TEMA 1

GEOMETRIAS DE UNA HERRAMIENTA MONOCORTANTE DE TORNO

Ángulos y Superficies Principales

1.2 Valor de los ángulos de una herramienta de torno de γ= 90º y en acero rápido, para mecanizar un acero de R=50-60 Kg/m.m2.

Los ángulos de la cuchilla de Cilindrar-Refrentar son:

En un Dibujo de una Operación de Mecanizado Exterior en Torno, dibujar una

herramienta de γ= 90 º a Izquierdas, y otra a Derechas.

Dibujos de las diferentes Herramientas de Torno, con relación al tipo de operación, para la cual han sido diseñadas.

Dibujo de una Herramienta de acanalar ó tronzar, con el valor de sus ángulos.

TEMA 2

TORNO

Acompañado de dibujos, describir las partes principales, de que se compone un torno.

(A)

Bancada: Es la pieza que soporta los esfuerzos de corte y el peso de los demás órganos, puede ser de fundición gris o de acero (aunque son preferibles las de fundición gris), realizada en una sola pieza. Lleva en su parte superior dos guías rectilineas, planas o prismáticas, sobre las que se desliza el cabezal móvil.

A la bancada se le exigen 3 requisitos que son:

- Rigidez.

- Fácil evacuación de las virutas.

- Dimensiones adecuadas para el operario.

(B)

Cabezal motor: Esta formado por una caja generalmente de fundición, atornillada sobre el extremo izquierdo de la bancada. En algunos tornos, el cabezal se funde de una sola pieza con la bancada. Este cabezal contiene el eje principal, en cuyo extremo van los órganos de sujeción y accionamiento de la pieza, a las que imprime un movimiento de giro al recibir el eje a su vez el movimiento del motor a través de los engranajes de reducción, alojados también en el cabezal.

(C)

Husillo: Se denomina husillo al extremo de trabajo del eje principal que sobresale del Cabezal Fijo. El husillo va roscado exteriormente para acoplar fácilmente los platos de sujeción o de arrastre de las piezas.

(D)

Carro: Se compone de tres partes: el carro principal o de bancada, que desliza longitudinalmente sobre guías de ésta; el transversal o de refrentar, móvil sobre guías, perpendicularmente al anterior; finalmente, el portaherramientas, en el que se fija la herramienta, situado en la parte superior de los dos anteriores.

(E)

Cabezal Móvil: Esta montado sobre las guías de la bancada. Puede desplazarse a lo largo de la bancada y fijarse en la posición más conveniente con relación a la pieza a tornear.

Sus misiones más importantes son dos:

Albergar el contrapunto, para sujetar mejor la pieza, cuando se tornea entre puntos.

Contener una broca o escariador cuando se desea taladrar y afinar agujeros.

(F)

Motor

(G)

Polea: Pueden ser trapeciales o planas, la fuerza de arrastre en las trapeciales es mayor que en las planas para la misma sección. Pueden ser abiertas o cruzadas y pueden transmitir movimiento entre ejes paralelos o cruzados. Si son poleas abiertas los ejes tienen el mismo sentido de giro, si son cruzadas tienen distinto sentido de giro.

Hay posibilidad de resbalamiento pues solo pueden transmitir fuerza hasta el limite de rozamiento.

(H)

Correas Trapeciales

(I)

Caja de Cambio de Velocidades de avance: Permite modificar el valor del avance y nos da la posibilidad de realizarlo a mano o automáticamente, además, permite obtener una gran variación de velocidad en la barra de cilindrar y de roscar.

(J)

Palanca del Cambio de Velocidades de Avance: Permite modificar el valor del avance en función de la operación que se esté realizando (desbaste, acabado...).

(K)

Palanca de Inversión del Movimiento de Avance

(L)

Engranajes de Unión entre el Husillo y la caja de cambios: La dirección de giro de cada rueda es contraria a la de la rueda con la que engrana.

Los engranajes pueden ser:

- Cónicos Espirales.

- Cónicos Rectos.

- Cónicos Helicoidales.

- Cilíndrico Rectos.

- Cilíndrico Helicoidales.

- Tornillo sin fin y rueda.

(M)

Palanca del Cambio de Velocidades del Husillo

(N)

Barra de Roscar: El movimiento de la barra de roscar, se transforma en rectilineo y continuo del carro de la bancada, por la acción de dos medias tuercas solidarias con este, que se cierran sobre la barra de roscar a voluntad del operario.

(O)

Palanca de acoplamiento con la barra de roscar: Es la palanca que al accionarla cierra dos medias tuercas sobre la barra de roscar.

(P)

Barra de Cilindrar: Los piñones secundarios de la caja de avances accionan la barra de cilindrar que transmite su movimiento por un tornillo sinfín que puede deslizar por ella en toda su longitud, a una rueda helicoidal en cuyo mismo eje hay otra rueda, engranada con un piñón que, movido por una palanca puede ocupar 3 posiciones.

(Q)

Palanca para la transmisión del movimiento de la barra de Cilindrar al Carro Superior (Carrillo)

(R)

Portaherramientas: Es el lugar donde se montan las herramientas por medio de dispositivos que permiten fijar una o varias herramientas.

(S)

Carro Portaherramientas: Es el carro en el que se fija la herramienta y esta situado en la parte superior del Carro Principal y el Carro Transversal.

(T)

Carro Transversal: Desliza transversalmente al torno sobre guías en forma de cola de milano del carro principal. Este carro se mueve a mano o automáticamente por los mecanismos de accionamiento que lleva el carro principal.

(U)

Puente del Carro

(V)

Volante para el desplazamiento longitudinal del carro

(W)

Barra de transmisión para el mando del embrague de la barra de cilindrar

(X)

Contrapunto: Esta situado en la parte superior del Cabezal Móvil, es de forma alargada y tiene el eje situado en la prolongación del eje principal del cabezal fijo, y constituye el otro apoyo de la pieza que se mecaniza.

(Y)

Volante del Cabezal Móvil: Se usa para girar el husillo del desplazamiento longitudinal del punto por las quias de la bancada.

(Z)

Palanca del embrague a fricción y freno

(A1)

Soporte para engranajes, llamado cabeza de caballo

Cinemática del Torno. A partir del motor describir la transmisión de movimientos, que vemos en las diferentes partes del torno. Acompañar dibujo.

