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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
“MECÁNICO APARATISTA EN CUCSA”
TRABAJO PROFESIONAL
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA
P R E S E N T A:
LUIS ENRIQUE RAMIREZ LEÓN
ASESOR: M. en I. FELIPE DÍAZ DEL CASTILLO RODRÍGUEZ
CUAUTITLÁN IZCALLI, EDO. DE MÉXICO, 2013
DEDICATORIAS
A mi madre, que permanentemente me apoyó incondicionalmente a lograr mis metas y
objetivos propuestos y que al brindarme con su ejemplo a ser perseverante y darme la fuerza que
me impulsó a conseguirlo.
A mis hermanos que me acompañaron a lo largo del camino, brindándome la fuerza necesaria
para continuar y momentos de ánimo así mismo ayudándome en lo que fuera posible, dándome
consejos y orientación.
A mi esposa e hijos por estar a mi lado y apoyarme cuando más lo necesitaba, por darme la
motivación y la fuerza para no darme por vencido en los momentos difíciles, al darme palabras
de aliento Gracias a su amor y apoyo lo he conseguido.
AGRADECIMIENTOS
Mi gratitud, principalmente está dirigida a Dios por haberme dado la existencia y permitido
llegar al final de la carrera.
Igualmente a mi maestro asesor; M. en I. Felipe Díaz del Castillo Rodríguez quien me ha
orientado en todo momento en la realización de este proyecto, brindándome siempre su
orientación
-2-
ÍNDICE
Pág.
INTRODUCCIÓN
…….……………………….... 1
CAPITULO 1
LA EMPRESA
1.1
HISTORIA
……………………………………………..………………………………… 2
1.2
¿QUÉ HACE?
…………………………………………………..…………………………… 3
1.3
ORGANIGRAMA
…………………………………………………….………………………… 4
1.4
UBICACIÓN
……………………………………………………….……………………… 5
CAPITULO 2
EL DEPARTAMENTO
2.1
HIDROCORTE
2.2
ELECTROEROSION DE HILO………………………………...……………………………….. 10
2.3
MAQUINADO
……………………………………………………………………………...13
2.3.1 El torno
………………………………………………………………………………13
2.3.2 Torneado
……………………………….……………………………………………..14
2.4 LA FRESADORA
………………………………...……………………………………………21
2.4.1. Fresado
……………………………….……………………………………………..21
RECTIFICADO
……………………………………………………………………………...26
2.5
……………………………………….……………………………………… 8
2.5.1 La rectificadora…………………………………………………………………………...26
2.6 TRATAMIENTO TÉRMICO……………………………………………………………………….28
CAPITULO 3
ACTIVIDADES PROFESIONALES ..............................................33
CAPITULO 4
RECOMENDACIONES.……………………………………..50
CONCLUSIONES ………………………………………51
BIBLIOGRAFÍA …………..………………………….53
INTRODUCCIÓN
La palabra mecánico denomina a los profesionales que se ocupan de la construcción, montaje y
mantenimiento de los equipos industriales y maquinarias.
Existen mecánicos especializados en desarrollar tareas específicas. En los talleres y fábricas de
construcción de equipos y maquinaria, los mecánicos se especializan según la máquina
herramienta que manejen, por ejemplo: ajustadores, torneros, fresadores, rectificadores,
soldadores, etc. Los mecánicos que se ocupan del montaje de maquinaria se denominan
mecánicos montadores, mientras que a los mecánicos que se ocupan del mantenimiento de
maquinaria reciben el nombre de: mecánicos de automoción, mecánicos de barcos, mecánicos
de trenes, mecánicos de aviones, etc.
La formación de un profesional mecánico se adquiere después de varios años de aprendizaje
tanto teórico como práctico. Este aprendizaje se imparte en los institutos de formación
profesional. Un profesional mecánico que continúe sus estudios, puede titularse como ingeniero
mecánico y puede trabajar en la oficina técnica de proyecto y diseño de maquinaria y equipos
industriales.
En sus tareas profesionales los mecánicos manejan distintas herramientas e instrumentos de
medición.
El término mecánico aparatista se aplica a la gente que trabaja con maquinas-herramientas.
El mecánico lleva a cabo las operaciones básicas del maquinado con eficacia, exactitud y
seguridad, así como también comprende los procesos y las teorías
principalmente del
maquinado que se lleva a cabo en la empresa (o taller).
En los primeros periodos de la Revolución Industrial, las maquinas-herramientas eran
relativamente sencillas y poco precisas, pero eran capaces de llevar a cabo operaciones que no
se podían hacer a mano.
Las maquinas-herramientas aún las más sencillas, siempre han tenido que ver con la fabricación
de otras maquinas-herramientas, de mano y demás equipo de taller.
-1-
CAPITULO l
LA EMPRESA
1.1. HISTORIA.
Cuchillas de Calidad S.A de C.V, es una empresa mexicana de giro “metalmecánica” fundada
en el año de 1987 por el Ing. Edmundo Rodríguez Ávila. Desde entonces se ha caracterizado
por brindar a sus clientes un servicio eficiente y de calidad, con el cual se respalda el nombre
de la empresa.
Con el propósito de satisfacer las necesidades de corte y maquinados de los clientes dando
solución así a algunos de los problemas más frecuentes que tenían como lo eran, el alto costo de
importación y el tiempo de entrega.
1.2. ¿QUÉ HACE?
Cuchillas de Calidad S.A de C.V es una empresa mexicana dedicada a la maquila de corte con
chorro de agua (hidrocorte), fabricación y afilado de todo tipo de cuchillas Industriales, como
son cuchillas rectas para molinos, guillotinas, granuladoras, peletizadoras, etiquetadoras, etc.
cuchillas dentadas para encintadoras, cerradoras de cajas, empacadoras verticales y
embolsadoras, cuchillas circulares planas, cóncavas, dentadas, y bipartidas para corte y pre
corte de papel, cartón, plástico, cuchillas tipo zigzag y yunques para sistemas abre fácil, en la
figura 1.1 se muestran algunos de los diferentes tipos de cuchillas que se fabrican en la empresa.
También se realizan maquinados de precisión como flechas, roscas, mordazas para los sistemas
abre fácil, discos selladores para maquinas empacadoras.
-2-
Las cuchillas y los maquinados son elaborados a partir de aceros para herramientas de la más
alta calidad como el D2, M2, M4, S600, 4140, acero inoxidable 304, fleje templado, fleje de
acero inoxidable, etc.
a)
b)
c)
d)
Figura 1.1 a) Cuchillas rectas, b) cuchillas dentadas, c) cuchillas circulares y d) cuchillas
tipo zigzag
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1.3 ORGANIGRAMA
En la figura 1.2. Se muestra el organigrama general de la empresa
Figura 1.2. Organigrama general de la empresa.
