procesos de manufactura por arranque de viruta
Es evidente que en todas las actividades actuales del ser humano civilizado, están presentes toda clase de subproductos y productos manufacturados, esto es, productos que han sido obtenidos a partir de materias primas y mediante procesos específicos se modifican para crear un artículo de uso o bien satisfactor.
Por ello, y a partir de la Revolución Industrial, los procesos por medio de los cuales se obtienen los subproductos y productos, se les conoce como procesos de manufactura, y su evolución y estudio comprende un campo fértil para el desarrollo de los ingenieros en sus diversas ramas.
Es prioridad de nuestros tiempos, dar impulso a la mejora de los procesos manufactura que permita un aprovechamiento máximo de todos y cada uno de los recursos que intervienen en la fabricación de los productos, y con ello buscar mejorar las calidades y costos de los mismos, así como obtener los volúmenes demandados en los tiempos pronosticas.
Ahora bien, no es suficiente la comprensión de los procesos de manufactura; el Ingeniero Industrial participante en un equipo encargado de los proyectos de manufactura, debe poseer conocimientos adicionales y periféricos que le permitan el óptimo enlace con las áreas relacionadas directa o indirectamente con el producto, con la finalidad de que domine correctamente el panorama de la producción.
Llevando estos conocimientos a escalas macroeconómicas, se ha observado que los países altamente industrializados y denominados de primer mundo, deben su éxito y dominio de los mercados internacionales, al amplio desarrollo de tecnología.
Objetivos
El presente trabajo de investigación es elaborado con los siguientes objetivos principales:
Involucrarnos como alumnos y futuros Ingenieros en el sector empresarial.
TORNO
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En esta máquina, el arranque de viruta se produce al acercar la herramienta a la pieza en rotación, mediante el movimiento de ajuste. Al terminar una revolución completa, si no hubiera otros movimientos, debería interrumpirse la formación de viruta; pero como el mecanizado se ha de realizar, además de en profundidad (según la dirección de ajuste), en longitud (según el eje de rotación de la pieza), la herramienta deberá llevar un movimiento de avance. Según sea éste paralelo o no al eje de giro se obtendrán superficies cilíndricas o cónicas respectivamente. Se deduce de aquí que las partes esenciales del torno serán, aparte de la bancada, las que proporcionen los tres movimientos, de ajuste, avance y corte.
El torno más corriente es el llamado torno paralelo; los otros se consideran como especiales.
Partes principales del torno paralelo:
El torno paralelo se compone de las siguientes partes principales:
1º) Bancada: Es un zócalo de fundición soportado por uno o más pies, que sirve de apoyo y guía a las demás partes principales del torno. La fundición debe ser de la mejor calidad; debe tener dimensiones apropiadas y suficientes para soportar las fuerzas que se originan durante el trabajo, sin experimentar deformación apreciable, aún en los casos más desfavorables. Para facilitar la resistencia suele llevar unos nervios centrales.
Las guías han de servir de perfecto asiento y permitir un deslizamiento suave y sin juego al carro y contracabezal. Deben estar perfectamente rasqueteadas o rectificadas. Es corriente que hayan recibido un tratamiento de temple superficial, para resistir el desgaste. A veces, las guías se hacen postizas, de acero templado y rectificado.
Mecanizado por abrasión
Muela abrasiva.
La abrasión es la eliminación de material desgastando la pieza en pequeñas cantidades, desprendiendo partículas de material, en muchos casos, incandescente. Este proceso se realiza por la acción de una herramienta característica, la muela abrasiva. En este caso, la herramienta (muela) está formada por partículas de material abrasivo muy duro unidas por un aglutinante. Esta forma de eliminar material rayando la superficie de la pieza, necesita menos fuerza para eliminar material apretando la herramienta contra la pieza, por lo que permite que se puedan dar pasadas de mucho menor espesor. La precisión que se puede obtener por abrasión y el acabado superficial pueden ser muy buenos pero los tiempos productivos son muy prolongados.
