal.
Las Home Positions y el punto de cambio de herramienta ha sido seleccionados arbitrariamente.
Como Home Positions se escoge la posición de coordenadas definidas en la Tabla 3.1 y otra
similar con la única diferencia de que la torreta está girada 45˚. Esta última, se elige como punto
de cambio de herramienta.
3.2.3.3. Contrapunto
La torreta encargada de realizar taladrados durante la simulación está compuesta por el armazón
del contrapunto y la guía en donde se coloca la herramienta. Para empezar, se introducen, al
igual que en casos anteriores, todos los componentes en un único archivo .CATProduct y con la
ayuda del compás se posicionan correctamente entre ellos. Las posiciones seleccionadas son:
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 41
X (mm) Y (mm) Z (mm)
Contrapunto 0 0 0
Guía contrapunto 360 29 110
Tabla 3.3 ̶ Coordenadas del contrapunto.
Mediante el comando New Turret se crea la torreta para continuar con la definición de los datos
cinemáticos y los atributos del mecanismo. En este caso, la torreta sólo tendrá un grado de
libertad traslacional en la dirección axial de la guía.
El punto de montaje de la herramienta se coloca en la posición y con la orientación mostradas
en la Figura 3.25.
Figura 3.25. Punto de montaje de la herramienta en el contrapunto.
El valor de los límites de viaje se mide con la ayuda de una cinta métrica en el torno paralelo
real disponible en el laboratorio obteniendo los resultados de la Tabla 3.4.
Límite inferior Límite superior
Eje Z -165 mm 0 mm
Tabla 3.4 ̶ Límites de viaje del contrapunto.
En este caso, la definición de las Home Positions son importantes puesto que se necesitarán
varias según se utilice el contrapunto como herramienta o como utillaje, por ejemplo, para el
mecanizado entre puntos. Distintas posiciones se muestran en la Figura 3.26.
42 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
Figura 3.26 ̶ Home positions.
Para finalizar, se establece la posición definida mediante las coordenadas de la Tabla 3.3 como
punto de cambio de herramienta.
3.2.3.4. Millturn machine
En último lugar, se deben unir las entidades definidas anteriormente junto con el armazón y
otorgarle las propiedades adecuadas al conjunto para terminar con la construcción del torno
Pinacho Mod. T3.
La posición de los distintos componentes se modifica utilizando el compás. Las coordenadas
que ocupa cada uno de ellos son
X (mm) Y (mm) Z (mm)
Armazón 0 0 0
Carro principal 1039 286.5 327
Husillo 315 152 477.5
Contrapunto 1283 123 367
Tabla 3.5 ̶ Coordenadas de la máquina-herramienta.
Una vez se tiene la configuración correcta se crea la máquina-herramienta mediante el comando
New MillTurn Machine. Añadiendo los datos cinemáticos y los atributos quedará finalizado el
modelo.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 43
Figura 3.27 ̶ Torno Pinacho Mod. T3.
En este caso, se introducen dos pares prismáticos que permiten el desplazamiento del carro
principal y del contrapunto a lo largo de la bancada. Sus límites de viaje se definen en la Tabla
3.6.
Límite inferior Límite superior
Eje Z (Carro principal) -690 mm 0 mm
Eje Z (Contrapunto) -690 mm 0 mm
Tabla 3.6 ̶ Límites de viaje de la máquina-herramienta.
Se define el armazón como elemento fijo y varias Home Positions en las que el contrapunto y
el carro principal se encuentran en distintos puntos de la bancada según la operación de
mecanizado que se quiera realizar.
3.3. Simulación del torno Pinacho Mod. T3
Antes de mostrar diferentes ejemplos de mecanizado de piezas más complejas se ha querido
demostrar la validez del modelo. Para ello, se asigna el torno paralelo a un proceso de
mecanizado muy sencillo como es un taladrado y un refrentado y se comprueba tanto que
funciona como que no existen colisiones.
44 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
El proceso de simulación es sencillo, una vez se tiene el archivo .CATProcess se añade la
máquina mediante el comando Assign Machine From File. La pieza y la máquina no están
colocadas en la posición correcta pero mediante la opción Workpiece Automatic Mount el origen
de la pieza se situará en el punto de amarre de la pieza.
El siguiente paso será colocar los ejes de mecanizado con la orientación correcta. Se tienen tres
sistemas de ejes coordenados, uno de ellos asociado a la pieza que se va a mecanizar y dos
asociados a cada una de las torretas. El primero de ellos se orienta con el eje z en la dirección
axial y el eje x en la dirección radial. Los sistemas de ejes ligado a las torretas se sitúan con el
eje z en la dirección radial de la pieza y el eje x en la dirección axial. El sentido de los ejes se
muestran en las Figuras 3.28 y 3.29.
Figura 3.28 ̶ Ejes de mecanizado asociados a la pieza.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 45
Figura 3.29 ̶ Ejes de mecanizado asociados a las torretas.
Realizado todo lo anterior, el conjunto está preparado para simular una operación de
mecanizado.
El análisis de colisiones se puede efectuar mediante el comando Clash. Puesto que se han
tomado las medidas con precisión y se ha tenido presente en todo momento el problema de las
colisiones, estas últimas no se han dado en la simulación.
3.4. Limitaciones del modelo
La simulación de la máquina-herramienta ha sido, sin ninguna duda, el cuello de botella del
proyecto. Esto es debido principalmente a la falta de información disponible que ha obligado a
utilizar un sistema de prueba y error para encontrar con una solución válida.