Motor Eléctrico (F), mediante poleas y correas (H y G) transmite el movimiento a la caja principal, al árbol 1 donde se encuentran el embrague para la arrancada (Z), el freno de fricción para parar rápidamente la maquina (Z) y un tren de engranajes fijos transmiten el movimiento al árbol donde se encuentran cuatro engranajes conducidos, deslizables por un eje y dos engranajes conductores deslizables por otro eje, por mediación de los cuales se transmite el movimiento al eje principal, donde se alojan dos engranajes fijos, a partir del eje principal podemos transmitir el movimiento a la caja de pasos y avances mediante un sistema correa-polea o mediante el sistema de engranajes (L), según convenga, puesto que con el de Correa-Polea no se pueden hacer roscas y con el de engranajes si, y mediante la Barra de Cigüeñal o el Husillo de Roscar permito que el movimiento de la caja de pasos y avances llegue al Delantal, que permite movimientos automáticos de los carros.

TEMA 3

FIJACION DE HERRAMIENTA EN TORNO. INSPECCION DE PIEZAS. OPERACIONES EN TORNO. PLATO DE SUJECCION.

Fijación y reglaje de Herramienta en torno. Consideraciones.

Generalmente se refrentan las superficies transversales de la barra a trabajar.

La fijación de la herramienta debe realizarse de manera que la distancia que sobresalga del portaherramientas sea la mínima posible, con el fin de evitar que ésta pueda dañarse.

Se tiene que comprobar que la altura de la herramienta es la correcta acercando esta al contrapunto y observando que no esta ni por debajo ni por encima de la punta de este.

La herramienta puede actuar perpendicular u oblicua. La posición perpendicular se usa cuando interesa obtener una esquina de canto vivo, en ángulo recto; entonces el ángulo de posición vale 90º resultando máxima la presión sobre el eje de la pieza. Cuando actúa oblicuamente se favorece el cilindrado, pues la presión sobre el eje es menor y en dirección del avance, mayor. Viruta de menor espesor y mayor anchura.

3.2 Tipo de centrado que se realizan en las piezas que se mecanizan en torno. Brocas de centrar normalizadas.

La sujeción de las piezas en el torno puede realizarse por cinco procedimientos:

Entre puntos.

Con plato de garras.

Con pinzas.

Con mandrinos auxiliares.

Por medio de plato plano y escuadras.

a) Montaje Entre Puntos:

Con este procedimiento, que se utiliza exclusivamente para trabajos exteriores, se monta la pieza apoyándola entre el punto y el contrapunto. Naturalmente, como operación previa habrá que trazar y marcar en las caras opuestas de la pieza los huecos o puntos en que se han de alojar las puntas de los puntos del torno.

El trazado se puede realizar con un gramil, con el que se hacen dos trazos que se cruzan en la cara de la pieza. A continuación se marca el punto con una taladradora, utilizando una broca especial de conicidad igual a la de los puntos del torno.

A continuación se muestra las dimensiones que debe tener el punto de centrado según el diámetro de la pieza, lo cual nos indica el tipo de broca que tendremos que emplear para el centrado.

Como la pieza montada entre puntos no girara en cuanto sea atacada por la herramienta, es preciso emplear platos y perros de arrastre para obligar a la pieza a girar con la velocidad prevista en el trabajo.

Cuando se tornean piezas muy largas con relación a su diámetro se corre el peligro de que flexen por su peso o por la fuerza de corte producida por la herramienta. En este caso se emplean para sostener la pieza dispositivos de apoyo denominados lunetas, de las que se emplean 2 clases, las Lunetas Fijas y las Lunetas Móviles.

Para poder trabajar entre dos puntos o entre plato y punto necesitamos realizar unos agujeros cónicos en las caras de la pieza para poder fijar la pieza al punto y al contrapunto. Los agujeros los realizaremos mediante el torno y una broca. Se sustituye el contrapunto por una broca y hacemos girar a la pieza a la vez que aproximamos la broca. Con brocas se pueden realizar dos tipos de centros, normales y protegidos. Los protegidos tienen una salida de 120º y los bordes no afectan al acoplamiento de la pieza.

Montaje con Platos de Garras:

Se utiliza este sistema preferentemente para trabajos de cilindrado y roscado interior. El plato de garras roscado en el eje del torno, mantiene la pieza sujeta entre sus tres o cuatro mordazas.

Montaje con Pinzas:

Las pinzas son casquillos rasgados longitudinalmente en parte y de forma exterior ligeramente cónica, cuyo diámetro interior es muy poco mayor que el de la barra que se trata de mecanizar.

Montaje con Mandrinos Auxiliares:

También se emplean mandrinos como soportes de piezas huecas. El diámetro interior de estas ha de ser igual al del exterior del mandrino, pues deben ajustar ambas piezas perfectamente. Una vez encajada la pieza en el mandrino se monta esta entre puntos o se sujeta con el plato de garras.

Montaje con plato y escuadras:

Cuando se han de mecanizar piezas de forma irregular que no es posible sujetar en 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.

3.3 Defectos en la operación de centrado.

En la operación de centrado pueden sucederse diversos defectos o errores que nos pueden provocar un deficiente mecanizado de la pieza, puesto que su eje no coincide con la línea que une el eje principal con la punta del contrapunto o su giro no es concéntrico.

Puede ocurrir una gran cantidad de defectos en la operación de centrado, pero aquí solo se van a mencionar algunos de estos.

- Colocación de la pieza en la garra sin habernos preocupado de realizar los centros en ambas

caras para garantizar su giro concéntrico alrededor de la línea que une el eje principal y el contrapunto.

- Colocación de una pieza extremadamente larga sin utilizar lunetas que garanticen que no se producirá el flexado de la pieza.

- Colocar la pieza en el plato de garras sin el contrapunto.

- No apretar lo suficiente la pieza en el plato de garras.

- Una vez colocada la pieza en el plato de garras y una vez colocado el contrapunto, no comprobar el giro continuo del contrapunto.

Verificación del giro concéntrico ¿Qué debemos tener en cuenta para que una pieza gire concéntrica, y por qué?.