-4-
1.4. UBICACIÓN
La empresa se encuentra localizada en:
Lauro Villar # 153, Colonia Providencia, Delegación Azcapotzalco, México, D.F, pudiéndose
observar un plano para su localización en la figura 1.3
Figura 1.3 Localización de la empresa
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CAPITULO 2
EL DEPARTAMENTO
El departamento se llama manufactura y en él se realiza el proceso de fabricación de las
cuchillas, los maquinados de precisión, las mordazas y el hidrocorte, para llevar un control del
proceso en el departamento se maneja una orden de trabajo como la mostrada en la figura 2.1,
en ella se registra el tipo de material, la cantidad de piezas a elaborar, el tipo de tratamiento
térmico, la dureza requerida y el tipo de procedimiento a seguir dependiendo de la pieza a
fabricar ya sea el caso que necesite hidrocorte, electroerosión, maquinado (torneado, fresado),
tratamiento térmico, rectificado, también se registra la fecha y el tiempo de fabricación así como
el número del empleado ó empleados que participaron en el desarrollo del proceso.
Este departamento a su vez se divide en cuatro subdepartamentos o procesos:
1) Hidrocorte
2) Electroerosión por hilo
3) Maquinado
4) Rectificado
Tratamientos térmicos
Este último aunque no es un departamento dentro de la empresa y se realiza de manera externa
es parte fundamental para la fabricación de las cuchillas.
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Figura 2.1. Ejemplo de una orden de trabajo con la cual se da seguimiento al proceso de
fabricación de las piezas
-7-
2.1. HIDROCORTE
Este proceso es realizado con tecnología CAD/CAM, aquí se cortan las Cuchillas que tienen una
forma compleja y que de ser elaboradas de forma convencional se llevarían más tiempo de
prefabricación elevando su costo de producción.
En la figura 2.2 se muestra un ejemplo de una cuchilla de forma compleja cortada en la
máquina de hidrocorte.
También se cortan otras Cuchillas que aunque tienen una forma sencilla como las circulares o
rectangulares al ser cortadas con esta tecnología (hidrocorte) permite un proceso de elaboración
más rápido y eficiente.
Figura 2.2. Cuchilla de forma compleja.
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El corte por chorro de agua es un proceso de índole mecánica, mediante el cual se consigue
cortar cualquier material, haciendo impactar sobre éste un chorro de agua a gran velocidad que
produce el acabado deseado.
La figura 2.3 muestra un diagrama de cómo funciona una máquina de hidrocorte.
Figura 2.3. Diagrama de una maquina de corte por chorro de agua. 1. Alta presión de agua 2. Enfoque - 3. Cámara de mezcla - 4. Tapa - 5. Salpicaduras - 6. Pieza de trabajo - 7. Pieza
de red permanente - 8. Agua - 9. Parte de la pieza de trabajo cortada - 10. Boquilla - 11.
Arena abrasiva
Es un proceso revolucionario que hoy en día es de máxima utilidad y comienza a ser un recurso
habitual a la hora de mecanizar piezas, es bastante simple pero a la vez muy complejo. Resulta
una herramienta muy versátil y cuya aplicación es extensible a prácticamente todos los trabajos
industriales.
Al ser un procedimiento de corte en frío resulta especialmente interesante, ya que esta
demandado en todas las aplicaciones en las que el material no se pueda ver afectado por el calor.
-9-
Existen numerosas ventajas que hacen de éste un producto puntero en el mundo industrial,
respecto a otros métodos más limitados.
En la figura 2.4 se muestra la boquilla por dónde se dispara la mezcla de agua y abrasivo de una
maquina de hidrocorte que se encuentra en operación.
Figura 2.4. Hidrocortadora realizando un corte en una placa
2.2 ELECTROEROSION POR HILO
El mecanizado por electroerosión se realiza en un medio dieléctrico mediante el salto de
descargas eléctricas entre el electrodo (hilo) y la pieza a mecanizar. El proceso es básicamente
un proceso termoeléctrico en el que las chispas representan una fuente térmica puntual. Esta
fuente térmica funde el material de la pieza produciéndose de esta forma la erosión, en la figura
2.5 se puede ver una electroerosionadora como la que hay en la empresa.
La calidad, material y diámetro del hilo, en conjunción al voltaje y amperaje aplicado, son
factores que influyen directamente la velocidad con que una pieza pueda ser trabajada. También,
el grosor y material de la pieza dictan ajustes para el cumplimiento del corte.
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El acabado deseado en el proceso también es un factor de consideración que afecta el tiempo de
ciclo de manufactura, pues el acabado que este proceso deja en la pieza puede ser mejorado
cuanto más pases semi-repetitivos de corte sobre la misma superficie son ejecutados.
Figura 2.5 Electroerosionadora de hilo recirculante
Esta tecnología la utilizamos principalmente para darle los últimos detalles a algunas cuchillas
que ya han sido tratadas térmicamente y rectificadas (están terminadas). Por ejemplo abrir los
barrenos a su medida final, realizar el corte de la altura final y los ojales en las cuchillas
dentadas que llegan a medir desde 800 hasta 1200mm de longitud y otras semicirculares en las
que se debe tener especial cuidado al erosionar las ranuras ya que estas tienen una tolerancia
muy cerrada y todas deben de quedar equidistantes, de estas últimas se fabrican varios modelos.
En la figura 2.6 se observa un ejemplo de una cuchilla semicircular a la que se le erosionaron
las ranuras y los barrenos.
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Figura 2.6. Cuchilla semicircular con erosión de ranuras y barrenos
Hilo conductor
El hilo metálico puede ser fabricado de latón o de zinc (y molibdeno, en caso de máquinas de
hilo re circulante). En prácticas de protección al medio ambiente, después del uso y descarte del
hilo empleado y sus residuos, el material del hilo, ya sea en forma de hilo o esté pulverizado, es
acumulado separadamente con el fin de ser reciclado.
Existen varios diámetros en el mercado, incluyendo 0.010” (0,25mm) y 0.012” (0,30mm).
Generalmente el hilo se vende en rollos y por peso, más que por su longitud.
La tensión del hilo es importante para producir un corte efectivo, y por consiguiente una mejor
parte; la sobretensión del hilo resulta en que este se rompa cuando no sea deseado. Mas la
ruptura del hilo es común durante el proceso, y también es necesaria. En unos talleres, los
encendedores comunes se utilizan como una forma práctica de cortar el hilo.
