teoría general del torno

INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO Institución Universitaria Adscrita a la Alcaldía de Medellín Tecnología Electromecánica - Asignatura: Diseño y Materiales Docente recopilador: Marco Rubiano Rey

TORNO PARALELO CONVENCIONAL

OBJETIVO: Describir el torno como máquina herramienta en función de su cadena cinemática, alistamiento y operaciones generales de mecanizado que se pueden realizar en él, desde el punto de vista conceptual y conceptual operativo. El objetivo se considera alcanzado si Usted: Explica identificando en un torno paralelo en cualquier contexto las partes principales y las funciones que cumplen cada una de ellas como parte de un sistema electromecánico. Describe las funciones que cumplen los diferentes accesorios identificándolos como ayudas en las estrategias de mecanizado. Describe la cadena cinemática reconociendo las clases de energía y sus transformaciones desde su inicio hasta su finalización en la punta de la herramienta. Realiza los montajes de herramienta y pieza de acuerdo con criterios técnicos. Enunciar como mínimo diez normas de seguridad industrial y de mantenimiento como puesto de trabajo. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Atenderán las explicaciones del docente y de los estudiantes que tengan experiencias sobre el torno como medio de producción, en el laboratorio del ITM. Observarán los elementos de máquinas que conforman la cadena cinemática y razonar la función de cada uno de ellos desde el campo de la física cinemática. Identificaran por su geometría y posición cada una de las partes principales y de los accesorios que integran la máquina. Discriminarán la función que cumplen cada una de las partes principales del torno y de la ayuda que brindan los diferentes accesorios de la máquina. Interpretarán la información que brindan las diferentes tablas y gráficas de la máquina para su puesta a punto. Montarán piezas mecánicas y herramientas de corte de acuerdo con criterios técnicos. Realizarán actividades de mantenimiento básico del puesto de trabajo, como lubricación de puntos diarios, aseo y conservación de los bienes puestos a servicio para su trabajo. Leerán este documento como refuerzo al trabajo de conceptualización. REFERENTES TEORICOS EL TORNO es la principal máquina herramienta, por su versatilidad y gama de operaciones mecánicas que se pueden realizar en ella. En la figura 1se muestra un torno convencional visto por su posición delantera; este tipo de torno se usa habitualmente en talleres y fábricas para manufactura una gran cantidad de piezas mecánicas, como tornillos, ejes, arandelas, curvas helicoidales, caras frontales, agujeros o taladros, etc.

INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO Institución Universitaria Adscrita a la Alcaldía de Medellín Tecnología Electromecánica - Asignatura: Diseño y Materiales Docente recopilador: Marco Rubiano Rey Como máquina-herramienta el torno es, junto con la fresadora, la máquina más importante del taller mecánico. En el torno la pieza está sometida a un movimiento de rotación que se conoce como cuerpo de revolución, se mecaniza por medio de una herramienta de corte conocida generalmente como buril, dotada de un movimiento de traslación que se identifica como velocidad de avance, que normalmente es paralelo al eje de rotación de la pieza.

El torneado, como todas las demás elaboraciones efectuadas con máquina-herramienta, consiste en el arranque de material (viruta) de la pieza a elaborar. La viruta es arrancada por una herramienta monofilo de acero rápido o por plaquitas que están soldadas a un material soporte conocido como vástago o aseguradas por medio de tornillos o pisadores en dispositivos conocidos como porta insertos, las herramientas son las que producen la función de corte, pero, para que corten estas barras de HSS o plaquitas deben tener una dureza superior a la del material a trabajar.

El giro rotatorio uniforme de esta última alrededor del eje de rotación permite un des-prendimiento continuo y regular del material. La fuerza necesaria para el arranque del material es trabajada por la pieza en elaboración, mientras que la herramienta hace de reacción a esta fuerza, estando rígidamente fijada al portaherramientas o portainsertos.

