TEMA 15: CONFORMACIÓN DE PIEZAS CON ARRANQUE DE VIRUTA

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1 TEMA 15: CONFORMACIÓN DE PIEZAS CON ARRANQUE DE VIRUTA Se dice que las piezas se conforman con arranque de viruta cuando se elimina parte del material de la pieza que se quiere obtener, en el proceso. 1.- Mecanizado manual Aserrado: consiste en cortar un material utilizando la sierra. La sierra es una herramienta dentada Características de una sierra: paso: es la distancia que hay entre dos dientes consecutivos. Se suele medir en hilos/pulgada, que son el número de pasos o dientes que hay en una pulgada (25,4 mm) triscado: es la colocación alternativa de los dientes de izquierda a derecha para evitar que se agarrote la sierra Tipos de sierra: Sierras Aplicaciones Segueta Se utiliza para espesores pequeños en marquetería Sierra de costilla Para cortes muy rectos Serrucho Para piezas grandes Sierra de arco Para corte de piezas metálicas Limado: consiste en arrancar finas partículas de material de una pieza con el fin de conseguir la forma y las dimensiones deseadas o de dar un acabado estético a la superficie. Para esta operación se emplean las limas y escofinas Limas Escofinas Las lima s y 1

2 escofinas son herramientas fabricadas de acero templado y cuya propiedad fundamental es la dureza, para que puedan desgastar el material que se lima. Las escofinas se utilizan en materiales blandos (madera) y las limas en materiales duros (metales) Características de una lima: picado: es la forma de los dientes o rugosidad. Puede ser sencillo o doble (cuando el picado va cruzado) paso: es la distancia entre dos picados. Según esto las limas se clasifican en tres valores (basto, medio y fino), y se utilizan para rebajar o desbastar mayor o menor cantidad de material. longitud: distancia del cuerpo de la lima que lleva el picado. Se mide en pulgadas forma de la lima: es la forma que tiene la sección transversal de la lima. Puede ser plana, cuadrada, redonda, de media caña, triangular,,... longitud Roscado: es la operación que permite realizar una hélice, hilo o filete, sobre un cilindro, para obtener un tornillo o tuerca. TORNILLO cuello filete o hilo cabeza Si el roscado es exterior se denomina tornillo o varilla roscada. Si el roscado es interior se denomina tuerca o agujero roscado. Características de una rosca: Tipo de rosca: la rosca puede ser sencilla o múltiple según se tallen simultáneamente uno, dos o más surcos sobre el mismo cilindro. La más empleada es la rosca sencilla, reservando las roscas múltiples para mecanismos que ofrezcan poca resistencia al movimiento y en los que se desee obtener un avance rápido con un número de vueltas mínimo paso: es la distancia que existe entre dos filetes consecutivos avance: es la distancia que avanza la tuerca al girarla rosca TUERCA 2

3 Rosca métrica Departamento de Tecnología. IES Nuestra Señora de la Almudena Mª Jesús Saiz una vuelta sobre el tornillo. Si el tornillo es de rosca sencilla, el avance se corresponde con el paso; si es de rosca doble el avance será igual al doble del paso. Avance= p. n t. e p =Paso tornillo =distancia entre dos filetes consecutivos n= vueltas del tornillo o tuerca e = entradas de la rosca (la rosca puede ser sencilla, doble, triple,...) perfil: es la forma de la sección transversal del filete. Los más empleados son: Las roscas en "V" aguda suelen emplearse para instrumentos de precisión (tornillo micrométrico, microscopio...); la Witworth y la métrica se emplean para sujeción (sistema tornillo-tuerca); la redonda para aplicaciones especiales (las lámparas y portalámparas llevan esta rosca); la cuadrada y la trapezoidal se emplean para la transmisión de potencia o movimiento (grifos, presillas, gatos de coches...); la dientes de sierra recibe presión solamente en un sentido y se usa en aplicaciones especiales (mecanismos dónde se quiera facilitar el giro en un sentido y dificultarlo en otro, como tirafondos, sistemas de apriete...). sentido de la hélice: se llama rosca a derechas cuando al girar la tuerca sobre el tornillo en el sentido horario avanza. Se llama rosca a izquierdas si para que avance es necesaria girarla en sentido antihorario. La más empleada es la rosca a derechas diámetro nominal: es el diámetro con el que se denomina una rosca y viene determinado por el diámetro exterior del tornillo. Se suele dar en mm, aunque también puede darse en pulgadas (Ej: M8 = rosca métrica de 8 mm de diámetro) Sistemas de roscas: las medidas y tipos de roscas están normalizadas. Vamos a estudiar sólo las roscas de perfil triangular métrica y Whitworth, ya que son las más utilizadas como elementos de sujeción. CARACTERÍSTICAS DIBUJO MEDIDAS NORMALIZADAS - Las medidas se expresan en mm. - El ángulo que forman los lados del triángulo es de 60º. - El vértice superior del triángulo del tornillo y la tuerca está truncado. - El fondo del triángulo del tornillo y la tuerca está redondeado. TUERCA TORNILLO paso Diámetro nominal D (mm) Diámetro agujero de la tuerca d (mm) 2,45 3,20 4,1 4,9 6,6 8,2 9,9 13,5 15 Paso P (mm) 0,5 0,7 0,8 1 1,25 1,5 1,75 2 2,5 3