Para que una pieza gire concéntrica en el banco del torno debemos tener en cuenta los siguientes puntos:

Controlaremos el exceso de material con el calibre y apretaremos la pieza en el plato de tal forma que sobresalga poca longitud y refrentaremos esa cara para dejarla perpendicular al eje de giro.

Después, sin mover la pieza, centramos esta superficie con una broca de conicidad adecuada.

Sacamos la pieza y verificamos su longitud para cercionarnos de que no nos hemos pasado de cota longitudinal.

En función de las longitudes medidas refrentamos la otra cara de la pieza.

5. Sacamos la pieza y medimos con el calibre.

6. La metemos y después de refrentar manualmente hasta la cota que queremos, centramos la segunda cara con la misma broca que hicimos el primer centrado.

7. Sujetamos la pieza entre plato y punto, y si hemos realizado los pasos correctamente la pieza debería girar concéntricamente a la línea que une el eje principal y la punta del contrapunto.

8. Comprobamos que la pieza esta bien sujeta en el plato y que el contrapunto gira continuamente (sin saltos).

9. Cilindramos una longitud media de 10 mm con una profundidad de pasada entre 1,5 y 2 mm, si la pieza lo permite.

10. En la zona donde hemos realizado este ultimo mecanizado será donde apretemos la pieza en el plato ya que esto nos garantizara que las grapas estarán todas a la misma distancia del eje de la herramienta, que si esta bien centrada coincidirá con el eje del eje principal. Una vez la tenemos alojada en las grapas no debemos apretarlas mucho y dejar que la pieza tenga algo de holgura para meter el contrapunto y con este apretar la pieza contra las grapas que harán tope con el reborde creado por nuestro último mecanizado. Después de asegurar el contrapunto apretamos las grapas contra la pieza con fuerza.

Sujeción de piezas al aire ¿Qué tipo de piezas ha de sujetarse al aire?.

La sujeción de piezas al aire se realiza en piezas de gran diámetro y poca longitud o piezas que son difíciles de fijar en dos puntos.

Consiste en sujetar la pieza en el plato sin el contrapunto, quedando esta sujeta por un solo punto y flotando el resto (zona a mecanizar) en el aire.

Sujeción entre plato y punto ¿Cuales han de sujetarse de esa forma?.

La sujeción entre plato y punto se realiza en todas aquellas piezas de gran longitud y cuyos diámetros lo permitan.

Consiste en sujetar la pieza por un extremo con el plato y por el otro con el contrapunto, quedando esta firme en ambos extremos.

3.7 Sujeción entre puntos ¿Cuando debemos hacer una fijación entre puntos?.

Este procedimiento se utiliza exclusivamente para trabajos exteriores, se monta la pieza apoyándola entre el punto y contrapunto. Naturalmente, como operación previa habrá que trazar y marcar en las caras opuestas de la pieza los huecos o puntos en que se han de alojar las puntas de los puntos del torno.

Sujeción de pieza con luneta. ¿Qué piezas deberán sujetarse de esta forma?.

Cuando se tornean piezas muy largas con relación a su diámetro se corre el peligro de que flexen por su peso o por la fuerza de corte producida por la herramienta. Por ello, se emplean para sostener la pieza dispositivos de apoyo denominados lunetas.

3.9 Sujeción de piezas irregulares, con platos de garras independientes.

Los platos de garras independiente son generalmente de cuatro mordazas y se aprietan cada una independientemente, esto nos permite el centrar la pieza mucho mejor si esta es irregular puesto que podemos centrarla con referencia al contrapunto.

Operaciones de mecanizado, que se pueden realizar en torno.

Las operaciones que fundamentalmente se realizan en el torno son:

Cilindrado

El cilindrado consiste en mecanizar un cilindro recto de longitud y diámetro determinado. Una vez iniciado el corte con la profundidad y el avance deseado, la herramienta, desplazándose automáticamente, realiza el trabajo sin dificultad. En general se dan dos clases de pasadas. Una o varias de Desbaste para dejar la pieza a la cota deseada y una pasada de Acabado para alisar la superficie.

Mandrinado

El mandrinado consiste en agrandar un agujero. Se realiza generalmente con las piezas sujetas con los platos de garras.

Refrentado

Consiste en mecanizar una superficie plana perpendicular al eje de giro. Para ello, la herramienta no tiene avance sino únicamente movimiento de profundidad de pasada.

Roscado

El roscado se realiza con velocidades de avance mucho mayores en relación con la velocidad de la pieza, con lo que la herramienta marca una hélice que constituirá la rosca. El paso de la hélice, o sea, la rosca, se fija variando la relación de velocidades entre el eje principal, que hace girar la pieza y el eje de roscar que mueve el carro, lo que se consigue variando la relación de velocidades entre el eje del torno y avance, combinando las ruedas intermedias de la lira o con la caja Norton. Pueden realizarse roscas exteriores o roscas interiores.

Ranurado

Consiste en abrir ranuras en las piezas. Si estas son estrechas, se realizan con una herramienta de la anchura de la ranura, pero si son anchas habrá que darle a la herramienta el movimiento de avance necesario.

Taladrado y Escariado

El taladrado o escariado se realiza fijando brocas o escariadores de diámetro apropiado en el cabezal móvil en lugar del contrapunto.

Moleteado

Consiste esta operación en imprimir en la superficie de la pieza un grabado, por medio de una herramienta especial denominada moleta, provista de una ruleta que lleva en su superficie el grabado deseado y que se aplica fuertemente sobre la pieza a moletear.

Torneado Cónico

El torneado cónico tiene por objeto obtener troncos de conos, en lugar de cilindros, que es la pieza mas corriente obtenible en el torno. El torneado cónico se puede realizar por tres procedimientos:

Torneado Cónico por inclinación del carro portaherramienta

Se realiza colocando este frente a la pieza y haciéndolo girar un ángulo son respecto al eje del torno, igual a la mitad del ángulo del cono. A continuación se realiza el mecanizado dando el avance con el carrillo portaherramientas.

Torneado Cónico por desplazamiento del Contrapunto

Se consigue desplazando este del eje del torno una longitud igual a:

e = D - d / 2

siendo D el diámetro de la base mayor y d el diámetro de la base menor.