Inicialmente, la posición de una cabeza superior y una cabeza inferior por las cuales pasa el hilo,
están en un alineamiento vertical y concéntrico una a la otra; el hilo en uso se encuentra entre
estos dos componentes mecánicos
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2.3. MAQUINADO
Para realizar este proceso en el departamento se cuenta con centros de maquinados con
tecnología CAD/CAM (Diseño y Manufactura Asistidos por Computadora), tornos y fresadoras
convencionales.
El maquinado de las piezas es realizado con tecnología CAD/CAM y de forma convencional,
aquí se desbastan las cuchillas, realizando el fresado, barrenado, torneado y se aproximan a su
medida final para que sean mandados al tratamiento térmico.
2.3.1. EL TORNO
El torno es, ciertamente, entre los instrumentos de trabajo, uno de los más antiguamente
conocidos, y, entre las máquinas herramientas, una de las más primitivas, pero, sin el torno no
hubiese sido posible el gran progreso industrial del último siglo
Se denomina torno figura 2.7 (del latín tornus y este del griego tópvoc, giro, vuelta) a un
conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de
revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en
el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de corte son
empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la
viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de
la Revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso de
mecanizado; al comenzar esta en Inglaterra, durante el siglo XVII, se desarrollaron tornos
capaces de dar forma a una pieza metálica. El desarrollo del torno pesado industrial para metales
en el siglo XVIII hizo posible la producción en serie de piezas de precisión, en 1780 Jacques de
Vaucanson construye un torno con portaherramientas deslizante, hacia 1797 Henry Maudslay y
David Wilkinson mejoran el invento de Vaucanson permitiendo que la herramienta de corte
pueda avanzar con velocidad constante, en 1820 Thomas Blanchard inventa el torno copiador y
en 1840 se desarrollo el torno revólver. En 1833, Joseph Whitworth se instaló por su cuenta en
Mánchester. Sus diseños y realizaciones influyeron de manera fundamental en otros fabricantes
de la época. En 1839 patentó un torno paralelo para cilindrar y roscar con bancada de guías
planas y carro transversal automático, que tuvo una gran aceptación. Dos tornos que llevan
incorporados elementos de sus patentes se conservan en la actualidad. Uno de ellos, construido
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en 1843, se conserva en el Science Museum de Londres. El otro, construido en 1850, se
conserva en el Birmingham Museum.
Fue J.G. Bodmer quien en 1839 tuvo la idea de construir tornos verticales. A finales del siglo
XIX, este tipo de tornos eran fabricados en distintos tamaños y pesos. El diseño y patente en
1890 de la caja de Norton, incorporada a los tornos paralelos, dio solución al cambio manual de
engranajes para fijar los pasos de las piezas a roscar
Figura 2.7. Torno paralelo o universal
2.3.2 TORNEADO
El torneado es una operación mecánica que consiste en labrar una gran variedad de cuerpos de
revolución (cilindros, conos, esferas), así como filetes de cualquier perfil (roscas ó cuerdas), en
máquinas-herramientas, llamadas tornos.
Este trabajo mecánico se efectúa mediante herramientas de corte como las ilustradas en la figura
2.8 cuya posición en la máquina es fija verticalmente y cuya posibilidad de desplazamiento
lateral les permite separar una viruta. El corte se efectúa gracias a una muy fuerte presión de la
arista cortante sobre la superficie trabajada, mientras la pieza esta, siempre animada de un
movimiento de rotación.
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La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o rieles
paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se
mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro
llamado carro auxiliar que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la torreta
portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la herramienta a lo largo del eje de
rotación, produce el cilindrado de la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma
perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la operación que se conoce como
refrentado, estas operaciones y otras se describen a continuación:
a)
Figura 2.8 herramientas para torneado,
b)
a) para torneado exterior con plaquita
intercambiable, b) para mandrinar (maquinado de diámetros internos)
Cilindrado
Esta operación consiste en el mecanizado exterior o interior al que se someten las piezas que
tienen mecanizados cilíndricos. Para poder efectuar esta operación, con el carro transversal se
regula la profundidad de pasada y, por tanto, el diámetro del cilindro, y con el carro paralelo se
regula la longitud del cilindro. El carro paralelo avanza de forma automática de acuerdo al
avance de trabajo deseado. En este procedimiento, el acabado superficial y la tolerancia que se
obtenga puede ser un factor de gran relevancia. Para asegurar calidad al cilindrado el torno tiene
que tener bien ajustada su alineación y concentricidad.
El cilindrado se puede hacer con la pieza al aire sujeta en el plato de garras, si es corta, o con la
pieza sujeta entre puntos y un perro de arrastre, o apoyada en luneta fija o móvil si la pieza es de
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grandes dimensiones y peso. Para realizar el cilindrado de piezas o ejes sujetos entre puntos, es
necesario previamente realizar los puntos de centraje en los ejes.
Cuando el cilindrado se realiza en el hueco de la pieza se llama mandrinado.
Refrentado
La operación de refrentado consiste en un mecanizado frontal y perpendicular al eje de las
piezas que se realiza para producir un buen acoplamiento en el montaje posterior de las piezas
torneadas. Esta operación también es conocida como fronteado. La problemática que tiene el
refrentado es que la velocidad de corte en el filo de la herramienta va disminuyendo a medida
que avanza hacia el centro, lo que ralentiza la operación. Para mejorar este aspecto muchos
tornos modernos incorporan variadores de velocidad en el cabezal de tal forma que se puede ir
aumentando la velocidad de giro de la pieza.
Ranurado
El ranurado consiste en mecanizar unas ranuras cilíndricas de anchura y profundidad variable en
las piezas que se tornean, las cuales tienen muchas utilidades diferentes. Por ejemplo, para alojar
una junta tórica, para salida de rosca, para arandelas de presión, etc. En este caso la herramienta
tiene ya conformado el ancho de la ranura y actuando con el carro transversal se le da la
profundidad deseada. Los canales de las poleas son un ejemplo claro de ranuras torneadas.
Roscado en el torno
Hay dos sistemas de realizar roscados en los tornos, de un lado la tradicional que utilizan los
tornos paralelos, mediante la Caja Norton, y de otra la que se realiza con los tornos CNC, donde
los datos de la roscas van totalmente programados y ya no hace falta la caja Norton para
realizarlo.
Para efectuar un roscado con herramienta figura 2.9 hay que tener en cuenta lo siguiente:
•
Las roscas pueden ser exteriores (tornillos) o bien interiores (tuercas), debiendo ser sus
magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan enroscarse.
•
Los elementos que figuran en la tabla son los que hay que tener en cuenta a la hora de
realizar una rosca en un torno:
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Rosca exterior o macho Rosca interior o hembra
1 Fondo o base
Cresta o vértice
2 Cresta o vértice
Fondo o base
3 Flanco
Flanco
4 Diámetro del núcleo
Diámetro del taladro
5 Diámetro exterior
Diámetro interior
6 Profundidad de la rosca
7 Paso
Figura 2.9 ejemplo de una rosca
Para efectuar el roscado hay que realizar previamente las siguientes tareas:
•
Tornear previamente al diámetro que tenga la rosca
•
Preparar la herramienta de acuerdo con los ángulos del filete de la rosca.