El modelo posee multitud de limitaciones debido al hecho de que la máquina a simular se trata
de un torno manual y Catia V5 es una herramienta CAD/CAM orientada a la simulación de
máquinas-herramienta de control numérico por lo que en ocasiones, el modelo presenta
comportamientos durante la simulación que no son propios de un torno manual. La principal
causa de estos comportamientos anómalos es el hecho de que Catia V5 no es la herramienta
óptima para realizar este tipo de simulaciones.
Se destacan tres limitaciones fundamentales:
46 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
Imposibilidad de modificar el punto en el que se encuentra el carro principal y el
contrapunto a lo largo de la bancada para una simulación concreta.
Imposibilidad de seleccionar dos puntos de montaje de herramientas.
Fabricación de conos.
La primera de las limitaciones, es una opción que permite Catia V5 mediante el comando
Machine Instruction. Para el caso de una máquina de tres ejes, el comando anterior permite
seleccionar para cada uno de los ejes de la máquina una posición determinada antes o después
de una operación de mecanizado lo que proporciona una gran versatilidad.
Sin embargo, para el caso de un torno paralelo convencional, en el que hay que crear el husillo y
varias torretas, dicha opción aparece limitada y sólo permite seleccionar posiciones para las
torretas y el husillo pero no para la máquina-herramienta. Por esta razón, tal y como se dijo
anteriormente, el torno sólo puede simular movimientos en modo manual en el que el
desplazamiento en la dirección longitudinal lo realiza el charriot.
La segunda limitación surge durante la creación de varios ejemplos de mecanizado de piezas.
En uno de ellos, hay que realizar una operación de mandrinado en la que la herramienta se
coloca girada 90˚ con respecto a su posición habitual. Por esta razón, se intentó crear un nuevo
punto de montaje de herramienta en el que ésta estuviera girada 90˚ con respecto a la situación
habitual de los ejes. Desafortunadamente, la creación de este nuevo punto generaba un
comportamiento anómalo de la máquina durante las simulaciones. Por ello, se tomó como
solución de compromiso la modificación manual de dicho punto que consiste en girar los ejes
90˚ con respecto a su posición predeterminada.
La última y posiblemente más importante de las limitaciones es la imposibilidad de simular el
movimiento real de la máquina durante la fabricación de un cono. Esto, tal y como se dijo
anteriormente, es debido a que Catia V5 simula los movimientos del torno manual como si se
tratara de una máquina de control numérico por lo que realiza movimientos imposibles en la
realidad.
Para llevar a cabo el mecanizado de un cono, el charriot se coloca formando el ángulo necesario
con respecto a la dirección de la bancada. Con el charriot en dicha posición, se hace avanzar a la
herramienta mediante el movimiento de la manivela del charriot. La Figura 3.30 ilustra la
colocación de los distintos elementos.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 47
Figura 3.30 ̶ Posición relativa del charriot durante el mecanizado de conos.
Sin embargo, al intentar simular este movimiento, Catia V5 interpreta que la máquina es de
control numérico y puede moverse en la dirección longitudinal y transversal a la vez por lo que
genera un movimiento imposible de realizar en la máquina real.
Se ha intentado dar solución a este problema generando diversos modelos alternativos y
examinando mediante el método de prueba y error. A pesar de que ninguno de ellos ha sido
capaz de solucionar el problema planteado, se explicarán en detalle para que sirvan como punto
de partida a posibles líneas de investigación futuras.
La primera de las alternativas estudiadas ha sido modificar el giro de la torreta con respecto al
charriot por el giro del charriot con respecto al carro transversal. Esta alternativa no permitía la
simulación de la máquina, posiblemente debido a que el movimiento del charriot no era en una
dirección fija ya que éste podía girar con respecto al carro transversal y esto genera algún tipo
de conflicto en Catia V5.
La segunda de las alternativas estudiadas fue generar un modelo en el que los dos grados de
libertad de la máquina no estuvieran perpendiculares, de esta manera se fija con un parámetro la
posición del charriot con respecto al carro transversal y se permite el giro de la torreta con
respecto al charriot. Al igual que en el caso anterior, no se ha conseguido generar una correcta
simulación con este modelo.
La última alternativa estudiada fue incluir a la bancada como parte de la torreta e introducir un
grado de movimiento adicional. Por otro lado, se permite el giro entre el charriot y el carro
48 Modelado y simulación de la máquina-herramienta
transversal en lugar del giro de la torreta con respecto al charriot. No es posible simular este
modelo, posiblemente debido al hecho de que hay más grados de libertad de los que permite
Catia V5.
Tal y como se dijo anteriormente, a pesar de que ninguno de los modelos anteriores funcionara,
toda la información extraída de ellos puede ser utilizada como punto de partida para futuras
líneas de investigación y optimización del modelo.
49
4. MODELADO Y SIMULACIÓN DE OPERACIONES DE TORNEADO
El objetivo de este capítulo es la elaboración del mecanizado de piezas que servirán como
ejemplo. Se detallará para cada una de las piezas las distintas fases, operaciones, herramientas y
se apoyará con material gráfico extraído de Catia V5 que facilite la comprensión al lector. Las
piezas a mecanizar serán cuatro, seleccionadas con la intención de mostrar un amplio abanico de
operaciones durante su fabricación.
En lo que sigue se hablará de fases y operaciones por lo que se quiere aclarar en primer lugar la
diferencia entre ambos términos. Mientras que una operación consiste en la ejecución de una
sola actividad, una fase incluye todas las operaciones en las que la posición de la pieza y el
utillaje no se modifica.