4 Rosca Withworth Departamento de Tecnología. IES Nuestra Señora de la Almudena Mª Jesús Saiz - Las medidas se expresan en pulgadas (1" = 25,4mm) - El ángulo que forman los lados del triángulo es de 55º. - El vértice y el fondo del triángulo del tornillo y la tuerca está redondeado. - El paso se indica en hilos /pulgada, es decir, el nº de pasos comprendidos en una pulgada. TUERCA TORNILLO paso Diámetro nominal D (") 1/4 5/16 3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 1 Diámetro agujero de la tuerca d (mm) 53,20 6,2 7,7 10,25 13,25 16, Paso P (") Fabricación de elementos roscados: tuercas y tornillos El roscado puede ser realizado con herramientas manuales o máquinas herramientas como taladradora, fresadoras y tornos. Para el roscado manual se utilizan machos y terrajas o cojinetes, que son herramientas de corte usadas para crear las roscas de tornillos y tuercas en metales, madera y plástico. El macho de roscar se utiliza para roscar las roscas interiores o tuercas mientras que la terraja se utiliza para roscar las roscas exteriores o tornillos. macho de roscar terraja de roscar 2.- Mecanizado mediante máquinas-herramientas: Taladradora: Es una máquina que permite la realización de agujeros mediante una herramienta llamada broca. Tiene dos movimientos: El de rotación de la broca y el de avance de penetración de la misma. 4

5 Los parámetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de taladrado son los siguientes: Elección del tipo de broca más adecuado Existen tres tipos básicos de materiales: - Acero al carbono, para taladrar materiales muy blandos (madera, plástico, etc.) - Acero rápido (HSS), para taladrar aceros de poca dureza - Metal duro (Widia), para taladrar fundiciones y aceros en trabajos de gran rendimiento. Revoluciones por minuto (rpm) del husillo portabrocas "n" La velocidad de rotación del husillo portabrocas se expresa habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). En las taladradoras convencionales hay una gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal y del número de velocidades de la caja de cambios de la máquina. Se eligen velocidades bajas para materiales duros y velocidades más altas para materiales blandos. Velocidad de corte (Vc) de la broca expresada de mm/minuto El avance o velocidad de corte en el taladrado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. Se puede calcular con la siguiente fórmula: V c (mm/min) =π. D. n D = diámetro de la broca (mm). n= nº de revoluciones por minuto de la broca Torno : Se denomina torno a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de revolución. Estas máquinas operan haciendo girar la pieza a mecanizar mientras una o varias herramientas de corte (cuchillas) son empujadas en un movimiento longitudinal y transversal. La pieza a mecanizar va sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje. 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. 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 denominada refrentado. 5

6 Diversidad de formas que se pueden obtener TORNEADOS EXTERIORES TORNEADOS INTERIORES cilindrado cilindrado refrentado refrentado torneado cónico torneado cónico torneado ranurado roscado roscado Velocidad de corte (Vc) del torno expresada de mm/minuto El avance o velocidad de corte de la herramienta en el torneado es la velocidad con la que progresa el corte. Se puede calcular con la siguiente fórmula: V c (mm/min) =π. D. n D = diámetro de la pieza a tornear (mm). n= nº de revoluciones por minuto de giro de la pieza (rpm) Si la velocidad de corte es demasiado elevada, la cuchilla se desgasta rápidamente. Cepilladora y lijadora. Son herramientas empleadas para la obtención de superficies lisas y planas, generalmente en madera. La cepilladora está formada de un bastidor compuesto de dos mesas horizontales entre las cuales está situado una rueda portacuchillas, que al girar arrancan pequeñas virutas. La lijadora consiste en frotar la pieza con una lija de papel de material más duro y abrasivo que la pieza a lijar, hasta desgastar la 6

7 superficie de la pieza. Fresadora Se la conoce también como máquina herramienta universal, ya que con ella se ueden hacer casi todas las operaciones de mecanizado. Una fresadora es una máquina eléctrica rotativa en la que se coloca la herramienta de corte (llamada fresa) y debido al movimiento giratorio que ésta adquiere y al movimiento longitudinal que le damos a la pieza sobre una mesa, va haciendo el labrado en la pieza a fresar. Existen multitud de formas de fresas según la forma que queramos hacer. 7