•
Establecer la profundidad de pasada que tenga que tener la rosca hasta conseguir el perfil
adecuado.
Roscado en torno paralelo
Una de las tareas que pueden ejecutarse en un torno paralelo es efectuar roscas de diversos pasos
y tamaños tanto exteriores sobre ejes o interiores sobre tuercas. Para ello los tornos paralelos
universales incorporan un mecanismo llamado Caja Norton que facilita esta tarea y evita
montar un tren de engranajes cada vez que se quisiera efectuar una rosca.
La caja Norton es un mecanismo compuesto de varios engranajes que fue inventado y patentado
en 1890, que se incorpora a los tornos paralelos y dio solución al cambio manual de engranajes
para fijar los pasos de las piezas a roscar. Esta caja puede constar de varios trenes desplazables
de engranajes o bien de uno basculante y un cono de engranajes. La caja conecta el movimiento
del cabezal del torno con el carro portaherramientas que lleva incorporado un husillo de rosca
cuadrada.
El sistema mejor conseguido incluye una caja de cambios con varias reductoras. De esta manera
con la manipulación de varias palancas se pueden fijar distintas velocidades de avance de carro
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portaherramientas, permitiendo realizar una gran variedad de pasos de rosca tanto métricos
como Whitworth. Las hay en baño de aceite y en seco, de engranajes tallados de una forma u
otra, pero básicamente es una caja de cambios.
Moleteado
El moleteado es un proceso de conformado en frío del material mediante unas moletas que
presionan la pieza mientras da vueltas. Dicha deformación produce un incremento del diámetro
de partida de la pieza. El moleteado se realiza en piezas que se tengan que manipular a mano,
que generalmente vayan roscadas para evitar su resbalamiento que tendrían en caso de que
tuviesen la superficie lisa.
El moleteado se realiza en los tornos con unas herramientas que se llaman moletas, de diferente
paso y dibujo.
Un ejemplo de moleteado es el que tienen las monedas de 50 céntimos de euro, aunque en este
caso el moleteado es para que los invidentes puedan identificar mejor la moneda.
El moleteado por deformación se puede ejecutar de dos maneras:
•
Radialmente, cuando la longitud moleteada en la pieza coincide con el espesor de la
moleta a utilizar.
•
Longitudinalmente, cuando la longitud excede al espesor de la moleta. Para este segundo
caso la moleta siempre ha de estar biselada en sus extremos.
Torneado de conos
Un cono o un tronco de cono de un cuerpo de generación esta definido por los siguientes
conceptos:
•
Diámetro mayor
•
Diámetro menor
•
Longitud
•
Ángulo de inclinación
•
Conicidad
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Los diferentes tornos mecanizan los conos de formas diferentes.
•
En los tornos CNC no hay ningún problema porque, programando adecuadamente sus
dimensiones, los carros transversales y longitudinales se desplazan de forma coordinada
dando lugar al cono deseado.
•
En los tornos copiadores tampoco hay problema porque la plantilla de copiado permite
que el palpador se desplace por la misma y los carros actúen de forma coordinada.
•
Para mecanizar conos en los tornos paralelos convencionales se puede hacer de dos
formas diferentes. Si la longitud del cono es pequeña, se mecaniza el cono con el
charriot (carro auxiliar) inclinado según el ángulo del cono. Si la longitud del cono es
muy grande y el eje se mecaniza entre puntos, entonces se desplaza la distancia adecuada
el contrapunto según las dimensiones del cono.
Torneado esférico
El torneado esférico, por ejemplo el de rótulas, no tiene ninguna dificultad si se realiza en un
torno de Control Numérico porque, programando sus medidas y la función de mecanizado radial
correspondiente, lo realizará de forma perfecta.
Si el torno es automático de gran producción, trabaja con barra y las rótulas no son de gran
tamaño, la rótula se consigue con un carro transversal donde las herramientas están afiladas con
el perfil de la rótula.
Hacer rótulas de forma manual en un torno paralelo presenta cierta dificultad para conseguir
exactitud en la misma. En ese caso es recomendable disponer de una plantilla de la esfera e irla
mecanizando de forma manual y acabarla con lima o rasqueta para darle el ajuste final.
Segado o tronzado
Se llama segado a la operación de torneado que se realiza cuando se trabaja con barra y al
finalizar el mecanizado de la pieza correspondiente es necesario cortar la barra para separar la
pieza de la misma. Para esta operación se utilizan herramientas muy estrechas con un saliente de
acuerdo al diámetro que tenga la barra y permita con el carro transversal llegar al centro de la
barra. Es una operación muy común en tornos revólver y automáticos alimentados con barra y
fabricaciones en serie.
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Chaflanado
El chaflanado es una operación de torneado muy común que consiste en matar los cantos tanto
exteriores como interiores para evitar cortes con los mismos y a su vez facilitar el trabajo y
montaje posterior de las piezas. El chaflanado más común suele ser el de 1mm por 45°. Este
chaflán se hace atacando directamente los cantos con una herramienta adecuada.
Mecanizado de excéntricas
Una excéntrica es una pieza que tiene dos o más cilindros con distintos centros o ejes de
simetría, tal y como ocurre con los cigüeñales de motor, o los ejes de levas. Una excéntrica es
un cuerpo de revolución y por tanto el mecanizado se realiza en un torno. Para mecanizar una
excéntrica es necesario primero realizar los puntos de centraje de los diferentes ejes excéntricos
en los extremos de la pieza que se fijará entre dos puntos.
Mecanizado de espirales
Un espiral es una rosca tallada en un disco plano y mecanizada en un torno, mediante el
desplazamiento oportuno del carro transversal. Para ello se debe calcular la transmisión que se
pondrá entre el cabezal y el husillo de avance del carro transversal de acuerdo al paso de la rosca
espiral. Es una operación poco común en el torneado. Ejemplo de rosca espiral es la que tienen
en su interior los platos de garras de los tornos, la cual permite la apertura y cierre de las garras.
Taladrado
Muchas piezas que son torneadas requieren ser taladradas con brocas en el centro de sus ejes de
rotación. Para esta tarea se utilizan brocas normales, que se sujetan en el contrapunto en un porta
brocas o directamente en el alojamiento del contrapunto si el diámetro es grande. Las
condiciones tecnológicas del taladrado son las normales de acuerdo a las características del
material y tipo de broca que se utilice. Mención aparte merecen los procesos de taladrado
profundo donde el proceso ya es muy diferente sobre todo la constitución de la broca que se
utiliza.