A continuación se exponen todos y cada uno de los ejemplos seleccionados.
4.1. Aplicación práctica 1: torneado de cilindros concéntricos
La primera de las piezas a mecanizar es la más simple de todas, puesto que se ha utilizado para
investigar la multitud de comandos disponibles en Catia V5 en el entorno del mecanizado
mediante tornos. Una representación tridimensional de la pieza así como un sus vistas acotadas
se muestran en las figuras 4.1 y 4.2.
Figura 4.1 ̶ Pieza 1. Figura 4.2 ̶ Dimensiones de la pieza 1.
El mecanizado de la pieza se realiza en cuatro fases, cada una de ellas con múltiples operaciones
en las que se emplearán ambas torretas, tanto el carro principal como el contrapunto. Las dos
primeras fases tienen como objetivo disminuir la longitud de la preforma para que tenga una
longitud igual a la de la pieza final así como elaborar un par de avellanados que se utilizarán
para posteriormente montar al elemento entre puntos y efectuar la mayor parte del mecanizado.
50 Modelado y simulación de operaciones de torneado
La preforma utilizada para su fabricación tiene unas dimensiones de 130 mm de longitud y 50
mm de diámetro por lo que será necesario disminuir la longitud de la preforma en 5 mm.
4.1.1. Fase 1
Esta fase se compone de dos operaciones simples. En primer lugar se realizará el refrentado de
una cara para limpiar la superficie y posteriormente un avellanado a 60 𝑥 ∅ 5. La ejecución de
ambas operaciones se realizará con la preforma montada sobre el plato de tres garras tal y como
se muestra en la Figura 4.3.
Figura 4.3 ̶ Montaje correspondiente a la fase 1.
Para la ejecución del refrentado se empleará la herramienta mostrada en la figura 4.4 con una
placa de forma cuadrada.
Figura 4.4 ̶ Herramienta de refrentar.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 51
Por otro lado, el avellanado se realiza empleado una broca cuya geometría y dimensiones
pueden observarse en la Figura 4.5.
Figura 4.5 ̶ Herramienta de avellanar.
Al finalizar la fase 1, la geometría de la pieza es muy similar a la preforma que se tenía aunque
ahora es ligeramente más corta y tiene un avellanado.
Figura 4.6 ̶ Geometría tras la fase 1.
4.1.2. Fase 2
A continuación se gira la pieza 180˚ y se monta de nuevo sobre el plato de tres garras para
efectuar el refrentado y avellanado a 60 𝑥 ∅ 5 de la otra cara.
52 Modelado y simulación de operaciones de torneado
Figura 4.7 ̶ Montaje correspondiente a la fase 2.
Las herramientas utilizadas son las mismas empleadas en la fase 1 puesto que se realizan
exactamente las mismas operaciones. El elemento tendrá la longitud adecuada tras las
operaciones realizadas en esta fase además de dos avellanados que permitirán realizar el
montaje entre puntos.
La figura 4.8 muestra un instante de la simulación de la operación de refrentado.
Figura 4.8 ̶ Refrentado realizado durante la fase 2.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 53
4.1.3. Fase 3
Es importante en la elaboración de la pieza que los cilindros tengan el mismo eje, es decir, que
sean totalmente concéntricos por lo que su ejecución se hace sobre un montaje entre puntos. Si
se fabricara la pieza con otro tipo de montaje, por ejemplo, entre plato y punto y el plato
estuviera ligeramente excéntrico, se obtendrían mayores errores de excentricidad que utilizando
el montaje entre puntos. De esta manera, se introducen dos nuevos elementos que forman parte
del utillaje.
Figura 4.9 ̶ Puntos empleados para el montaje de la fase 3.
Se quiere destacar el hecho de que no se ha representado el perno de arrastre que transmite el
movimiento de rotación a la pieza cuando se dispone del montaje entre puntos, pero se ha tenido
en cuenta en la selección de las distintas operaciones.
El montaje en la tercera de las fases es como se muestra en la Figura 4.10.
Figura 4.10 ̶ Montaje correspondiente a la fase 3.
Las operaciones que se efectúan en esta fase son todas operaciones de cilindrado en las que se
emplea la herramienta mostrada anteriormente en la Figura 4.4, también empleando una placa
cuadrada para el corte.
54 Modelado y simulación de operaciones de torneado
Dichas operaciones son dos:
Un cilindrado en desbaste a ∅ 41 𝑥 100.
Un cilindrado en acabado a ∅ 40 𝑥 60.
Una instantánea de la simulación se muestra en la Figura 4.11.
Figura 4.11 ̶ Cilindrado realizado durante la fase 3.
Una vez efectuada las operaciones pertinentes, la preforma posee la geometría mostrada en la
figura 4.12.
Figura 4.12 ̶ Geometría tras la fase 3.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 55
4.1.4. Fase 4
Tal y como se ha mencionado anteriormente, la última de las fases también se realiza con la
pieza montada entre puntos. La única diferencia es que se ha invertido la cogida quedando
según se muestra en la figura 4.13.
Figura 4.13 ̶ Montaje correspondiente a la fase 4.
En este caso, se tienen que efectuar cuatro cilindrados tras los cuales quedaría finalizado el
mecanizado de la pieza. Se detallan a continuación:
Cilindrado en desbaste a ∅ 31 𝑥 68.5.
Cilindrado en desbaste a ∅ 21 𝑥 41.5.
Cilindrado en acabado a ∅ 30 𝑥 27.
Cilindrado en acabado a ∅ 20 𝑥 42.