8 Limadora Es una máquina que mediante el movimiento horizontal alternativo de la herramienta va produciendo una superficie plana, o bien va generando ranuras paralelas sobre la pieza a trabajar. La mesa que sujeta la pieza realiza un movimiento de avance transversal, para facilitar el trabajo de mecanización, también se pueden desplazar verticalmente ambas, manual o automáticamente, para aumentar la profundidad de pasada. Rectificadora Es una máquina herramienta que se emplea para acabados finales de piezas. Consta de un disco rotativo llamado muela, fabricada de un material abrasivo a base de cuarzo, corindón artificial o carburo de silicio. Existen dos tipos de rectificadoras: Rectificadora para piezas cilíndricas: la pieza y la herramienta (muela) giran de forma simultánea en el mismo sentido. La muela es la que tiene el movimiento de avance y penetración. Rectificadora para piezas planas: la muela gira y penetra y la pieza se desplaza de forma lineal; o la muela puede girar, penetrar y avanzar mientras la pieza esta fija. Muela 3.- Mecanizado mediante corte por calor Oxicorte Permite cortar chapas de acero o de cualquier metal. 8

9 El oxicorte se basa en la propiedad que tienen los metales de arder muy rápidamente en presencia de oxígeno puro, con temperaturas inferiores a la de fusión. El oxicorte consta de dos etapas: en la primera, el acero se calienta a alta temperatura (900 C) con la llama producida por el oxígeno y un gas ; en la segunda, una corriente de oxígeno corta el metal y elimina los óxidos de hierro producidos. En este proceso se utiliza un gas combustible cualquiera (acetileno, hidrógeno, propano, hulla, tetreno o crileno), cuyo efecto es producir una llama para calentar el material, mientras que como gas comburente siempre ha de utilizarse oxígeno a fin de causar la oxidación necesaria para el proceso de corte. El soplete cortador requiere de dos conductos: uno por el que circule el gas de la llama calefactora (acetileno u otro) y uno para el corte (oxígeno). El soplete de oxicorte calienta el acero o metal con su llama, y después la apertura de la válvula de oxígeno provoca una reacción con el hierro de la zona afectada que lo transforma en óxido férrico (Fe 2 O 3 ), que se derrite en forma de chispas al ser su temperatura de fusión inferior a la del acero. Hilo caliente: Consiste en un hilo metálico (generalmente nicrom 80%Ni- 20%Cr o cromel 90%Ni-10%Cr) que ofrecen gran resistencia al paso de la corriente. Cuando se conecta el hilo a una corriente eléctrica, éste se calienta y de este modo puede realizar cortes en termoplásticos (ejemplo: poliestireno expandido o porexpan) Plasma de arco: Se utiliza un chorro de gas denominado plasma que sale a gran velocidad de un soplete. Con este calor se funden las piezas metálicas y se abre una costura por el lugar deseado. El plasma se obtiene cuando un gas (argón, nitrógeno o hidrógeno) se calienta fuertemente por un arco voltaico de corriente continua. Con estas temperaturas los átomos se disocian y se liberan electrones, los cuales se unen al arco voltaico haciendo que la temperatura suba hasta los ºC. y se forme un chorro de gas llamado plasma. 9

10 Laser: Consiste en obtener un rayo de luz laser que concentra la luz en la superficie de trabajo. Este rayo produce mucha energía en forma de calor, que puede aprovecharse para corte de materiales. Los espesores más habituales varían entre los 0,5 y 6 mm para acero y aluminio. Los potencias más habituales para este método oscilan entre 3000 y 5000 W. 4.- Fabricación automatizada mediante CNC: Las siglas CNC significan Control numérico por computadora y son máquinas - herramientas cuyo control se realiza por un ordenador al que previamente se han programado las operaciones que debe realizar. Principio de funcionamiento Para mecanizar una pieza se usa informáticamente un sistema de coordenadas que especificarán el movimiento de la herramienta de corte. El sistema se basa en el control de los movimientos de la herramienta de trabajo con relación a los ejes de coordenadas de la máquina, usando un programa informático ejecutado por un ordenador. En el caso de un torno, hace falta controlar los movimientos de la herramienta en dos ejes de coordenadas: el eje de las X para los desplazamientos longitudinales del carro y el eje de las Z para los desplazamientos transversales de la torre. En el caso de las fresadoras se controlan también los desplazamientos verticales, que corresponden al eje Y. Para ello se incorporan servomotores en los mecanismos de desplazamiento del carro y la torreta, en el caso de los tornos, y en la mesa en el caso de la fresadora; dependiendo de la capacidad de la máquina, esto puede no ser limitado únicamente a tres ejes. La aplicación de sistemas de CNC en las máquinas-herramienta han hecho aumentar enormemente la producción, al tiempo que ha hecho posible efectuar operaciones de conformado que era difícil de hacer con máquinas convencionales 10