Mecanizado por arranque de viruta
Arranque de viruta.
El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o varios filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho material con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado (eliminación de poco material con mucha precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el acabado superficial que se requiera a las distintas superficies de la pieza). Sin embargo, tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer viruta.
Barra de aluminio mecanizada
Véase también: herramienta de corte
El mecanizado se hace mediante una máquina herramienta, manual, semiautomática o automática, pero el esfuerzo de mecanizado es realizado por un equipo mecánico, con los motores y mecanismos necesarios. Las máquinas herramientas de mecanizado clásicas son:
Taladro: La pieza es fijada sobre la mesa del taladro, la herramienta, llamada broca, realiza el movimiento de corte giratorio y de avance lineal, realizando el mecanizado de un agujero o taladro teóricamente del mismo diámetro que la broca y de la profundidad deseada.
Limadora: esta máquina herramienta realiza el mecanizado con una cuchilla montada sobre el porta herramientas del carnero, que realiza un movimiento lineal de corte, sobre una pieza fijada la mesa, que tiene el movimiento de avance perpendicular al movimiento de corte.
Mortajadora : máquina que arranca material linealmente del interior de un agujero. El movimiento de corte lo efectúa la herramienta y el de avance la mesa donde se monta la pieza a mecanizar.
Cepilladora: de mayor tamaño que la limadora, tiene una mesa deslizante sobre la que se fija la pieza y que realiza el movimiento de corte deslizándose longitudinalmente, la cuchilla montada sobre un puente sobre la mesa se desplaza transversalmente en el movimiento de avance.
Brochadora : Máquina en la que el movimiento de corte lo realiza una herramienta brocha de múltiples filos progresivos que van arrancando material de la pieza con un movimiento lineal.
Torno: el torno es la máquina herramienta de mecanizado más difundida, éstas son en la industria las de uso más general, la pieza se fija en el plato del torno, que realiza el movimiento de corte girando sobre su eje, la cuchilla realiza el movimiento de avance eliminando el material en los sitios precisos.
Fresadora: en la fresadora el movimiento de corte lo tiene la herramienta; que se denomina fresa, girando sobre su eje, el movimiento de avance lo tiene la pieza, fijada sobre la mesa de la fresadora que realiza este movimiento. Es junto al torno la máquina herramienta más universal y versátil.
Desde hace ya tiempo, la informática aplicada a la automatización industrial, ha hecho que la máquina-herramienta evolucione hacia el control numérico. Así pues hablamos de centros de mecanizado de 5 ejes y tornos multifunción, que permiten obtener una pieza compleja, totalmente terminada, partiendo de un tocho o de una barra de metal y todo ello en un único amarre.
Estas máquinas con control numérico, ofrecen versatilidad, altas capacidades de producción y preparación, ofreciendo altísima precisión del orden de micras.
Gráfico aproximado en escalas logarítmicas del coste del mecanizado en función del número de piezas por mecanizarpor lote.
Máquinas tradicionales.
Máquinas de control numérico.
Máquinas especiales o de transferencia (transfert).
Los costes de producción de una serie de piezas en una máquina-herramienta se dividen en unos costes fijos y unos costes por unidad de producción.
El coste horario será mayor cuanto mayor sea el coste de amortización de la máquina y la cualificación de la mano de obra. Los procesos que utilizan máquinas-herramienta de control numérico tienen un coste horario superior a los procesos que utilizan máquinas convencionales, pero inferior a los procesos que utilizan máquinas especiales, como las máquinas de transferencia (transfert). En el mismo sentido, los tiempos de preparación para un lote son mayores en una máquina de control numérico que en una máquina convencional, pues se necesita preparar la programación de control numérico de las operaciones del proceso.
Los tiempos de operación son menores en una máquina de control numérico que en una máquina convencional, por lo cual, a partir de cierto número de piezas en un lote, el maquinado es más económico utilizando el control numérico. Sin embargo, para lotes grandes, el proceso es más económico utilizando máquinas especiales, como las máquinas de transferencia.