Un instante de la simulación se muestra en la figura 4.14.
56 Modelado y simulación de operaciones de torneado
Figura 4.14 ̶ Cilindrado durante la fase 4.
4.1.5. Cuadro resumen
A continuación se presenta un cuadro resumen de las operaciones y las fases a realizar que
serviría de ayuda en caso de querer mecanizar la pieza.
Fase Operación Designación Torreta Montaje
1 1 Refrentado de una cara a 2.5 mm Carro principal
Plato 2 Avellanado a 60 x ∅ 5 Contrapunto
2 1 Refrentado de una cara a 2.5 mm Carro principal
Plato 2 Avellanado a 60 x ∅ 5 Contrapunto
3 1 Cilindrado en desbaste a ∅ 41 x 100 Carro principal
Entre puntos 2 Cilindrado en acabado a ∅ 40 x 60 Carro principal
4
1 Cilindrado en desbaste a ∅ 31 x 68.5 Carro principal
Entre puntos 2 Cilindrado en desbaste a ∅ 21 x 41.5 Carro principal
3 Cilindrado en acabado a ∅ 30 x 27 Carro principal
4 Cilindrado en acabado a ∅ 20 x 42 Carro principal
Tabla 4.1 ̶ Cuadro resumen del mecanizado de la pieza 1.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 57
4.2. Aplicación práctica 2: ranurado y torneado cónico
La segunda pieza que se elabora en este capítulo de aplicaciones del modelo creado tiene como
objeto presentar tres operaciones de mecanizado que aún no han sido mostradas en una
simulación: el ranurado, el chaflanado y la fabricación de conos.
Uno de los puntos a destacar aquí, tal y como se ha explicado en profundidad en apartados
anteriores, es la imposibilidad de simular correctamente la fabricación de conos tal y como se
haría con una máquina-herramienta manual. Ante esta tesitura, se ha optado por presentar los
resultados obtenidos con el modelo con el que se ha trabajado a pesar de que éstos se desvían de
lo observado en realidad.
Tal y como se ha hecho anteriormente, se comienza mostrando la pieza a mecanizar y sus
dimensiones en las Figuras 4.15 y 4.16.
Figura 4.15 ̶ Pieza 2. Figura 4.16 ̶ Dimensiones de la pieza 2.
Se fabrica en dos fases, cada una de ellas con multitud de operaciones y herramientas que se
detallan a continuación. La preforma empleada es un cilindro macizo de 105 mm de longitud y
38 mm de diámetro.
4.2.1. Fase 1
La primera fase se lleva a cabo con la pieza montada en el plato de sujeción tal y como se
observa en la Figura 4.17.
58 Modelado y simulación de operaciones de torneado
Figura 4.17 ̶ Montaje correspondiente a la fase 1.
Se comienza realizando un refrentado con el objetivo de limpiar la superficie. Para ello, se
emplea la herramienta que ya ha sido empleada en la anterior aplicación práctica para realizar la
misma operación (Figura 4.4). Al igual que en el primer caso, se utiliza una placa cuadrada para
reducir en 2,5 mm la longitud total de la preforma.
Una vez que la superficie está limpia, se efectúan una serie de cilindrados en desbaste y en
acabado empleando la misma herramienta. Estas operaciones se detallan a continuación:
Cilindrado en desbaste a ∅ 26 𝑥 39.
Cilindrado en desbaste a ∅ 37 𝑥 15.
Cilindrado en acabado a ∅ 25 𝑥 40.
Un instante de la simulación durante la primera de las tres operaciones se muestra en la Figura
4.18.
Figura 4.18 ̶ Cilindrado durante la fase 1.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 59
La siguiente operación a realizar en esta primera fase es el ranurado de 2 mm que posee la pieza
para lo cual es necesario cambiar de herramienta. Dicha herramienta utilizada es una cuchilla de
tronzar que corta únicamente por su frente. La geometría de esta nueva herramienta se observa
en la Figura 4.19.
Figura 4.19 ̶ Herramienta de ranurar.
Para la realización de la ranura se utiliza una placa de forma trapezoidal cuya base mayor, que
es la zona de corte, mide 2 mm al igual que la ranura a mecanizar. En Catia V5, se obtiene la
siguiente simulación del proceso.
Figura 4.20 ̶ Ranurado durante la fase 1.
Por último, antes de modificar la disposición de la pieza se realiza el chaflán de 2x45˚. Para ello
se emplea una nueva herramienta con un ángulo igual al del chaflán que se pretende realizar.
60 Modelado y simulación de operaciones de torneado
Figura 4.21 ̶ Herramienta de hacer chaflanes.
En este caso, la placa de corte que se coloca en la herramienta también es cuadrada pero estará
inclinada con respecto a la pieza un ángulo de 45˚ como se puede comprobar durante la
simulación.
Figura 4.22 ̶ Chaflanado durante la fase 1.
Tras finalizar la fase 1, la preforma tiene una geometría como la que se muestra en la Figura
4.23.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 61
Figura 4.23 ̶ Geometría tras la fase 1.
4.2.2. Fase 2
A continuación, se invierte la pieza y se coge por la zona ya mecanizada, como se muestra en la
Figura 4.24.
Figura 4.24 ̶ Montaje correspondiente a la fase 2.
En esta segunda y última fase se debe refrentar y cilindrar la pieza, así como mecanizar el cono
y el chaflán correspondiente. Se empieza, como en ocasiones anteriores, refrentando a medida
para tener una longitud total de la pieza igual a 100 mm. Para ello, se emplea la herramienta
anteriormente mostrada en la Figura 4.4. Esta es la herramienta que se empleará también para
hacer los cilindrados y el mecanizado del cono.