Cabezal fijo

Contra punta

Bancada Carro transversal

Carro superior

Tornillo patrón

Luneta fija

Luneta móvil

Husillo

Freno de pie

Copa

Bandeja

Tanque de refrigerante

Fig. 1. * PARTES DEL TORNO: Esta máquina herramienta se halla integrada por las siguientes partes, las cuales se indican y se describen a continuación, se indican en la figuras 2 y 3: a) Bancada, b) Cabezal motriz, c) Plato, d) Carro, e) Punto, f) Motor, g) Polea, h) Correa tra-pezoidal, i) Caja cambio de velocidad de avance, j) Palanca cambio de velocidad de avance, k) Inversor de avance, 1) Piñón de mando entre el plato y la caja de cambio, m) Palanca del cambio de velocidades del plato, n) Barra de roscar, o) Palanca de la barra de roscar, p) Barra de ci-lindrar, q) Palanca para la transmisión del movimiento de la barra de cilindrar al carro, r) Porta-herramientas, s) Torreta portaherramientas, t) Carro transversal, u) Soporte inferior, y) Volante para el movimiento manual del carro, w) Barra de transmisión para el mando de la barra de ci-

INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO Institución Universitaria Adscrita a la Alcaldía de Medellín Tecnología Electromecánica - Asignatura: Diseño y Materiales Docente recopilador: Marco Rubiano Rey lindrar, x) Contrapunto, y) Volante para el avance del contrapunto, z) Leva a fricción y freno, y a1) Soporte, tira o guitarra para engranajes.

LA BANCADA: El soporte principal del torno es la bancada, que podemos ver en la figura 4. Es la pieza más robusta y sirve de soporte para todos los demás componentes de la máquina. Normalmente su fabricación es de fundición y en los tornos que son pequeños, de una sola pieza. En su parte superior lleva los prismas (b) o guías del cabezal móvil o contrapunto y del carro portaherramientas. Para dar mayor consistencia al conjunto e impedir deformaciones de los prismas, las bancadas se refuerzan con unos nervios, bajo los cuales se coloca una bandeja para recoger el lubricante. Al lado del cabezal fijo la bancada presenta un escote o escotadura, la cual es una cavidad permanente o bien puede tener un postizo de igual geometría a los prismas de la bancada, que sirve para tornear piezas de mayor diámetro que la altura de los puntos. Algunos de estos escotes se consiguen desmontando una parte de los prismas, pudiéndose utilizar en toda su longitud cuando convenga. La bancada, es una de las piezas fundamentales del torno, ya que de su robustez y de la precisión con que estén mecanizadas sus guías depende en gran parte el rendimiento de la máquina, es muy importante que esté perfectamente estabilizada, a fin de evitar posibles deformaciones con el paso del tiempo.

Fig. 2

Fig. 3


Fig. 4

CABEZAL FIJO: Montado y ajustado con registros y tornillos sobre el extremo izquierdo de la bancada se encuentra el cabezal, que se monta sobre una caja de fundición. Este cabezal contiene el eje principal, en cuyo extremo van los órganos de sujeción de la pieza y los engranajes de reducción, por medio de los cuales y de la fuerza desarrollada por el motor se imprime el movimiento de rotación a la pieza. El eje principal, normalmente, es hueco y va apoyado en cojinetes de bronce, que según la potencia del torno pueden ser de rodillos cónicos. Estos cojinetes son ajustables para corregir las holguras producidas por el desgaste con el uso. El eje tiene su extremo de trabajo, que sobresale del cabezal y se denomina husillo, roscado exteriormente para acoplar los platos de sujeción o de arrastre. Todo esto lo podemos ver en la figura 5, donde se muestra un cabezal típico de un torno convencional. El interior del husillo se conoce como diámetro de paso y en el extremo es cónico, de acuerdo con las normas de los conos Morse, y tiene como función el de ajustar en él una serie de accesorios como son los puntos, y porta brocas de espiga cónica coincidentes con la conicidad del husillo. El punto sirve para sostener y dar alineación a un extremo de la pieza.


. Fig. 5 El cabezal fijo esta conformado por una serie de “elementos de máquina” entre los cuales se tienen los siguientes: Eje o árbol número 1, con: a) Polea. b) Embrague para una arrancada suave. c) Freno de fricción para parar rápidamente la máquina. d) Tren de engranajes fijos. Eje o árbol acanalado número 2, con:

e) Cuatro engranajes conducidos deslizables por el eje. f) Dos engranajes conductores deslizables por el eje.