No todos los tornos pueden realizar todas estas operaciones que se indican, sino que eso
depende del tipo de torno que se utilice y de los accesorios o equipamientos que tenga.
- 20 -
2.4. LA FRESADORA
La máquina de fresar, como herramienta de producción nació en América; fue creada y
producida por Eli Whitney en 1818. Este dirigía en aquella época la más importante
manufactura de armas de su país y para complementar un importante pedido de fusiles del
gobierno emprendió el trabajo en serie en su nueva máquina.
Veinte años después, la fresadora de Whitney fue mejorada por una gran sociedad americana de
construcción de máquinas herramientas, la “Gay Silver”.
Una fresadora, figura 2.10 es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizado por
arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte
denominada fresa, figura 2.11
a)
b)
Figura 2.10. a) Fresadora universal con sus accesorios b) Fresadora vertical
2.4.1 FRESADO
Mediante la operación de fresado es posible mecanizar los más diversos materiales como
madera, acero, fundición de hierro, metales no férricos y materiales sintéticos, superficies planas
o curvas, de entalladura, de ranuras, de dentado, etc. Además las piezas fresadas pueden ser
desbastadas o afinadas. En las fresadoras tradicionales, la pieza se desplaza acercando las zonas
- 21 -
a mecanizar a la herramienta, permitiendo obtener formas diversas, desde superficies planas a
otras más complejas.
El fresado consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza con una herramienta
rotativa de varios filos, que se llaman dientes, labios o plaquitas de metal duro, que ejecuta
movimientos de avance programados de la mesa de trabajo en casi cualquier dirección de los
tres ejes posibles en los que se puede desplazar la mesa donde va fijada la pieza que se
mecaniza.
Las herramientas de fresar se caracterizan por su diámetro exterior, el número de dientes, el
paso de los dientes (distancia entre dos dientes consecutivos) y el sistema de fijación de la fresa
en la máquina.
En las fresadoras convencionales, como en las de control numérico utilizando los accesorios
adecuados se puede realizar varias operaciones de fresado como las que se describen a
continuación:
•
Planeado. La aplicación más frecuente de fresado es el planeado, que tiene por objetivo
conseguir superficies planas. Para el planeado se utilizan generalmente fresas de planear
de plaquitas intercambiables de metal duro, existiendo una gama muy variada de
diámetros de estas fresas y del número de plaquitas que monta cada fresa. Los
fabricantes de plaquitas recomiendan como primera opción el uso de plaquitas redondas
o con ángulos de 45º como alternativa.
•
Fresado en escuadra. El fresado en escuadra es una variante del planeado que consiste
en dejar escalones perpendiculares en la pieza que se mecaniza. Para ello se utilizan
plaquitas cuadradas o rómbicas situadas en el portaherramientas de forma adecuada.
•
Cubicaje. La operación de cubicaje es muy común en fresadoras verticales u
horizontales y consiste en preparar los tarugos de metal en las dimensiones cúbicas
adecuadas para operaciones posteriores. Este fresado también se realiza con fresas de
planear de plaquitas intercambiables.
- 22 -
•
Ranurado recto. Para el fresado de ranuras rectas se utilizan generalmente fresas
cilíndricas con la anchura de la ranura y, a menudo, se montan varias fresas en el eje
porta fresas permitiendo aumentar la productividad de mecanizado. Al montaje de varias
fresas cilíndricas se le denomina tren de fresas o fresas compuestas. Las fresas
cilíndricas se caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal y las dos laterales. En
la mayoría de aplicaciones se utilizan fresas de acero rápido ya que las de metal duro son
muy caras y por lo tanto solo se emplean en producciones muy grandes.
•
Ranurado de forma. Se utilizan fresas de la forma adecuada a la ranura, que puede ser
en forma de T, de cola de milano, etc.
•
Ranurado de chaveteros. Se utilizan fresas cilíndricas con mango, conocidas en el
argot como bailarinas, con las que se puede avanzar el corte tanto en dirección
perpendicular a su eje como paralela a este.
•
Copiado. Para el fresado en copiado se utilizan fresas con plaquitas de perfil redondo a
fin de poder realizar operaciones de mecanizado en orografías y perfiles de caras
cambiantes. Existen dos tipos de fresas de copiar: las de perfil de media bola y las de
canto redondo.
•
Fresado de cavidades. En este tipo de operaciones es recomendable realizar un
taladrado previo y a partir del mismo y con fresas adecuadas abordar el mecanizado de la
cavidad teniendo en cuenta que los radios de la cavidad deben ser al menos un 15%
superior al radio de la fresa.
•
Torno-fresado. Este tipo de mecanizado utiliza la interpolación circular en fresadoras de
control numérico y sirve tanto para el torneado de agujeros de precisión como para el
torneado exterior. El proceso combina la rotación de la pieza y de la herramienta de
fresar siendo posible conseguir una superficie de revolución. Esta superficie puede ser
concéntrica respecto a la línea central de rotación de la pieza. Si se desplaza la fresa
hacia arriba o hacia abajo coordinadamente con el giro de la pieza pueden obtenerse
geometrías excéntricas, como el de una leva, o incluso el de un árbol de levas o un
cigüeñal. Con el desplazamiento axial es posible alcanzar la longitud requerida.
- 23 -
•
Fresado de roscas. El fresado de roscas requiere una fresadora capaz de realizar
interpolación helicoidal simultánea en dos grados de libertad: la rotación de la pieza
respecto al eje de la hélice de la rosca y la traslación de la pieza en la dirección de dicho
eje. El perfil de los filos de corte de la fresa deben ser adecuados al tipo de rosca que se
mecanice.
•
Fresado frontal. Consiste en el fresado que se realiza con fresas helicoidales cilíndricas
que atacan frontalmente la operación de fresado. En las fresadoras de control numérico
se utilizan cada vez más fresas de metal duro totalmente integrales que permiten trabajar
a velocidades muy altas.
•
Fresado de engranajes. El fresado de engranajes apenas se realiza ya en fresadoras
universales mediante el plato divisor, sino que se hacen en máquinas especiales llamadas
talladoras de engranajes
y con el uso de fresas especiales del módulo de diente
adecuado.
•
Taladrado, escariado y mandrinado. Estas operaciones se realizan habitualmente en
las fresadoras de control numérico dotadas de un almacén de herramientas y utilizando
las adecuadas para cada caso.
•
Mortajado. Consiste en mecanizar chaveteros en los agujeros, para lo cual se utilizan
brochaduras o bien un accesorio especial que se acopla al cabezal de las fresadoras
universales y transforma el movimiento de rotación en un movimiento vertical
alternativo.