Una vez se cilindra en desbaste a ∅ 21 𝑥 19, se desbasta el cono. Es aquí donde surge el
problema en la simulación tal y como se ha explicado en capítulos anteriores. La máquina se
mueve simultáneamente en dirección longitudinal y transversal, no correspondiendo al
62 Modelado y simulación de operaciones de torneado
movimiento real de la máquina. Puesto que el problema ya ha sido analizado anteriormente, se
continua explicando el proceso de fabricación de la pieza sin entrar en detalle en la operación.
Un instante de la simulación en la que se puede observar la disposición errónea de la máquina se
muestra en la Figura 4.25.
Figura 4.25 ̶ Desbaste de cono durante la fase 2.
Desbastado el cono, se llevan a cabo el siguiente conjunto de operaciones que permiten dejar la
pieza casi finalizada:
Cilindrado en acabado a ∅ 35 𝑥 10 (Figura 4.26).
Cilindrado en desbaste a ∅ 17 𝑥 19.5.
Mecanizado en acabado del cono.
Cilindrado en acabado a ∅ 16 𝑥 20.
Figura 4.26 ̶ Cilindrado en acabado durante la fase 2.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 63
El mecanizado termina con la realización del segundo chaflán para lo que se emplea la misma
herramienta utilizada en la fase 1.
4.2.3. Cuadro resumen
Con el objetivo de ofrecer una imagen global del proceso, se aúna todo lo descrito anteriormente
en un cuadro resumen.
Fase Operación Designación Torreta Montaje
1
1 Refrentado de una cara a 2.5 mm Carro principal
Plato
2 Cilindrado en desbaste a ∅ 26 x 39 Carro principal
3 Cilindrado en desbaste a ∅ 37 x 15 Carro principal
4 Cilindrado en acabado a ∅ 25 x 40 Carro principal
5 Ranurado de 2 mm Carro principal
6 Chaflanado de 2 x 45˚ Carro principal
2
1 Refrentado de una cara a 2.5 mm Carro principal
Plato
2 Cilindrado en desbaste a ∅ 21 x 19 Carro principal
3 Desbaste de cono Carro principal
4 Terminar a ∅ 35 x 10 Carro principal
5 Cilindrado en desbaste a ∅ 17 x 19.5 Carro principal
6 Terminar cono Carro principal
7 Cilindrado en acabado a ∅ 16 x 20 Carro principal
8 Chaflanado de 2 x 45˚ Carro principal
Tabla 4.2 ̶ Cuadro resumen del mecanizado de la pieza 2.
4.3. Aplicación práctica 3: mandrinado de cilindros concéntricos
La tercera pieza en estudio tiene como objetivo introducir una nueva operación de mecanizado
que no se ha estudiado aún: el mandrinado. Esta operación se utiliza para obtener una mayor
precisión dimensional o geométrica, una menor rugosidad o para aumentar el diámetro de
agujeros ya realizados mediante un taladro. La Figura 4.27 es un claro ejemplo de una
herramienta utilizada para mandrinar.
64 Modelado y simulación de operaciones de torneado
Figura 4.27 ̶ Herramienta de mandrinado.
Las limitaciones de la operación de mandrinado las imponen la rigidez de la pieza así como el
voladizo que puede tener la herramienta cuando está montada en la torreta que se debe procurar
que sea lo menor posible para evitar vibraciones que perjudiquen a la calidad de la pieza.
También se simulará un taladrado y un escariado que no introducen muchos elementos
novedosos en cuanto a simulación pero sí en cuanto a variedad de herramientas disponibles en
Catia V5.
La pieza que se mecaniza así como sus dimensiones se muestran en la Figuras 4.28 y 4.29.
Figura 4.28 ̶ Pieza 3. Figura 4.29 ̶ Dimensiones de la pieza 3.
En este caso el mecanizado se realiza en una sola fase en la que se emplean ambas torretas para
obtener la geometría deseada. La preforma utilizada en este caso será un cilindro macizo de 80
mm de longitud y 100 mm de diámetro.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 65
4.3.1. Fase 1
La pieza se monta en el plato de sujeción para llevar a cabo el mecanizado tal y como se
muestra en la Figura 4.30. Para la simulación se utilizan dos Part Operation distintos a pesar de
trabajar con un único montaje. Esto es debido a que se trabaja en primer lugar con el
contrapunto como torreta y posteriormente con el carro principal.
Figura 4.30 ̶ Montaje correspondiente a la fase 1.
En primer lugar se efectúan las operaciones de taladrado y escariado. Las herramientas
utilizadas se muestran en las Figuras 4.31 y 4.32, con sus respectivas dimensiones más
relevantes referenciadas en la Tabla 4.3.
Figura 4.31 ̶ Herramienta de taladrar. Figura 4.32 ̶ Herramienta de escariar.
66 Modelado y simulación de operaciones de torneado
Taladrado Escariado
Diámetro nominal (mm) 19.75 20
Longitud total (mm) 200 200
Longitud de corte (mm) 100 100
Diámetro de la herramienta (mm) 25 25
Tabla 4.3 ̶ Características geométricas de las herramientas de corte.
Una instantánea de la simulación de la simulación se presenta en la Figura 4.33.
Figura 4.33 ̶ Taladrado durante la fase 1.