Eje o árbol número 3, con:

g) Dos engranajes conducidos fijos. Las cuatro (4) posibilidades de acoplamiento entre los ejes números 1 y 2; y las dos (2) posibilidades de acoplamiento entre los ejes números 2 y 3, permiten obtener una gama de de ocho (8) velocidades para esta parte de la cadena cinemática a partir de que el motor sólo tenga una disposición de velocidad. EL CONTRAPUNTO: O cabezal móvil se encuentra en el extremo derecho de la bancada y opuesto al cabezal fijo, sobre las guías interiores del torno, pudiéndose deslizar en toda su longitud. En la figura 6, se puede observar el contrapunto y su conformación por dos piezas generalmente de fundición, una de las cuales sirve de soporte (a) y contiene las guías que se apoyan sobre las guías interiores de la bancada del torno y el dispositivo de fijación para inmovilizarlo (d). La otra pieza de la parte superior (b) es de forma alargada y en la prolongación del eje principal del cabezal fijo contiene el contrapunto (i), que constituye el otro apoyo de la pieza que mecaniza. Esta pieza lleva, además, un mecanismo formado por el husillo roscado (e y f) y su tuerca, que permite avanzar o retroceder el contrapunto para fijar la pieza. Es decir, que el

INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO Institución Universitaria Adscrita a la Alcaldía de Medellín Tecnología Electromecánica - Asignatura: Diseño y Materiales Docente recopilador: Marco Rubiano Rey cabezal móvil se posiciona cerca a la pieza en la posición más adecuada y se bloquea por medio del tornillo de fijación que lleva en su parte inferior (d). A través del mecanismo del husillo se hace avanzar por medio de un volante (g) el contrapunto hasta que la punta quede encajada a la presión debida en el taladro de centro del extremo de la pieza. Este contrapunto tiene la misma forma que el punto del cabezal fijo. También se emplean los puntos giratorios, que tienen la ventaja de poder girar con la pieza disminuyendo el esfuerzo de giro sobre la punta. Algunos cabezales móviles van provistos de una base postiza que puede desplazarse transversalmente al eje del torno, y así se puede descentrar el contrapunto del torno, lo cual es ventajoso y de gran utilidad cuando se deban mecanizar conos de gran longitud y poca conicidad.

Fig. 6

Para determinadas operaciones el contrapunto puede alojar el porta brocas para montar en él una broca o un escariador, cuyos mangos son normalizados con el cono Morse, e incluso, si éste no es el adecuado, se le puede adecuar una camisa cónica o “cono de reducción” que tiene un cono Morse exterior que se aloja en el husillo de la contrapunta y tiene un cono Morse interior en el cual se aloja el accesorio o la herramienta. Al mismo tiempo dispone de un tornillo lateral (e) que sirve para regular la holgura que pueda presentarse con el tiempo y el uso. La palanca (n) sirve para bloquear el eje cónico (1) que contiene al punto en su avance. El avance del punto se controla por medio de un tambor graduado (m). La extracción del contrapunto se efectúa haciendo retroceder el eje cónico mediante el giro del husillo. Llegando el tornillo (e) a cierta posición empuja al punto y lo saca de su alojamiento.


LOS CARROS: son las partes del torno que soportan las herramientas y que con diversos movi-mientos de desplazamiento consiguen los efectos y las formas deseadas en las piezas. Según la función o movimiento que realizan los carros, estos se denominan así:

Carro principal: Correspondiendo al eje Z, por norma ISO. En la figura 7, se ve este carro, apreciándose el volante de avance paralelo a la bancada, es decir, se desliza sobre las guías de la bancada llevando los mecanismos para producir los movimientos de avance y profundidad de pasada, tanto en manual como en automático (a y b): engranaje a piñón y cremallera.

Fig. 7

Carro transversal: Correspondiente al eje X. Se llama así por el deslizamiento transversal sobre las guías del carro principal. Es movido a mano o automáticamente, por los mecanismos que lleva el carro principal, por medio del volante (d) que lleva el limbo graduado (e). Este carro lo vemos en la figura 9.