•
Fresado en rampa. Es un tipo de fresado habitual en el mecanizado de moldes que se
realiza con fresadoras copiadoras o con fresadoras de control numérico.
- 24 -
a)
b)
Figura 2.11 a) fresas cilíndricas de acero rápido (HSS) b) fresa con plaquitas
intercambiables de carburo de tungsteno
- 25 -
2.5. RECTIFICADO
Después de que las piezas regresan del tratamiento térmico (temple y revenido) y se comprueba
que tengan la dureza correspondiente, es en el rectificado donde se les da el acabado, el filo y
la medida especificada en el plano.
Para la realización de estos trabajos se cuenta con rectificadoras de superficies planas
inclinables en las cuales se les da el espesor y el ángulo de filo de las cuchillas que llegan a
medir hasta 2.5 m de largo, también se tienen otras rectificadoras de superficies planas a las
cuales se les pueden adaptar mesas magnéticas inclinables para piezas más pequeñas, también se
tienen rectificadoras cilíndricas para rectificar diámetros exteriores e interiores y para el afilado
de cuchillas circulares, estas mismas se les puede adaptar un chuck magnético en el cabezal
graduado para realizar el rectificado en las caras de las cuchillas circulares cóncavas.
2.5.1 LA RECTIFICADORA
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.
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:
- 26 -
Las rectificadoras planeadoras o tangenciales (superficies planas) 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 (cilíndricas) 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.
La figura 2.12 muestra una rectificadora de superficies planas y la figura 2.13 una rectificadora
cilíndrica.
Figura 2.12. Rectificadora de superficies planas
- 27 -
Figura 2.13. Rectificadora de superficies cilíndricas
2.6. TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento y
enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad,
presión, etc., de los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus
propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a
los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por
hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos.
Propiedades mecánicas
Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química como
de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos térmicos modifican esa estructura
cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas características
mecánicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta
conseguir la estructura cristalina deseada.
Entre estas características están:
•
Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar
cuando está en contacto de fricción con otro material.
- 28 -
•
Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras
(resistencia al impacto).
•
Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de
mecanizado por arranque de viruta.
•
Dureza: Es la resistencia que ofrece un material para dejarse penetrar. Se mide en
unidades BRINELL (HB), unidades ROCKWEL C (HRC), Dureza Vickers mediante el
test del mismo nombre VICKERS (HV), etc. También puede ser definido como la
capacidad de un material de no ser rayado.
Mejora de las propiedades a través del tratamiento térmico
Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros,
residen en su composición química y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los
tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman a los aceros sin variar la
composición química de los mismos.
Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química se
llama polimorfismo y es la que justifica los tratamientos térmicos. Técnicamente el
poliformismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas,
con una única composición química, el diamante y el grafito son polimorfismos del carbono. La
α-ferrita, la austenita y la δ-ferrita son polimorfismos del hierro. Esta propiedad en un elemento
químico puro se denomina alotropía.
- 29 -
Por lo tanto las diferentes estructuras de grano pueden ser modificadas, obteniendo así aceros
con nuevas propiedades mecánicas, pero siempre manteniendo la composición química. Estas
propiedades varían de acuerdo al tratamiento que se le dé al acero dependiendo de la
temperatura hasta la cual se lo caliente y de cómo se enfría el mismo. La forma que tendrá el
grano y los microconstituyentes que compondrán al acero, sabiendo la composición química del
mismo (esto es porcentaje de carbono y hierro (Fe3C) y la temperatura a la que se encuentra, se
puede ver en el diagrama hierro-carbono mostrado en la figura 2.14.
Figura 2.14. Diagrama de fases hierro-carbono Fe-Fe3C
- 30 -
Propiedades mecánicas del acero
El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los
cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para su utilización en la industria
metalmecánica.
Los otros principales elementos de composición son el cromo, tungsteno, manganeso, níquel,
vanadio, cobalto, molibdeno, cobre, azufre y fósforo. A estos elementos químicos que forman
parte del acero se les llama componentes, y a las distintas estructuras cristalinas o combinación
de ellas constituyentes.
Los elementos constituyentes, según su porcentaje, ofrecen características específicas para
determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etcétera. La diferencia entre
los diversos aceros, tal como se ha dicho depende tanto de la composición química de la
aleación de los mismos, como del tipo de tratamiento térmico.
Tratamientos térmicos del acero
El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar
las propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos consisten en el
calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades
físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño
del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La
clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material,
tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de
calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecidos.
Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico
es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el del hierro-carbono. En
este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase
(cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.
Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con
las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al
desgaste como a la tensión. Los principales tratamientos térmicos son:
- 31 -
•
Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se
calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior
(entre 900-950 °C) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de
la pieza) en un medio como agua, aceite, etcétera.
•
Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los
efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido
consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las
tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o
resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura
máxima y velocidad de enfriamiento.
• Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de
austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se
logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el
mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el
material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.
•
Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia
de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear
como tratamiento previo al temple y al revenido.
- 32 -
CAPITULO 3
ACTIVIDADES PROFESIONALES
Dentro de las actividades que realizo dentro de la empresa puedo mencionar las siguientes:
• Recibo y corroboro que la materia prima que llega corresponda al tipo de acero y
cumpla con las medidas con las que fue pedida, utilizando un calibrador, flexómetro y la
tabla de código de colores de los fabricantes, por ejemplo “bholer” identifica el acero
4140 con color café y blanco.
• Selecciono e identifico el material previamente maquinado para mandarlo a tratamiento
térmico, separándolo y marcándolo de acuerdo al tipo de acero D2, M2, M4 y dureza
requerida 58-60, 60-62, 62-64 RC respectivamente, estos datos vienen especificados en
la orden de trabajo.
• Verifico
que las piezas que regresan de tratamiento térmico tengan la dureza
especificada en los planos, para ello realizó un ensayo de dureza utilizando
un
durómetro Rockwell analógico como el que se muestra en la figura 3.1.
Figura 3.1 Durómetro analógico
- 33 -
Un durómetro es un aparato que mide la dureza de los materiales. Su función es tratar de
perforar el material utilizando varios procedimientos llamados ensayos. Cuanto más fuerza se
necesite para perforar, más duro es el material
Durómetro Rockwell: Obtiene la medición de la dureza del material de manera directa
obteniendo una huella pequeña del material, por lo que su procedimiento es considerado como
ensayo no destructivo.
Dureza Rockwell: Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos escalas una esfera de
acero). Es la más extendida, ya que la dureza se obtiene por medición directa y es apto para todo
tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño tamaño de la
huella.