El torneado cónico utilizando dispositivo copiador

Se realiza en tornos que están dotados de un dispositivo para reproducir un perfil cualquiera de una pieza de revolución.

Tronzado

Es el seccionamiento de la barra o más generalmente de la pieza una vez terminada, utilizando la herramienta de ranurar hasta que la pieza se parte.

artes de que se compone un plato de 3 Grapas.

Un plato de 3 grapas se compone de un Piñón Cónico de Accionamiento, de un Dentado Cónico, de un Dentado Espiral y las Mordazas.

TEMA 4

ESTADO SUPERFICIAL DE LA PIEZA

¿Cuál es la causa de las irregularidades, en la superficie de una pieza mecanizada?

Las causas de las irregularidades en la Superficie de una pieza mecanizada pueden ser varias, aquí se va a intentar nombrar algunas de ellas.

- Un mal centrado de la pieza en el torno. Puesto que un giro de la pieza que no sea concéntrico provocara un mecanizado irregular en la superficie de la pieza a mecanizar.

- Tener la herramienta sin afilar antes de realizar un acabado, esto provocara un acabado superficial muy deficiente y puede producirnos irregularidades en la superficie de la pieza, ya que en el acabado esta gira a gran velocidad.

- No tener la pieza bien agarrada en el plato de garras provocara que la pieza se mueva mientras mecanizamos y la herramienta provocara todo tipo de deformaciones en la pieza ya que esta se mueve cuando la herramienta intenta mecanizarla.

- No tener el contrapunto metido en una pieza que lo necesita por sus dimensiones dará lugar a que la herramienta pueda doblar la pieza, puesto que esta no esta apoyada en uno de sus extremos, y pueda llegar a romperla.

- La herramienta no esta a la altura correcta. Si la herramienta no esta a la altura de la punta del contrapunto no mecanizara bien y nos provocara irregularidades.

- No apretar bien la herramienta en el portaherramientas. Dará como resultado que la herramienta tienda a irse hacia atrás cuando la acerquemos a la pieza para mecanizarla, provocando irregularidades.

- Si al realizar un mecanizado exterior la herramienta no esta perpendicular al eje de giro de la pieza provocara un mecanizado deficiente e irregular.

¿Cuáles son los factores que contribuyen a la calidad de un trabajo superficial?

Vamos a citar algunos factores que nos ayudaran a lograr un mejor trabajo superficial:

- Tener la Herramienta de trabajo bien afilada.

- Comprobar la altura de la pieza en el portaherramientas con el contrapunto, viendo que esta coincide con la punta del contrapunto.

- Comprobar que la herramienta esta perpendicular a la línea que une el eje principal con el contrapunto. Acercando la herramienta a una de las grapas hasta que se empañe el filo.

- Una vez logrado todo lo anterior, apretamos la herramienta fuertemente al portaherramientas.

- Preparamos la pieza de manera que quede centrada y que su eje de giro sea concéntrico.

- Asegurarnos que usamos las velocidades y avances correctos para la operación que vayamos a realizar.

- En desbaste, asegurarnos que la pieza está bien apretada en el plato de garras.

- En acabado, no apretar tan fuertemente como en el desbastado, y colocar un papel para que las grapas no nos dañen la superficie acabada sobre la que apretamos.

- Realizar un lijado superficial sobre la superficie acabada si la cota de la pieza lo permite.

Concepto de Rugosidad.

Supongamos un perfil fuertemente aumentado, de una superficie obtenida con un procedimiento cualquiera de mecanizado.

La Rugosidad esta representada por las irregularidades de superficie, espaciadas con mas o menos finura, es decir, por los surcos producidos por el filo de la herramienta o por los granos abrasivos, así como por el avance de la maquina útil. Esta rugosidad puede ser considerada como superpuesta en una superficie “ondulada”.

El Sentido de la Rugosidad es la dirección u orientación que tienen las estrías, o sea, el perfil predominante de la superficie.

El ancho de la rugosidad es la separación máxima admisible entre dos surcos contiguos del perfil dominante de la superficie.

Posible rugosidad en la superficie de una pieza, la rugosidad no la percibe el ojo humano.

4.4 Concepto de ondulación.

La Ondulación se refiere a las irregularidades de superficie que tienen mayor espaciado que la rugosidad, y pueden provenir de desviaciones de la maquina, de la pieza, o de vibraciones, etc.

Signos para definir las calidades superficiales, de los elementos mecánicos.

TEMA 5

FENOMENOS QUE OCURREN EN EL PROCESO DE CORTE DE LOS METALES

Corte y Formación de Viruta.

El arranque de viruta se produce por cortadura, por arranque directo (tracción) y por fluencia.

La Viruta se forma al penetrar en un material la parte activa de una herramienta (filo). El material de la pieza es empujado por la herramienta formando un recalcado del material delante del filo de la herramienta; a continuación se forma una grieta que va avanzando hasta que se produce el seccionamiento o el corte de una pequeña porción de viruta. Esta porción de viruta se desliza hacia arriba sobre la superficie de desprendimiento de la herramienta. Estos elementos infinitesimales a medida que se alejan van enfriándose hasta alcanzar la temperatura de temple y dejan de deslizar.

La viruta esta formada por elementos análogos con superficie de separación.

Cada elemento esta formado por material comprimido que se desliza sobre el anterior, se deforma por compresión y fluye.

La herramienta supera la resistencia a la cizalladura y el elemento se suelta.

Esas divisiones de espesor infinitesimal se deslizan con un ángulo de cizalladura que depende de:

- Material

- Condiciones de Corte

Según esto las virutas están compuestas por pequeñas porciones o elementos de viruta, que, en virtud del movimiento del filo de la herramienta, se van corriendo unas sobre otras en forma de laminillas y que según sea la naturaleza del material de las piezas quedan más o menos firmemente unidas entre si.

El espesor real de la viruta (dt) es mayor que el espesor que le correspondería por su profundidad (d). Se designa como factor de recalcado (λ), la relación entre el espesor real de la viruta (dt) y el espesor que le correspondería por su profundidad (d).