Una vez efectuadas ambas operaciones, es posible realizar el mandrinado puesto que existe un
taladro previo en donde introducir la herramienta de corte tal y como se comprueba en la Figura
4.34.
Figura 4.34 ̶ Geometría tras el taladrado y el escariado.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 67
El mandrinado se realiza en varias operaciones que pueden dividirse en varios bloques.
Bloque 1
o Mandrinado en desbaste a ∅ 39 𝑥 60.
o Mandrinado lateral en acabado a ∅ 40 𝑥 60.
o Mandrinado frontal en acabado de la cara interior.
Bloque 2
o Mandrinado en desbaste a ∅ 59 𝑥 40.
o Mandrinado lateral en acabado a ∅ 60 𝑥 40.
o Mandrinado frontal en acabado de la cara interior.
Bloque 3
o Mandrinado en desbaste a ∅ 79 𝑥 20.
o Mandrinado lateral en acabado a ∅ 80 𝑥 20.
o Mandrinado frontal en acabado de la cara interior.
La Figura 4.35 muestra la evolución hasta la geometría final.
Figura 4.35 ̶ Evolución de la geometría durante el mecanizado.
Un instante de la simulación se observa en la Figura 4.36.
Figura 4.37 ̶ Mandrinado durante la fase 2.
68 Modelado y simulación de operaciones de torneado
4.3.2. Cuadro resumen
Tal y como se ha realizado anteriormente, se ha elaborado un cuadro resumen del proceso de
mecanizado en el que se presenta las distintas operaciones realizadas en el orden
correspondiente.
Fase Operación Designación Torreta Montaje
1
1 Taladrado a 80 x ∅ 19.75 Contrapunto
Plato
2 Escariado a 80 x ∅ 20 Contrapunto
3 Mandrinado en desbaste a ∅ 39 x 60 Carro
Principal
4 Mandrinado lateral en acabado a ∅ 40 x 60 Carro
Principal
5 Mandrinado frontal en acabado de la cara
interior Carro
Principal
6 Mandrinado en desbaste a ∅ 59 x 40 Carro
Principal
7 Mandrinado lateral en acabado a ∅ 60 x 40 Carro
Principal
8 Mandrinado frontal en acabado de la cara
interior Carro
Principal
9 Mandrinado en desbaste a ∅ 79 x 20 Carro
Principal
10 Mandrinado lateral en acabado a ∅ 80 x 20 Carro
Principal
11 Mandrinado frontal en acabado de la cara
interior Carro
Principal
Tabla 4.4 ̶ Cuadro resumen del mecanizado de la pieza 3.
4.4. Aplicación práctica 4: torneado de forma
Para finalizar con el capítulo de aplicaciones se elabora un cuarto ejemplo en el que se introduce
como novedad la operación de redondeo. Por otro lado, se realizarán de nuevo un par de
ranurados de mayor anchura que el realizado en el ejemplo 2.
Para la elaboración de redondeos, en el laboratorio se emplean una serie de herramientas con
una forma predeterminada y se reproduce dicha forma en la pieza a mecanizar. Algunos
ejemplos de este tipo de herramientas se observan en la Figura 4.38.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 69
Figura 4.38 ̶ Herramientas de forma.
La pieza a mecanizar así como sus dimensiones se muestran en las Figuras 4.39 y 4.40.
Figura 4.39 ̶ Pieza 4. Figura 4.40 ̶ Dimensiones de la pieza 4.
El mecanizado se realiza en cuatro fases en las que se combina el montaje de la pieza en el plato
de sujeción con el montaje entre puntos. El material empleado como preforma posee geometría
cilíndrica con unas dimensiones de 34 mm de diámetro y 115 mm de longitud.
4.4.1. Fase 1
Al igual que en el ejemplo 1, el objetivo de las fases 1 y 2 son la preparación de la preforma
para el mecanizado. Para ello, en esta primera fase se realiza un refrentado para limpiar la
superficie y a continuación un avellanado 60 𝑥 ∅ 5. Para efectuar ambas operaciones, la
preforma se encontrará montada sobre el plato de tres garras como aparece en la Figura 4.41.
70 Modelado y simulación de operaciones de torneado
Figura 4.41 ̶ Montaje correspondiente a la fase 1.
Las herramientas empleadas para la ejecución de ambas operaciones son las de la Figura 4.4 y
4.5. Puesto que ambas operaciones se han realizado en varias ocasiones a lo largo de los
ejemplos anteriores, no se tratará con detalle en esta ocasión.
4.4.2. Fase 2
Al comienzo de esta fase, se parte de una preforma ligeramente más corta que la pieza original y
con el correspondiente avellanado en una de las caras para la posterior sujeción entre puntos. En
esta fase, se invierte la pieza y al igual que en la fase 1, se refrenta para obtener la longitud
adecuada y se hace el centro. Puesto que la pieza es simétrica, el montaje es muy similar al de la
Figura 4.41 y las herramientas son las mismas.
Al finalizar las operaciones correspondientes a esta fase, la preforma está preparada para ser
colocada entre puntos y realizar el grueso de las operaciones que transformarán la preforma en
la pieza final.
Figura 4.42 ̶ Preforma tras la fase 2.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 71
4.4.3. Fase 3
Puesto que en la elaboración de la pieza es importante que los cilindros tengan el mismo eje se
hace sobre un montaje entre puntos. La figura 4.43 muestra el montaje realizado para la tercera
de las fases.
Figura 4.43 ̶ Montaje correspondiente a la fase 3.