Rectificadora
Rectificadora planeadora plana.
Rectificadora afiladora de herramientas de corte.
La rectificadora es una máquina herramienta, utilizada para realizar mecanizados por abrasión, con mayor precisión dimensional y menores rugosidades que en el mecanizado por arranque de viruta.
Las piezas que se rectifican son principalmente de acero endurecido mediante tratamiento térmico. Para el rectificado se utilizan discos abrasivos robustos, llamados muelas. El rectificado se aplica luego que la pieza ha sido sometida a otras máquinas herramientas que han quitado las impurezas mayores, dejando solamente un pequeño excedente de material para ser eliminado por la rectificadora con precisión. A veces a una operación de rectificado le siguen otras de pulido y lapeado, como por ejemplo en la fabricación de cristales para lentes.
Tipos de rectificadora
Rectificadora cilíndrica.
Muela de rectificadora universal.
Las rectificadoras para piezas metálicas consisten en un bastidor que contiene una muela giratoria compuesta de granos abrasivos muy duros y resistentes al desgaste y a la rotura. La velocidad de giro de las muelas puede llegar a 30.000 rpm, dependiendo del diámetro de la muela.
Según las características de las piezas a rectificar se utilizan diversos tipos de rectificadoras, siendo las más destacadas las siguientes:
Las rectificadoras planeadoras o tangenciales consisten de un cabezal provisto de una muela y un carro longitudinal que se mueve en forma de vaivén en el que se coloca la pieza a rectificar. También puede colocarse sobre una plataforma magnética. Generalmente se utiliza para rectificar matrices, calzos y ajustes con superficies planas.
La rectificadora sin centros (centerless) consta de dos muelas y se utilizan para el rectificado de pequeñas piezas cilíndricas, como bulones, casquillos, pasadores, etc. Permite automatizar la alimentación de las piezas, facilitando el funcionamiento continuo y la producción de grandes series de la misma pieza. En este caso la superficie de la pieza se apoya sobre la platina de soporte entre el disco rectificador (que gira rápidamente) y la platina regulable pequeña (que se mueve lentamente).
Las rectificadoras universales se utilizan para todo tipo de rectificados en diámetros exteriores de ejes. Son máquinas de gran envergadura cuyo cabezal portamuelas tiene un variador de velocidad para adecuarlo a las características de la muela que lleva incorporada y al tipo de pieza que rectifica.
Cepilladora
La cepilladora es una máquina herramienta que realiza la operación mecánica de cepillado. Dicha operación consiste en la elaboración de superficies planas, acanal-amientos y otras formas geométricas en las piezas. La única restricción es que las superficies han de ser planas. La cepilladora arranca el material haciendo pasar una herramienta de una punta por la pieza a trabajar. Además de este movimiento, la pieza también se mueve de tal forma que la herramienta siempre tenga material que quitar, quitándolo de manera milimétrica.
Brochadora
Brocha para mecanizar chaveteros.
Acoplamiento cardán con agujero brochado.
Una brochadora es una máquina herramienta diseñada y construida para poder mecanizar ranuras. Para ello hace uso de brochas, herramientas de corte multifilo.
El principio de funcionamiento de una brocha es como si fuese un buril progresivo, donde a medida que avanza entra en funcionamiento un nuevo buril, habiendo tantos como escalones tenga la brocha.
El diseño de esta herramienta permite que, en el avance de la herramienta, cada diente de la misma vaya cortando un poco de material en torno a 0,05 milímetros. Por tanto, la longitud de la brocha está limitada por la cantidad de material que tiene que cortar.
Las brochadoras se utilizan para hacer los agujeros acanalados que tienen muchos engranajes que se montan en cajas de velocidades para permitir su desplazamiento cuando se efectúa un cambio de velocidades.
También se emplean estas máquinas para mecanizar el chavetero de muchas poleas y engranajes fijos.
La brocha es una herramienta muy cara y delicada y por eso existen chaveteros con dimensiones normalizadas y ejes estriados también normalizados.