λ = dt / d

Para el corte de la viruta es de especial importancia la influencia del ángulo bajo el cual se cizallan las pequeñas porciones de virutas. Este ángulo se determina del siguiente modo:

x = dt / cos (∅ - γ) = d / sen ∅

λ = dt /d = cos (∅ - γ) / sen ∅

cos (∅ - γ) = λ x sen ∅ = cos ∅ cos γ + sen ∅ sen γ

λ = cos ∅ cos γ + sen ∅ sen γ / sen ∅ = cotg ∅ cos γ + sen γ

tg ∅ = cos γ / λ - sen γ

donde:

x = Longitud del plano de cizalladura

∅ = Angulo de zizallamiento

γ = Angulo de Desprendimiento

λ = Factor de Recalcado

Fuerzas Producidas en el proceso de corte de los metales.

El arranque de material en el mecanizado exige aplicar a las herramientas una fuerza que se denomina fuerza de corte.

La fuerza total que es preciso aplicar a la herramienta para el arranque del material es igual y de sentido contrario a la reacción del material sobre la herramienta. Esta reacción F puede suponerse como la resultante de tres fuerzas que serán:

Componente A

Fuerza axial que se opone al avance de la herramienta. Absorbe poca potencia ya que la velocidad de desplazamiento de la herramienta es muy pequeña con relación a la velocidad de la pieza.

Componente R

Fuerza radial que se opone a la penetración de la herramienta.

Componente T

Fuerza tangencial que se opone al corte. Es la que absorbe mas potencia.

Concepto de Fuerzas Especificas de Corte.

La fuerza total de corte puede valorarse por la expresión siguiente:

F = K x S o bien F = K x P x a

Siendo:

S = Sección de Viruta

A = Avance
P = Profundidad

Donde K es un coeficiente llamado Fuerza Especifica de Corte, que puede considerarse como la fuerza de corte por unidad de sección de viruta cortada.

La fuerza especifica de corte K depende de varios factores:

El material a mecanizar

El valor de K esta entre 3,5 y 5,5 veces la resistencia a la tracción de dicho material.

De los ángulos de Corte de la herramienta

Los ángulos influyen en la fuerza especifica de corte. Así cuanto mayor es el ángulo de desprendimiento (γ) menor es la fuerza especifica de corte y a medida que el ángulo de posición o ataque x aumenta, la fuerza axial (A) aumenta, la fuerza radial (R) disminuye y la fuerza tangencial (T) disminuye.

K = 76 + 4,15 R - 0,03 γ (R + 15)

De la Sección de la Viruta Cortada

La fuerza especifica de corte, en general, disminuye cuando la sección aumenta.

Formación del filo recrecido ¿Porque se produce?. Ventajas e inconvenientes.

El filo recrecido produce el desgaste de la herramienta provocado por el continuo deslizamiento del material por la superficie de incidencia o de desprendimiento. Esto se materializa en la superficie de incidencia en forma de labio, disminuyendo la superficie de desprendimiento y llegando a romper la herramienta.

La formación del filo recrecido puede ser por:

Una baja velocidad de corte, una geometría de corte negativa o uso de material blando, como ciertos aceros inoxidables y aluminio puro.

Inconvenientes que genera:

Provoca un acabado superficial deficiente y puede provocar la rotura del filo de corte cuando se arranca este filo.

Posibles soluciones:

Puede prevenir este fenómeno el aumentar la velocidad de corte, seleccionar una geometría positiva o incrementar la velocidad de corte en grandes proporciones aplicando grandes cantidades de refrigerante.

Tipos de desgaste, en la superficie de las herramientas.

Se llama desgaste a la aparición de erosiones en el filo. Las causas del desgaste son la fricción y la influencia de la temperatura. La fricción se establece entre la viruta y la llamada superficie de viruta de la herramienta (hombro) y entre la superficie de incidencia y la pieza. El material cortante puede ablandarse a altas temperaturas por lo que se acelera su desgaste. Existen los siguientes tipos de desgaste: desgaste de la superficie de incidencia, desgaste del hombro, redondeamiento y socavaco. Además del desgaste el filo puede llegar a romperse.

Consecuencias del desgaste: los filos romos penetran difícilmente en el material. La temperatura aumenta con ello y actúa, en círculo vicioso, aumentando más el desgaste. La superficie exterior de la pieza resulta áspera. A causa del desgaste de la superficie de incidencia disminuye la profundidad de la viruta.

TEMA 6

PARAMETROS FUNDAMENTALES PARA LA MECANIZACIÓN EN MAQUINAS- HERRAMIENTA

Concepto de Velocidad de Corte.

La velocidad de corte es la velocidad con que la herramienta corta la viruta en m / min.

El movimiento puede ser:

- Movimiento Rectilineo: Este a su vez puede ser: Uniforme (movimiento entre rueda y cremallera) o no uniforme (biela - manivela, barra - colisa).

Para el movimiento rectilineo uniforme la velocidad de corte será:

S = recorrido del filo en m

v = S / t donde

t = tiempo en minutos.

En el caso de movimiento rectilineo no uniforme, la velocidad de corte considerada será la

velocidad media.

- Movimiento Circunferencial: Cuando el corte se produce por giro de la pieza (torno) o de la herramienta (fresadora), la velocidad de corte se determina en función del diámetro de la pieza o de la herramienta.

Π x D x N D = diámetro en mm de pieza o herramienta.

v = ----------------- donde

1000 N = Velocidad de giro en (r.p.m.).

6.2 Parámetros que influyen en la elección de la velocidad de corte.

Debemos escoger la velocidad de corte más adecuada para cada caso.

Para la determinación de la velocidad de corte influyen generalmente las siguientes circunstancias:

- Material de la pieza: los materiales duros generan en el arranque de viruta más calor que los blandos, por lo que se deben trabajar con velocidad de corte más reducida.

- Material de la cuchilla: El material duro suporta más calor que los acero rápidos y permite por esta razón el empleo de velocidades de corte mayores.

- Sección de viruta: cuando se tornea con virutas pequeñas la velocidad de corte puede ser mayor que cuando las virutas son gruesas, ya que las grandes secciones de viruta desarrollan más calor que las pequeñas.

- Refrigeración: con una buena refrigeración se puede emplear una velocidad de corte mayor que torneando en seco.