Dureza
La dureza es una propiedad que se define como la resistencia de un material a ser
rayado. Hay diversas formas de medir la dureza, si bien la mayoría consiste en utilizar un
pequeño identador, que es un dispositivo que trata de penetrar el material y que puede ser un
pequeño balín o una aguja.
• También realizó diseños en Autocad, metal cam, o en el software de hidrocorte (omax
layout) a partir de muestras de los clientes y modificaciones en los mismos dependiendo
de sus necesidades o de las nuestras, en la figura 3.2. Se muestra un ejemplo del diseño
de una pieza. Para realizar los diseños o las modificaciones de las muestras físicas utilizó
instrumentos de medición como calibradores vernier, micrómetros, gages de radios,
gages de cuerdas, transportador.
- 34 -
Figura 3.2. Ejemplo de una pieza diseñada
- 35 -
• Verifico que las piezas terminadas tengan las medidas requeridas por el plano utilizando
calibradores vernier, micrómetros de exteriores, interiores y de profundidades. Piezas
pequeñas, cuchillas que debido a su forma compleja son difíciles de medir, ó las que
necesitan de una mayor precisión son verificadas con un comparador óptico como el
mostrado en la figura 3.3, con esto se garantiza que las piezas cumplan con los
estándares requeridos y puedan ser enviadas a los clientes. A continuación se da una
breve explicación del funcionamiento del comparador óptico.
Figura 3.3. Comparador óptico de iluminación vertical descendente equipado con su
visualizador de coordenadas
Un comparador óptico o proyectador de perfiles es un aparato que permite medir piezas
pequeñas con una pantalla traslúcida. Al proyectar la pieza se produce una amplificación de la
misma, esto permite una mejor medición y revisión.
Su principio de funcionamiento es la aplicación de los principios de la óptica. Lo que se hace es
proyectar la sombra amplificada de una pieza sobre la pantalla traslúcida, posteriormente se
toman las medidas basándose en el principio y el final de la sombra proyectada.
- 36 -
Una de las ventajas de este aparato es que se puede hacer la medición directamente en la
pantalla traslúcida o a través de comparaciones con referencias estándar. La medición se lleva a
cabo en 2D sobre la sombra.
Es importante señalar que los resultados de la medición, en un método como este, pueden variar
dependiendo del ángulo de visión o de la posición del observador al momento de proyectar la
sombra, es decir, la medición puede variar según la perspectiva. Para evitar este inconveniente
es recomendable utilizar lentes telecéntricos que ayuden a eliminar la variación de las medidas
por la perspectiva.
En la figura 3.4 se muestra una cuchilla la cual es medida en el comparador óptico para
corroborar que tanto los barrenos como su distancia entre centros y las ranuras tengan las
medidas especificadas, esto lo realizó porque su tolerancia máxima es de 0.01mm para las
mediciones anteriores, y que de hacerlo de manera convencional sería más difícil verificar las
medidas.
Figura 3.4. Cuchilla medida con ayuda del comparador óptico
- 37 -
• Para el erosionado de las ranuras de la cuchilla que se muestra en la figura 3.4 propuse
fabricar un dispositivo de sujeción en el cuál se pudiera montar la cuchilla sobre unos
pernos los cuales tienen la medida de los barrenos y su respectiva distancia entre centros
para lograr que las siluetas erosionadas tengan la misma medida y siempre se conserve el
mismo punto de referencia, ya que una vez montado y alineado el dispositivo solo se
pondría y quitaría la cuchilla, además de que se podrían erosionar más de una cuchilla a
la vez. Esto lo realice por que anteriormente este trabajo se realizaba solamente
recargando la cuchilla sobre una paralela de la maquina lo que ocasionaba que no
siempre se obtuviera la misma profundidad en las ranuras, el punto de referencia siempre
era distinto y lo más importante las ranuras no quedaban concéntricas con el radio que
forman los barrenos. A partir de esta idea y que se lograron resultados positivos se logro
fabricar otras cuchillas con formas semejantes para diversas empresas.
• También maquino piezas en tornos y fresadoras convencionales como tornillos en acero
4140, tuercas en bronce SAE 64, cuchillas circulares y circulares cóncavas en D2, discos
selladores y mordazas en 4140, apoyado de tablas como la de brocas para roscas con
machos que se muestra en la figura 3.5, medidas de brocas ya sean estándar, numéricas
ó alfabéticas, tabla de ajustes por mencionar algunas. También utilizó algunas fórmulas
básicas como la del perímetro en un círculo, Ec. (3.1) para realizar el fresado de los
dientes de sellado en las mordazas y de los discos selladores como lo describo a
continuación.
….. (3.1)
Dónde:
Dicha ecuación la empleo cuando realizó el maquinado de las mordazas de sistema abre fácil
como el de los empaques de pan bimbo o el de las bolsas de sabritas, ya que estas se tornean en
- 38 -
pares montadas a 180° una de la otra en una flecha para obtener un segmento de diámetro en
cada una de ellas, en el cuál se fresan los dientes de sellado, una vez obtenido el diámetro se
calcula el perímetro y conociendo el paso del cortador que en este caso es 2.5 se calcula cuantos
dientes se pueden fresar en ese perímetro como a continuación se muestra.
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Figura 3.5. Tabla de brocas para roscar con machos
- 40 -
Una vez obtenido el perímetro, se divide entre la constante (k) del cabezal divisor que para
nosotros tiene una relación 1:40, esto quiere decir que necesitamos dar cuarenta revoluciones de
la manivela divisora para que el cabezal divisor de una revolución; al realizar el cociente
obtenemos el paso circular, ecuación 3.2
…………(3.2)
Dónde:
Ahora se busca un círculo de barrenos cualquiera para obtener el paso entre barreno y barreno
de ese círculo, para este caso se selección el circulo de 51 barrenos y el resultado anterior lo
dividimos entre este número para obtener la ecuación 3.3.
…… (3.3)
Posteriormente y por último se multiplica el resultado anterior por un número cualquiera que
esté dentro del número de barrenos del círculo seleccionado para obtener el paso del cortador
(2.5mm) y obtenemos la ecuación (3.4) como se muestra a continuación.
- 41 -
…………. (3.4)
La figura 3.7 muestra un cabezal divisor semejante al utilizado en el proceso de fresado de las
mordazas y en la figura 3.8 se puede observar el plano de dichas mordazas.
Figura 3.7 Cabezal divisor universal montado sobre la mesa de una fresadora
- 42 -
Figura 3.8. Plano de mordazas
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Además para encontrar ángulos o longitudes en las piezas utilizó con frecuencia el triangulo
rectángulo figura 3.9 de dónde se deduce el teorema de Pitágoras ecuación (3.5) y las funciones
trigonométricas como se describe a continuación; la ley de senos y algunas otras que he
recopilado de algunos libros como las que se muestran a continuación y en la figura 3.10
Figura 3.10 triangulo rectángulo
Teorema de Pitágoras
Este teorema establece que en todo triángulo rectángulo, el cuadrado de la hipotenusa (el lado de
mayor longitud del triángulo rectángulo) es igual a la suma de los cuadrados de los catetos.