Fig. 9

Carro superior: también recibe el nombre de carro charriot, cochecillo, carro orientable, o soporte compuesto. Corresponde a la figura 10, este carro está formado por tres piezas principales: la base, el charriot y el portaherramientas. La base está sobre una plataforma giratoria (g) que puede orientarse en cualquier ángulo, esta determinada por un limbo graduado. Esta base lleva unas guías en forma de cola de milano sobre las cuales se desliza el charriot, en el que va situado el portaherramientas en forma de torreta (f).

Fig. 10

INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO Institución Universitaria Adscrita a la Alcaldía de Medellín Tecnología Electromecánica - Asignatura: Diseño y Materiales Docente recopilador: Marco Rubiano Rey EL PORTAHERRAMIENTAS: Es como su nombre indica, la parte del torno donde se sujetan las distintas herramientas para atacar a la pieza que se va a mecanizar. La fijación se realiza por medio de una brida, colocando las herramientas a la altura adecuada (que es el centro del punto) por medio de gruesos. Para sujetar varias herramientas a la vez se usa la torreta, que es la que se suministra con los tornos, en la que pueden colocarse hasta cuatro herramientas que se ponen en posición de trabajo simplemente aflojando una maneta de fijación de la torreta y haciendo girar ésta hasta colocar en posición la herramienta deseada. La figura 11, nos muestra un sistema de fijación de la herramienta. En ella se ve que la altura de la herramienta está regulada por medio de unos gruesos (p). El blocaje se efectúa por medio de una pletina (s), un tornillo de nivelación (y) y la tuerca de blocaje (d). El portaherramientas de torreta permite fijar hasta cuatro herramientas a la vez, esta torreta gira alrededor de su eje vertical, pudiendo presentar a la pieza la herramienta que se requiera, en la figura 12, vemos una torreta portaherramientas con regulación de la altura de las mismas, estas se regulan por medio del tornillo, sin tener que recurrir a las pletinas o calzos de espesor; El portaherramientas puede fijarse en tres posiciones sobre el bloque central giratorio, que constituye la torreta. Una vez obtenida la altura deseada, ésta se bloquea mediante la excéntrica (e) para que la torreta no pueda mover-se de su posición: la orientación de la misma se efectúa por medio de la clavija de posicionamiento (s). Fig. 11 Fig.12

INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO Institución Universitaria Adscrita a la Alcaldía de Medellín Tecnología Electromecánica - Asignatura: Diseño y Materiales Docente recopilador: Marco Rubiano Rey La parte de la herramienta que sobresale del portaherramientas debe ser limitada, a fin de que no se genere un brazo de palanca excesivo. Además, hay que evitar que la herramienta esté sometida a oscilaciones elásticas, aunque sean mínimas, siempre que esta reacción ocurra, hay que disponer las placas de espesor de manera que el cuerpo de la herramienta se apoye en toda su longitud sobre ellas. Una vez fijadas las herramientas en el portaherramientas se realizan dos movimientos principales: el longitudinal o de avance y el transversal o de profundidad de pasada. El movimiento de avance se puede realizar a mano por medio de un volante que, a través de una reducción de engranajes, hace girar un piñón engranado con una cremallera fijada en la bancada. También puede aplicarse el movimiento transversal haciendo girar la manivela que hace girar el husillo que mueve el charriot y, por tanto, el portaherramientas. El movimiento de profundidad de pasada se realiza a mano haciendo girar la manivela que mueve el husillo de accionamiento del carro transversal. Ambos movimientos pueden realizarse automáticamente por medio de una transmisión de engranajes que arranca desde el eje principal del torno y que permite seleccionar el movimiento automático longitudinal o transversal. FORMAS DE TRABAJO Hasta el momento hemos visto todo lo referente al torno y el método de montar la herramienta; en este apartado veremos la otra parte, es decir, la realización del mecanizado que es el fin que se persigue con los tornos y con cualquier máquina-herramienta. Lo primero que veremos es la forma de sujetar la pieza a la máquina para después pasar a ver los distintos mecanizados que se realizan frecuentemente con los tornos. La sujeción de las piezas en el torno puede hacerse de diferentes maneras: entre puntos, por medio del plato de garras, por medio de pinzas, por medio del plato de arrastre y escuadras, etc. SUJECIÓN ENTRE PUNTOS La pieza va montada entre el punto y el contrapunto, este procedimiento sólo se utiliza para trabajos exteriores, antes de colocar la pieza se tienen que hacer dos operaciones de taladrado de centros con el fin de que se puedan alojar los puntos fijo y rotativo en el montaje. Fig. 13

INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO Institución Universitaria Adscrita a la Alcaldía de Medellín Tecnología Electromecánica - Asignatura: Diseño y Materiales Docente recopilador: Marco Rubiano Rey Es importante que los taladros de centro queden centrados y alineados entre sí para conseguir un perfecto paralelismo en el mecanizado. Por último se monta la pieza, como se ve en la figura 14, arrastrada por medio de platos (d) y pernos de arrastre (b), ya que por sí misma no giraría. Cuando se tornean piezas muy largas con relación al diámetro, es necesario, a fin de evitar la flexión de la pieza, que ésta se apoye en unos dispositivos denominados lunetas.

Fig. 14 Montaje con luneta: Las lunetas de los tornos pueden ser de dos clases distintas: Lunetas fijas, se apoyan en las guías de la bancada del torno y su único fin es sostener la pieza, para la colocación de la luneta fija hay que asegurarse de que sus apoyos mantienen la pieza perfectamente centrada respecto al eje del torno, de no hacerlo así el agujero torneado puede resultar defectuoso, se puede favorecer el centrado por medio del punto del contrapunto o dando una pasada exterior para ver si cilindra perfectamente. La presión de los apoyos de la luneta debe ser tal que no le deje juego, pero sí girar libremente. En la figura 15 vemos una de esta lunetas.

Fig. 15

INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO Institución Universitaria Adscrita a la Alcaldía de Medellín Tecnología Electromecánica - Asignatura: Diseño y Materiales Docente recopilador: Marco Rubiano Rey Lunetas móviles: Van montadas en el carro principal y se emplean para contrarrestar la fuerza de corte. Se debe tener presente que la parte de la pieza destinada a apoyarse en la luneta ha de ser perfectamente cilíndrica y suficientemente lisa. Si esto no se cumple puede apoyarse provisionalmente en otro tramo, torneándose cuidadosamente el apoyo para la luneta. Para la luneta móvil que va sujeta al carro, deben preverse también un apoyo adecuado y el centrado de la luneta. Para asegurarse de que no se fuerza la pieza con las garras, se puede colocar un comparador opuesto al punto de la garra que se está ajustando; así se comprueba que no se flexione la pieza. Esta debe estar lo más cerca posible de la herramienta y apoyarse en superficie mecanizada, ya que su finalidad fundamental es evitar que la fuerza de empuje de la herramienta doble la pieza. Si disminuye el diámetro de la barra donde se apoya la luneta habrá que reajustar las garras de la luneta a cada nueva pasada. Hay que tener un cuidado especial para que las virutas del torneado no se introduzcan en los apoyos de la misma, ya que la podrían estropear e incluso inutilizar. Los tacos en que se apoya la pieza en la luneta pueden ser de nailon; en su defecto, en casos especiales de largas pasadas como tubos de cañón, se utilizan rodamientos debido a la alta temperatura de rozamiento. No debe descuidarse la lubricación vigilándola durante el trabajo, ya que de lo contrario, si se calientan demasiado la pieza y la luneta, podría dar lugar a agarrotamientos muy peligrosos. SUJECIÓN CON EL PLATO DE GARRAS: El plato de garras, puede ir sujeto por medio de una rosca al eje del torno o por collarín con tornillos y registro, mantiene sujeta la pieza por medio de las tres o cuatro garras o mordazas que posee. Se emplean dos clases de platos de garras: los universales, que generalmente son de tres mordazas que se aprietan simultáneamente, y los platos de garras independientes, que generalmente son de cuatro mordazas que se aprietan de forma individual. Los platos universales tienen la ventaja de centrar la pieza automáticamente. Cuando se ha de fijar una pieza por superficies ya torneadas debe intercalarse un material suave, generalmente chapas delgadas de latón, para evitar que las garras dañen la superficie de la pieza. Cuando se trabajan grandes series, para abrir y cerrar el plato normalmente se utilizan los que efectúan esta labor de forma neumática. En la figura 16 vemos unos platos de garra y la forma de sujeción de la pieza. Al fijar las piezas con las garras del plato éstas deben quedar suficientemente fuertes para que no se aflojen o suelten durante el trabajo (a y b). A veces, en piezas irregulares, es conveniente tornear la parte que ha de quedar fija, con el fin de uniformar las superficies y lograr una fijación correcta. En piezas huecas, y sobre todo si son de paredes delgadas, se debe tener sumo cuidado para no deformarlas con un apriete excesivo (c). Antes del apriete definitivo, comprobar que las piezas quedan suficientemente centradas y con las superficies a mecanizar completamente libres.