- Tipo de construcción de máquina: una máquina robusta puede soportar velocidades de corte más altas que otra de construcción más ligera. Aunque muchas piezas por su forma y volumen sólo admiten velocidades lentas.

Cuadro práctico para la elección de la velocidad de corte, cuando se mecaniza con herramientas de:

a) Acero Rápido.

b) Metal duro.

Criterios para la elección del avance, en el proceso de mecanizado.

El avance nos marca el desplazamiento lateral de la herramienta por cada revolución o carrera. Se mide en mm / vuelta o m / carrera.

Para la elección del avance debemos tener en cuenta el diámetro de la herramienta, el tipo de operación y tipo de trabajo.

Potencias consumidas en el proceso de corte.

La potencia necesaria para el corte la descomponemos en la dirección de las tres fuerzas y nos quedará:

P = PT + PR + PA

donde PT = T x VT; PR = R x VR; PA = A x VA

Pero como la fuerza R de penetración es estática VR = 0, no consume energía y la velocidad VA es muy pequeña con relación a la velocidad VT siendo la fuerza axial A = 1/5 T, luego la potencia absorbida por el avance puede ser asumida como pérdida en el rendimiento de la maquina, la potencia necesaria para el corte será debida sustancialmente a la fuerza tangencial y a la velocidad tangencial.

P = T VT

PCORTE = FCORTE x VCORTE

FCORTE = KS x SV = KS x a x P

PCORTE = KS x a x P x VCORTE / 60

La potencia de la maquina será:

Pmaq = KS x a x P x VCORTE / 60 ϕ

ϕ = Rendimiento de la maquina.

Aprovechamiento económico del torno.

Citaremos algunos estudios de diferentes autores sobre la velocidad de corte y los factores que en ella intervienen, y que nos ayudaran a sacar mayor partido del torno y de las herramientas.

Tailor

Descubrió que para unas condiciones de avance, velocidad y profundidad que él consideraba optimas, la duración de la herramienta era constante.

Dedujo que la velocidad es la característica funcional que mayor importancia tiene en la duración de la herramienta y la que menor importancia tiene es la profundidad.

Denis

Determino que partiendo de valores bajos de velocidad, a medida que aumenta esta aumenta la duración de la herramienta y el caudal de la viruta, “Q” arrancado entre dos afilados consecutivos. Debido a la separación que experimenta la viruta del filo con el incremento de velocidad.

Al rebasar una velocidad que pudiéramos denominar critica, la duración del afilado disminuye rápidamente, por elevarse la temperatura de la herramienta hasta reblandecer el filo. La duración del filo, el caudal y la producción de viruta son máximos para dicha velocidad critica.

La velocidad critica y, por tanto, la producción máxima de viruta crece a medida que aumenta la resistencia del material, hasta un cierto limite.

Se llama velocidad de corte económica aquella velocidad mediante la cual con el menor costo se consigue la mayor cantidad de virutas.

En una pieza diseñada por vosotros (Hacer un croquis de la pieza con cotas, acabados

superficiales, y de un acero al carbono), y teniendo un torno de 5 C.V; calcular:

Siendo el proceso de desbaste, y trabajando con herramienta de Acero Rápido:

• Elegir avance y profundidad de corte

• Elegir Velocidad de Corte

• Calcular la potencia consumida (Esta no debe superar la potencia de la maquina herramienta).

TEMA 7

CONOS

Croquizar un cono cualquiera, con medidas y definir.

Concepto de Conicidad

Se define como la relación entre la diferencia de los diámetros de sus bases y la longitud, o sea:

c = ( D - d ) / L

D = Diámetro Mayor

d = Diámetro menor

L = Longitud del Cono

Concepto de Inclinación

Se define como la relación entre la diferencia de los radios de las bases y la longitud, o sea:

i = ( R - r ) / L = ( D - d ) / 2L

R = Radio Mayor

r = Radio Menor

L = Longitud del Cono

Calcular la conicidad, inclinación y ángulo de ajuste para su mecanización en el torno.

¿Para que sirven los conos en las maquinas - herramientas, y cuales son los mas utilizados en aquellas?

Ejemplos de aplicaciones de los conos en las máquinas herramientas:

- Avellanado protector para taladros de centrado

- Cono de válvula, enlaces en vástagos de embolo

- Cono del husillo de fresar DIN 209, fresas DIN 2080

- Cabezas de husillo y bridas sujeción en construcción de maquinas - herramientas

- Extremo inferior de pivotes verticales, acoplamientos a fricción, elementos de maquina fácilmente desmontables por solicitación normal al eje y por rotación

- Conos de grifería, pernos de cruceta para locomotoras

- Pernos de acoplamiento, cajas de cojinete ajustables, elementos de maquinas sometidas a esfuerzos transversales a su eje, a torsión y longitudinalmente

- Mangos de herramienta y conos de acoplamiento en los husillos de las máquinas herramienta

- Taladros de los escariadores y avellanadores

- Pasadores cónicos y núcleos de roscas cónicas

Ejemplos de los mas utilizados:

- Conos del contrapunto tanto el de punta como el de anclaje.

- Cono de la herramienta de centrado

- El ajuste cónico del embolo de una bomba

- Taladros de los escariadores y avellanadores

Parámetros más importantes a tener en cuenta en la mecanización de los conos.

Antes de mecanizar un cono hay que calcular todas sus dimensiones. Se comenzar por la conicidad o los dos diámetros en los que esta limitado el cono y con este dato calcularemos el resto de las dimensiones mediante las fórmulas de conicidad, inclinación y ángulo de ajuste.

Una vez conocidas las dimensiones del cono comenzamos su mecanizado a partir de un cilindro que habremos desbastado hasta que sea 3mm. mayor que el diámetro máximos. Lo primero que haremos será colocar el carro portaherramientas con el ángulo de ajuste correspondiente al cono a mecanizar. Comenzaremos a mecanizar dando 4 pasadas de 0,5 cada una y comprobando entre cada pasada que la diferencia de los dos diámetros del cono se mantiene constante y proporcional para garantizar que en el mecanizado se produzca un rebaje proporcional en el diámetro grande cuando estemos mecanizando el diámetro pequeño.