En primer lugar, se llevan a cabo tres cilindrados. El primero de ellos es en desbaste a ∅ 31 x60
para disminuir el diámetro de la pieza. Posteriormente, se cilindra en desbaste a ∅ 17 x 25 y en
acabado a ∅ 16 x 25.
Una vez realizado lo anterior, se efectúa el redondeo de radio 5 mm. Para ello se emplea la
herramienta mostrada en la Figura 4.44 con una placa circular de 10 mm de diámetro. La
aproximación de la herramienta será frontal y en dos pasadas.
Figura 4.44 ̶ Herramienta para redondear.
72 Modelado y simulación de operaciones de torneado
La Figura 4.45 muestra cómo se simula en Catia V5 dicho momento.
Figura 4.45 ̶ Redondeo durante la fase 3.
Para finalizar con las operaciones correspondientes a la fase 3 se realiza un cilindrado en
acabado a ∅ 30 x 30 y un ranurado de 5 mm de espesor. Para la realización del cilindrado se
emplea la herramienta utilizada en ocasiones anteriores (Figura 4.4) y para el mecanizado de la
ranura se emplea una herramienta de tronzar. La geometría es similar a la empleada para el
ranurado de la ocasión anterior, pero como en este caso la ranura tiene una anchura mayor, la
herramienta también es más ancha (Figura 4.46) y lo mismo ocurre con la placa de corte que
posee 3 mm en la zona de corte.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 73
Figura 4.46 ̶ Herramienta de ranurar.
El instante de la simulación en el que se efectúa el ranurado se muestra en la Figura 4.47
Figura 4.47 ̶ Ranurado durante la fase 3.
4.4.4. Fase 4
Concluido el conjunto de operaciones correspondiente a la fase 3, el cilindro macizo inicial
posee la forma de la Figura 4.48.
74 Modelado y simulación de operaciones de torneado
Figura 4.48 ̶ Geometría tras la fase 3.
Puesto que la pieza es simétrica, las operaciones de mecanizado que se llevarán a cabo en esta
fase son muy similares a las de la fase 3. Sin embargo, los cilindrados serán de una menor
longitud ya que parte del trabajo de desbaste se ha realizado en la fase anterior.
El montaje correspondiente a la fase 4 es entre puntos, al igual que en el caso anterior.
Figura 4.49 ̶ Montaje correspondiente a la fase 4.
A continuación se lista la secuencia de operaciones a realizar
Cilindrado en desbaste a ∅ 31 x 40.
Cilindrado en desbaste a ∅ 17 x 25.
Cilindrado en acabado a ∅ 16 x 25.
Redondeo de 5 mm de radio.
Modelado y simulación con Catia V5 de operaciones de mecanizado en un torno paralelo 75
Cilindrado en acabado a ∅ 30 x 20.
Ranurado de 5 mm.
La metodología y herramientas empleadas son idénticas a las de la fase 3 por lo que se no
volverán a estudiar.
4.4.5. Cuadro resumen
Para finalizar con este capítulo de aplicaciones, la Tabla 4.5 presenta de forma esquemática la
secuencia de operaciones que se debe realizar para el mecanizado de la pieza.
Fase Operación Designación Torreta Montaje
1
1 Refrentado de una cara a 2.5 mm Carro principal Plato
2 Avellanado a 60 x ∅ 5 Contrapunto
2
1 Refrentado de una cara a 2.5 mm Carro principal Plato
2 Avellanado a 60 x ∅ 5 Contrapunto
3
1 Cilindrado en desbaste a ∅ 31 x 60 Carro principal
Entre puntos
2 Cilindrado en desbaste a ∅ 17 x 25 Carro principal
3 Cilindrado en acabado a ∅ 16 x 25 Carro principal
4 Redondeo de 5 mm de radio Carro principal
5 Cilindrado en acabado a ∅ 30 x 30 Carro principal
6 Ranurado de 5 mm Carro principal
4
1 Cilindrado en desbaste a ∅ 31 x 40 Carro principal
Entre puntos
2 Cilindrado en desbaste a ∅ 17 x 25 Carro principal
3 Cilindrado en acabado a ∅ 16 x 25 Carro principal
4 Redondeo de 5 mm de radio Carro principal
5 Cilindrado en acabado a ∅ 30 x 20 Carro principal
6 Ranurado de 5 mm Carro principal
Tabla 4.5 ̶ Cuadro resumen del mecanizado de la pieza 4.
76 Modelado y simulación de operaciones de torneado
77
5. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS
En este proyecto se ha desarrollado el modelado y la simulación de un torno paralelo
convencional mediante el programa Catia V5. Se presentan a continuación las principales
conclusiones obtenidas y se proponen algunos trabajos futuros que se derivan de éste.
5.1. Conclusiones
El primero de los objetivos planteados era el modelado completo del torno Pinacho modelo T3
incluyendo todos sus componentes y movimientos principales. El modelo obtenido cumple con
los requisitos establecidos ya que permite simular el comportamiento real del torno. El carro
principal, el charriot, el contrapunto y la guía del contrapunto se pueden desplazar
longitudinalmente. Además, el carro transversal permite realizar movimientos en la dirección
radial. Sin embargo, cabe decir que no se ha podido simular el movimiento del charriot al
girarlo un cierto ángulo sobre el carro principal para el mecanizado de conos. La causa, como se
ha indicado a lo largo del presente proyecto, es que Catia V5 es un programa empleado para la
simulación de máquinas-herramienta de control numérico y no tornos paralelos convencionales
por lo que existen ciertas limitaciones cuando se emplea con estos fines.