FIG 16

La figura 17 muestra el sistema de centrado de la pieza. La pieza (s), sujeta por medio de las garras del plato, debe quedar bien centrada en el mismo. Para ello se sitúa en el comparador (e) sobre ella y se hace girar para ver el descentramiento que posee. Por medio de los tornillos (u) se efectúa un desplazamiento del cabezal hasta lograr que, al girar la pieza, el comparador nos indique un salto cero, o bien la tolerancia que se haya prescrito. Una vez finalizado, se aprietan los tornillos (u) y se retira el comparador, quedando la pieza libre para ser trabajada.

FIG 17

INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO Institución Universitaria Adscrita a la Alcaldía de Medellín Tecnología Electromecánica - Asignatura: Diseño y Materiales Docente recopilador: Marco Rubiano Rey SUJECIÓN CON PLATO Y ESCUADRAS: En el mecanizado de piezas con formato irregular que no es posible sujetar de forma apropiada con los platos de garras se emplean montajes en platos planos, con los que siempre van equipados los tornos roscados en el husillo del eje, en lugar de los platos de garras. Este montaje puede hacerse de dos formas distintas: 1. Montaje sobre el plato con tornillos a presión. 2. Montaje sobre el plato plano con escuadras (s).

En la figura 18 vemos uno de estos platos en los que se debe procurar equilibrar el peso de las piezas mediante contrapesos (p); de lo contrario, el torno trabajaría en malas condiciones.

FIG 18 NORMAS DE SEGURIDAD: A continuación se enuncian algunas normas, recuerde que en la cartelera figuran una buena cantidad de normas de seguridad industrial y de mantenimiento básico del torno y otras máquinas.

No dejar nunca puesta la llave del plato universal o de garras al terminar de aflojar o de apretar la pieza. Al poner en marcha el torno podría provocar una proyección muy peligrosa.

No poner en marcha el torno hasta no tener la seguridad de que la pieza está bien sujeta.

En el montaje en plato plano con bridas, escuadras, contrapesos, etc., hay que asegurarse de que no queda nada flojo antes de poner el torno en marcha.

Si las piezas montadas no están «contrapesadas», no poner el torno en marcha antes de un equilibrado cuidadoso. A gran velocidad, sobre todo, pueden producirse vibraciones muy peligrosas.

Antes de empezar a atacar la pieza con la herramienta, estar seguros de que no se desprenderá por la fuerza del corte.

Si la pieza sobresale de los límites normales, poner defensas para evitar golpes que puedan causar accidentes graves.


Si se coloca una pieza larga pasante por el eje principal, hay que centrarla en la parte posterior con tres cuñas; y si sobresale mucho, se debe poner otro soporte y una señal de advertencia.

Recuerde que el ITM, emitió la resolución 092 del 12 de agosto de 1997, mediante la cual se establecen las normas de uso del laboratorio de CAD CAM. Nota: Este documento se desarrollo sobre un archivo de un estudiante anónimo del ITM, no se conocen las fuentes del contenido ni de las imágenes. La gráfica n° 1 se descargo de la Internet.

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