Posteriormente seguiremos mecanizando con pasadas de 0,2 en regimen de acabado hasta que el diámetro menor este en cota.

Principalmente deberemos observar con mas atención: el ángulo del carro portaherramientas, la diferencia entre los diámetros del cono, que nos confirmara si el ángulo es correcto o no. Realizaremos el avance de la herramienta de forma manual.

Conos normalizados para herramienta DIN 228 y DIN 254.

TEMA 8

ROSCAS - CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Sobre el dibujo de un cilindro, en cuya periferia se desarrolla una hélice, definir:

Hélice.

Si se arrolla sobre un cilindro un triángulo rectángulo de papel, queda constituida sobre aquel una hélice o línea helicoidal. (representado con la “b” en el dibujo anterior).

Paso de Hélice.

Vendrá dado por la altura del triángulo rectángulo con el cual la construimos. (representado por la “h” en el dibujo anterior).

Inclinación de la Hélice.

La inclinación de la hélice vendrá dada por el ángulo del triángulo rectángulo con el cual la construimos. (representado por la “α” en el dibujo anterior).

8.4 Sobre el dibujo de una rosca triangular, croquizar:

a) Diámetro Exterior

b) Diámetro Medio

c) Diámetro de Fondo

d) Angulo del Perfil

e) Angulo de Inclinación

D: diámetro exterior

dm: diámetro medio

D1: diámetro de fondo

Tipos de Roscas mas corrientes en función del perfil (Acompañar dibujo de cada una).

Perfiles de Roscas:

Rosca aguda o de Filete Triangular

Rosca Trapecial

Rosca de Sierra

Rosca de Filete Redondo

Rosca de Filete Cuadrado

Rosca Aguda o de Filete triangular:

Es la mas usada y existen distintos tipos que están normalizados y se distinguen principalmente en el ángulo del perfil.

Rosca Trapecial:

Esta rosca se presta bien para tornillos de movimiento. El ángulo del perfil es de 30º.

Rosca de Sierra

Este tipo de rosca se emplea en el caso de fuertes presiones unilaterales, como, por ejemplo en los husillos de presión de prensas. El flanco activo tiene una inclinación de 3º y el dorso que no trabaja una inclinación de 30º.

Rosca de Filete Redondo

En virtud de su perfil redondeado resulta esta rosca poco sensible a deterioros. Se emplea para husillos de válvula, acoplamientos ferroviarios, roscas de mangueras, etc.…

Rosca de filete cuadrado

Es la más simple de todas y carece de ángulo de perfil.

8.6 ¿Qué es una rosca de derechas y una rosca de izquierdas? (Acompañar dibujo).

En una rosca a derechas el filete sube hacia la derecha cuando se tiene el tornillo en posición vertical. Para atornillar un tornillo o tuerca con rosca a derechas girara en el sentido de las agujas del reloj.

En las roscas a izquierdas sube el filete hacia la izquierda cuando se tiene el tornillo en posición vertical. En este caso, para atornillar una tuerca o un tornillo a izquierdas tendrá que girarse en sentido contrario al de las agujas del reloj.

8.7 ¿Qué es una rosca de varias entradas, y para que se utilizan? (Acompañar dibujo).

Una rosca con varias entradas es una rosca con varios filetes.

La rosca de un solo filete tiene un solo principio de rosca y se emplea de modo predominante. La de dos filetes tiene dos entradas o arranques de rosca. Se forma tallando entre dos espiras, bastante separadas, de una rosca de un solo filete, un segundo filete intermedio. Una rosca de tres filetes tiene tres entradas, y así sucesivamente. Las roscas de varios filetes se hacen necesarias cuando con un corto giro se quiere obtener un gran avance en dirección axial, como ocurre, por ejemplo, en las prensas de husillo o también las roscas en las plumas estilográficas.

Roscas triangulares más comunes (Fotocopias de las normas, de las siguientes roscas. Métricas - Whitworth - Whitworth tubo ó Rosca Gas - Rosca HNC).

Rosca Métrica

El ángulo de los flancos vale 60º. En las roscas de perno la base de la rosca es redondeada para evitar el efecto de entalladura. La Rosca Métrica esta internacionalmente adoptada.

Rosca Whitworth

El ángulo de los flancos es de 55º. En los países que utilizan el sistema métrico decimal no se emplea ya la rosca Whitworth. Conserva su campo de aplicación como rosca de tubería.

Rosca Whitworth tubo

Hablamos de ellas en el siguiente apartado.

¿Por qué se caracterizan las roscas Whitworth de tubo ó gas, y para qué se utilizan?.

Se utilizan para roscas de tubos, accesorios y bridas roscadas. Tiene un ángulo de los flancos de 55º y un paso menor. Las roscas para tubo no tienen juego en las puntas cuando se persigue la estanqueidad. El diámetro nominal no se refiere al diámetro exterior de la rosca, sino al diámetro interior del tubo.

TEMA 9

CONSTRUCCION DE ROSCAS EN EL TORNO - HERRAMIENTAS DE ROSCAR

Factores que influyen en la elaboración de una herramienta de roscar.

Para la elaboración de una herramienta de roscar lo primero que tenemos que tener en cuenta es que tipo de rosca queremos tornear, y por tanto se deben tener en cuenta los siguientes datos:

P = Paso de rosca

d = diámetro del fondo de rosca

α = ángulo de inclinación de la hélice

Tgα = P / Π d (Con esta formula hayamos el ángulo de inclinación de la hélice)

Ángulos de inclinación en las caras de incidencia de una herramienta de roscar. ¿Qué parámetros influyen en la elaboración de dichos ángulos?

¿Qué perfil debe tener la cara de ataque?

Debe ser un perfil capaz de copiar en la pieza el tipo de rosca que queremos conseguir, rosca métrica, rosca whitworth, etc. y también debemos tener en cuenta si queremos una rosca a izquierdas o a derechas, por ejemplo:

Ejemplo practico. Dibujo de los perfiles de ataque de una herramienta de roscar Métrica, y otra Witworth.

Métrica

Whitworth

TEMA 10

ROSCADO EN TORNO HORIZONTAL

Preparación del torno para que se produzca el paso adecuado, en el roscado. Tren de ruedas.