Existen puntos en el diseño en los que no se han centrado esfuerzos como son el modelado de
los mecanismos internos de la máquina o en la simulación del movimiento de las manivelas y
palancas con el movimiento del torno. Esto se ha debido a que dichas cuestiones no aportan
mejoras significativas al modelo existente.
En referencia al segundo y tercer objetivo del proyecto, que consistían en simular el mecanizado
de piezas reales y analizar los resultados obtenidos comparándolos con los procedimientos
reales, se pueden destacar varios puntos. Se ha conseguido que el torno virtual realice multitud
de operaciones de mecanizado tales con un refrentado, un cilindrado, un ranurado o un
chaflanado, entre otros, pero como consecuencia de que no se puede modelar el movimiento de
giro del charriot, no se ha podido simular el mecanizado de conos tal y como se hacen en el
torno real.
Finalmente, destaca como una de las conclusiones más importantes del proyecto el gran
potencial de la herramienta generada. El hecho de poseer un modelo para el torno paralelo
convencional como el que se ha obtenido ofrece multitud de posibilidades ya que permite
analizar si es posible realizar el mecanizado de una determinada pieza mediante dicha máquina-
herramienta. Es una herramienta de gran utilidad para realizar estudios de colisiones y
optimización de trayectorias de la máquina que permitirán invertir un menor tiempo en el
torneado de piezas en el caso de ratios de fabricación elevados.
78 Conclusiones y trabajos futuros
Con el fin de completar el último de los objetivos, se ha generado una serie de anexos de
mecanizado en los que se detalla el proceso real de torneado de cada una de las piezas con
material extraído de las simulaciones que podrán ser empleado en la docencia del Departamento
de Ingeniería Mecánica y Fabricación. Tal y como se planteaba en los objetivos, dicho material
no se ha visto afectado por las limitaciones del modelo y se ajusta al proceso real de
mecanizado.
5.2. Trabajos futuros
Entre las posibles líneas de investigación futuras que podrían abordarse a partir de este
proyecto, las más importantes son aquellas que tienen como objeto solucionar los problemas
actuales que presenta el modelo del torno. Por lo tanto, habría que estudiar cómo es posible que
la máquina realizara correctamente el mecanizado de conos, cómo modificar la posición de las
torretas durante una simulación o cómo realizar mandrinados y cilindrados sin necesidad de
realizar cambio alguno en el modelo. Esta línea de trabajo queda justificada en el caso de que se
pretenda utilizar el modelo para un estudio profundo de colisiones y trayectorias óptimas en el
mecanizado de piezas reales ya que se necesita que éste se ajuste completamente a la realidad.
Por otro lado, se plantea la posibilidad de extrapolar el estudio realizado a otras máquinas de
control manual existentes en el taller del departamento tales como la fresadora universal.
Asimismo, se quiere realizar una propuesta de cómo podría utilizar el departamento toda la
documentación multimedia generada en el proyecto para la docencia. Puesto que mucha de la
información está en formato página web, sería útil que los estudiantes tuvieran acceso a ella y
pudieran leer el material y observar las simulaciones previa a la visita del taller para un mejor
aprovechamiento de las prácticas de laboratorio.
79
Bibliografía
[1] José Agustín Rivas Claro. (2007). Modelado y estudio de máquinas-herramienta. Proyecto
fin de carrera. Escuela Técnica Superior de Ingenieros. Universidad de Sevilla.
[2] Dassault Systèmes. (n.d.). Catia Documentation Version 5 Release 19. Obtenida el 21 de
Octubre de 2013, de http://www.maruf.ca/files/catiahelp/CATIA_P3_default.htm.
[3] Metosa-Pinacho. (n.d.). Manual de instrucciones Torno Pinacho modelo T3.
[4] Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación. (1980). Prácticas de Tecnología
Mecánica (Torno). Sevilla.
81
Anexos
La documentación que se aporta como anexo al proyecto es:
1. Anexos de mecanizado de las cuatro piezas elaboradas como ejemplo. Se adjuntan en
formato impreso y electrónico.
2. Planos de cada una de las piezas de las que se compone el modelo realizado de la máquina-
herramienta. Los diferentes planos se adjuntan en formato electrónico.
3. Toda la documentación generada empleando Catia V5 a partir de la cual se ha elaborado la
memoria del proyecto.
La documentación proporcionada en formato digital se organiza de la siguiente forma:
a) Carpeta Parts en donde se incluye cada una de las partes del torno modeladas por
separado.
b) Carpeta Millturn Machine que contiene los archivos correspondientes al modelo
completo una vez montado y aplicadas todas las restricciones.
c) Carpeta Millturn Machine. Versiones posteriores en donde aparecen los modelos que se
utilizaron para intentar solventar las limitaciones que tenía el modelo inicial. A pesar de
ser intentos infructuosos de solucionar el problema, se adjuntan como posible ayuda
para investigaciones futuras. Se incluyen notas aclaratorias de cada modelo explicando
sus particularidades con respecto al modelo original.
d) Carpeta Planos con todos los planos en formato .CATdrawing y .pdf.
e) Carpeta Lathe Machining en donde se incluye toda la documentación generada para la
elaboración de cada uno de los ejemplos incluidos en el capítulo de Aplicaciones.
f) Carpeta Simulación que contiene los archivos .CATprocess finales de cada uno de los
ejemplos mencionados anteriormente.
g) Carpeta Anexos mecanizado donde se encuentran los ejemplos elaborados en formato
.docx, .html y .pdf. Se incluyen, además, los videos de las simulaciones realizadas
empleando Catia V5.