- 44 -
…… (3.5)
Funciones trigonométricas
Para definir las razones trigonométricas del ángulo
, del vértice A, se parte de un triangulo
rectángulo arbitrario que contiene a este ángulo.
•
La hipotenusa (h) es el lado opuesto al ángulo recto, o lado de mayor longitud del
triángulo rectángulo.
•
El cateto opuesto (a) es el lado opuesto al ángulo
.
•
El cateto adyacente (b) es el lado adyacente al ángulo
.
El seno de un ángulo es la relación entre la longitud del cateto opuesto y la longitud de la
hipotenusa, ecuación (3.6)
……. (3.6)
El coseno de un ángulo es la relación entre la longitud del cateto adyacente y la longitud de la
hipotenusa, ecuación (3.7)
…… (3.7)
- 45 -
La tangente de un ángulo es la relación entre la longitud del cateto opuesto y la del adyacente,
ecuación (3.8)
……. (3.8)
Ley se senos
En trigonometría, el teorema del seno ecuación 3.9 es una relación de proporcionalidad entre
las longitudes de los lados de un triángulo y los senos de los ángulos respectivamente opuestos
…… (3.9)
Las ecuaciones 3.10 y 3.11 son unas de las que he encontrado y he puesto en aplicación y las
puedo utilizar tanto en el torno
como en la fresa.
Para el fresado
…… (3.10)
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Para el torneado
…….. (3.11)
Dónde:
tan θ, es el ángulo a buscar
D es el diámetro o altura mayor
d, es el diámetro o altura menor
Figura 3.10 formulas básicas y soluciones para triángulos rectángulos
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• Diseño, programación y operación en electroerosionadora y maquina de hidrocorte, esto
lo llevo a cabo realizando el dibujo (diseño) ya sea en Autocad o en el software de
hidrocorte (omax layout) para que pueda ser procesado en el CNC de cada una de las
maquinas y así obtener un programa de maquinado para poner en funcionamiento la
máquina.
La figura 3.11 muestra una pieza en la cual las siluetas fueron diseñadas en Autocad y
procesadas en el CNC para ser erosionada en la máquina de hilo, las siluetas semejan un cuello
de botella en las cuales van alojadas unas cuchillas para cortar unos sobres con esta misma
forma. El separador mostrado en la figura 3.12 fue diseñado y cortado en la máquina de
hidrocorte.
Figura 3.11 Siluetas erosionadas en una base para cuchillas
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Figura 3.12 Separador cortado con hidrocorte
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CAPITULO 4
RECOMENDACIONES
Después del tiempo que llevo laborando en la empresa me permito hacer las recomendaciones
siguientes:
• Una mejor comunicación entre jefes y subordinados para que no haya confusión en las
indicaciones y minimizar errores logrando con esto mejorar en los procesos para que se
eficiente el proceso de producción
• Mejorar en los dibujos ya que algunos planos les hacen falta cotas o las que traen
algunas veces no son las correctas. También sería bueno contar con dos planos de la
misma pieza, uno para maquinado y otro para rectificado, el primero tendría las medidas
con excedente de material para maquinarlas y sean enviadas al tratamiento térmico. El
segundo ya sería con las medidas finales requeridas por el cliente, las cuales serian dadas
por el área de rectificado. Con esto se evitaría perder tiempo en preguntar cuánto
material se deja de mas en las piezas al maquinarlas o esperar a que den el dato correcto
de una cota.
• Tener la herramienta y los instrumentos de medición adecuados para realizar los
trabajos, además de contar con varios de ellos para evitar que se tenga que improvisar
con lo que hay ó que se tenga que detener el trabajo porque solo hay un instrumento de
medición y este lo estén utilizando en otro trabajo.
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CONCLUSIONES
Después del trabajo realizado se pueden establecer las conclusiones siguientes:
• El hidrocorte es una forma de mecanizado rápido que permite cortar cualquier material
sin afectar sus propiedades ya que estos al ser cortados no se calientan, además de poder
realizar un sinfín de figuras, lo cual permitió que en nuestro caso se agilizara el proceso
de elaboración de las cuchillas que fabricamos de las cuales algunas llegan a tener
formas complicadas. Yo sólo le veo un inconveniente utiliza demasiada agua.
• La electroerosión por hilo nos permite mecanizar con gran precisión y detalle, realizando
también diversas formas lo que para nosotros representa poder mecanizar cuchillas como
las mostradas en las figuras anteriores dónde el semicírculo y las ranuras son erosionadas
con precisión, aun en ocasiones el erosionado es un proceso lento.
• El maquinado y el rectificado son elementales para nosotros porque aquí es donde se
lleva a cabo la mayor parte del trabajo realizado en la empresa, ya sea dándole forma a
las piezas en un torno o en una fresadora, o bien dándoles el acabado, la medida final y
el filo en la rectificadora. Además de que estas maquinas son indispensables para
nosotros en la fabricación de las cuchillas son utilizadas en muchas empresas que
cuentan con su propio taller de servicio de mantenimiento industrial para la fabricación y
reparación de piezas mecánicas.
• Por último puedo decir que la elaboración de las cuchillas es un trabajo dónde siempre
está presente la ingeniería ya sea identificando los diferentes tipos de materiales,
conociendo sus propiedades, para que propósito fue hecho, a que tratamiento térmico va
ser sometido, aplicando los conocimientos obtenidos en la materia de tecnología de
materiales, procesos de corte de materiales, diseño y manufactura por computadora,
laboratorio de manufactura, procesos de conformado de materiales entre otras.
Realizando cálculos ya sean complejos o sencillos utilizando principios de trigonometría
y formulas básicas para poder fabricar las piezas y sobre todo es una actividad que está
muy relacionada con mis estudios y que me gusta realizar.
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BIBLIOGRAFÍA
1. Askeland, Donald R., Phulé, Pradeep P. Ciencia e ingeniería de los materiales. Thomson.
4ta. edición. México. 2004
2. Genevro, George W., Heineman, Stephen S. Manual de maquinas herramientas.
Prentice-Hall. 2da. Ed. México.1994.
3. Nadreau, Robert. El torno y la fresadora. G. Gili. 8va. Ed. México, D.F.1984.
4. Smith, Edward H. Manual del ingeniero mecánico. Prentice-Hall. Tomo II, 1ra. Ed.
México. 1998.
5. Timings, R. L. Tecnología de la fabricación, “procesos y materiales del taller”.
Alfaomega. México. 2001
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