Para que se produzca el paso adecuado en la elaboración de la rosca debemos conocer primero el tipo de rosca que vamos a mecanizar. Posteriormente consultaremos la tabla de la norma de la rosca que vamos a mecanizar de donde sacaremos el paso y el diámetro exterior. Para la elección del tren de ruedas deberemos tener en cuenta el dato del paso, con el que acudiremos a la tabla que se encuentra en el torno. Allí se nos indicará el juego de engranajes que tenemos que montar en función del paso y también nos informará del avance que requiere la rosca que tiene ese paso. Así pues el juego de engranajes nos vendrá indicado de la siguiente manera:

X / Y

Donde X será el engranaje superior e Y el engranaje inferior, como se muestra en el gráfico:

El engranaje que se coloca en la lira tenemos que buscarlo nosotros a base de probar, de manera que los engranajes X e Y queden bien engranados y con un poco de juego al engranaje colocado en la lira.

Parámetros a tener en cuenta a la hora de colocar la herramienta de roscar en la torreta. (Acompañar dibujos).

Colocar la herramienta de roscar en el porta y este en la torreta portaherramientas, apretarlo todo fuertemente y comprobar su altura con el contrapunto como referencia.

Con una plantilla que tenga el mismo ángulo que la herramienta de roscar, colocamos la plantilla paralela al plato de grapas y la herramienta de roscar paralela a la plantilla haciendo coincidir el ángulo de la plantilla con el ángulo de la herramienta. Una vez conseguido esto, apretamos fuertemente la torreta portaherramientas y listo para mecanizar.

Datos a tener en cuenta durante el proceso de roscado.

Una vez colocada correctamente la herramienta de roscar ya podemos proceder al roscado:

Colocamos el avance adecuado para la rosca a mecanizar y una velocidad de 125 r.p.m.

Movemos el carro transversal hasta que toque con la pieza para ir controlando la profundidad de la rosca. A esta primera medida la identificaremos como X.

Desplazamos el carro principal hasta un lugar donde podamos meter la profundidad de pasada.

Metemos el valor de X y añadimos 0,1 de profundidad, embragamos y arrancamos el torno.

Una vez hemos llegado al desahogo, frenamos y sacamos la herramienta, arrancamos el torno en sentido contrario y metemos otro 0,1 de profundidad, así hasta que hallamos metido un milímetro de profundidad, después meteremos de 0,2 en 0,2 hasta el final.

La ultima pasada la damos a 240 r.p.m, y luego damos otra con la misma medida y un poco mas de profundidad con el fin de eliminar posibles rebabas, luego limamos y cepillamos.

10.4 Roscas defectuosas.

Aunque tuerca y tornillo atornillen entre sí, no se podrá asegurar que ajusten correctamente. Lo que sí es prueba de buen ajuste es que los flancos se adapten bien. Para esto debe haber igualdad entre los diámetros de los flancos en el tornillo y en la tuerca. Posibles defectos son, por ejemplo, en las de perfil triangular, desigual ángulo de los flancos, perfil oblicuo o asimétrico de la rosca y pasos desiguales.

FILO SECUNDARIO

FILO PRINCIPAL

ANGULO

DE INCIDENCIA PRINCIPAL

SUPERFICIE

DE DESPRENDIMIENTO

ANGULO

DE

LA PUNTA

ANGULO DE INCIDENCIA SECUNDARIA

SUPERFICIE DE INCIDENCIA PRINCIPAL

SUPERFICIE DE INCIDENCIA SECUNDARIA

ANGULO DE DESPRENDIMIENTO

ANGULO DE FILO

25º

90º

45º

45º

70º

SENTIDO EN EL QUE TRABAJA LA HERRAMIENTA

α = 10 º γ = 90 º

α 1 = 15 º γ 1 = 25 º

β = 66 º ε = 65º

δ = 14 º

α 1

δ

β

α

γ

γ 1

ε

HERRAMIENTA A IZQUIERDAS

HERRAMIENTA A DERECHAS

Sentido en el que trabaja la herramienta

Sentido en el que trabaja la herramienta

Herramienta de torno con cuchilla de Cilindrar - Refrentar.

Herramienta de torno con cuchilla de Desbaste Recta.

Herramienta de torno con cuchilla de Desbaste Recta.

Herramienta de torno con cuchilla para “Roscas Triangulares”.

5º- 6º

CHAFLAN

20º- 25º

Area a Refrentar

Broca

Area a Refrentar

Aproxima-damente 10 mm.

Contrapunto

Rosca de dos entradas

Contrapunto

Grapas

Zona que esta flotando en el aire (zona donde realizaremos el mecanizado)

Zona de agarre de las grapas

Contrapunto

Plato de Garras

Contrapunto

Plato Plano

Perro de Arrastre

Contrapunto

Luneta

Plato de Garras

α

α

4º - 6º

α

α

120º

60º

α

α

60º

α

60º

60º

120º

55º

α

α

55º

α

65º

60º

X

Engranaje intermedio, colocado en la lira.

Y

Contrapunto

Herramienta de Roscar

garra

Plantilla con el mismo ángulo que la herramienta

Zona de solape

Herramienta de

Roscar

Ejemplo de ondulación en dos piezas, el motivo de la ondulación pudo ser la fricción entre ambas.

discrepancias de forma. Rugosidad.

ondulación.

estrías producidas por la forma del filo.

estrías producidas en la formación de la viruta.

a. superficie real, unión de todas las anteriores.

Clases de desgaste: Discrepancia de medidas por

desgaste.

a: desgaste de la superficie de incidencia

b: desgaste del hombro

c: redondeamiento

d: socavaco

Velocidades de corte en m/min para el torneado con acero rápido (SS) y herramientas de metal duro.

triángulo rectángulo

hélice

paso

diámetro

α) ángulo de pendiente

Rosca a derechas

Rosca a izquierdas

Rosca a derechas Rosca a izquierdas

CARACTERÍSTICAS DE LAS ROSCAS MÉTRICAS

CARACTERÍSTICAS DE LAS ROSCAS WHITWORTH

A la hora de crear los ángulos de inclinación tenemos que situar la herramienta paralela a la muela y darle un leve giro para conseguir el ángulo de incidencia y el ángulo de inclinación de la hélice.

Taladrado Escariado