Tornos a partir de 1950 (página 3)

Cerámicas.

Las herramientas cerámicas fueron desarrolladas inicialmente con el óxido de aluminio (Al2O3), pero eran muy frágiles, hoy en día con el desarrollo de nuevos materiales industriales y los nuevos procedimientos de fabricación con máquinas automáticas, han ampliado su campo de acción en el mecanizado de fundición, aceros duros y aleaciones termo-resistentes, ya que las herramientas de cerámica son duras, con elevada dureza en caliente, no reaccionan con los materiales de las piezas de trabajo y pueden mecanizar a elevadas velocidades de corte.

Existen dos tipos básicos de herramientas de cerámica:

1. Basadas en el óxido de aluminio (Al2O3) y

2. Basadas en el nitruro de silicio (Si3N4).

Diamante Poli cristalino (PCD).

La tabla de durezas de Friedrich mohs determina como el material más duro al diamante mono cristalino, a continuación se puede considerar al diamante poli cristalino sintético (PCD), su gran dureza se manifiesta en su elevada resistencia al desgaste por abrasión por lo que se le utiliza en la fabricación de muelas abrasivas.

Las pequeñas plaquitas de PCD, son soldadas a placas de metal duro con el fin de obtener fuerza y resistencia a los choques, la vida útil del PCD puede llegar a ser 100 veces mayor que la del metal duro.

Plaquita con diamante poli cristalino.

FORMAS Y FUNCIONAMIENTO (ÚTIL DE CORTE).

Según las Normas ISO los aceros rápidos clasifican de la siguiente manera:

MATERIAL DE FABRICACIÓN (ÚTIL DE CORTE).

Buriles

El afilado correcto de los buriles (o cuchillas) de corte es uno de los factores más importantes que deben ser tomados en consideración para mecanizar los metales en las máquinas. El buril de corte debe estar correctamente afilado, de acuerdo con el tipo particular de metal que va a ser torneado y debe tener un filo adecuado para cortar exacta y eficientemente. Para obtener buriles de corte correctamente afilados, debe prestarse atención especial a los ángulos que forman las aristas cortantes. Estos ángulos reciben los nombres de ángulo de inclinación y de despejo.

En el torno, los buriles utilizados más frecuentemente son:

· Buriles de corte derecho e izquierdo

· Buriles para refrentar, de corte derecho e izquierdo

· Buriles redondeados

· Buriles para roscar y el buril de corte interior.

El uso de estos buriles depende del procedimiento empleado y de la naturaleza del trabajo.

Los buriles de torno para acero rápido, se fabrican de dimensiones estándar. Solamente necesitan ser afilados

A la forma deseada e insertados en un mango portaherramientas apropiado para ser utilizados. Los tamaños más comunes de buriles cuadrados son: ¼(0.6 cm), 5/16(0.8 cm) y 3/8(0.9cm). Pueden obtenerse tamaños mayores para trabajos más pesados. El ángulo de 30° en los extremos de la barra, para los buriles de corte, sirve como guía para dar el ángulo de incidencia o de despejo frontal a la herramienta al ser colocada en el portaherramientas. El buril se adapta al mango portaherramientas con un ángulo de 20°, aproximadamente, dejando una incidencia frontal de 10°, aproximadamente, con el que se utiliza para trabajos generales.

El ángulo de 30° en los extremos de la barra, para los buriles de corte, sirve como guía para dar el ángulo de incidencia o de despejo frontal a la herramienta al ser colocada en el portaherramientas. El buril se adapta al mango portaherramientas con un ángulo de 20°, aproximadamente, dejando una incidencia frontal de 10°, aproximadamente, con el que se utiliza para trabajos generales.

La inclinación, llamada a veces la pendiente del buril, se esmerila en la parte superior, alejándose gradualmente del borde cortante. El ángulo que se aparta lateralmente del borde cortante, de la horizontal hacia un costado del buril, se llama ángulo de inclinación.

Es de gran importancia qué el buril este perfectamente colocado al centro de la pieza ya que de ello depende su rendimiento, de no ser así podría enterrarse o clavarse el filo y correr el riesgo de que la pieza se monte sobre la herramienta.

Las ventajas de la inclinación negativas son:

-La dura capa exterior del metal no hace contacto con la arista cortante.

-Pueden maquinarse fácilmente superficies con cortes interrumpidos.

-Se pueden utilizar mayores velocidades de corte.

FORMA DE LA HERRAMIENTA DE CORTE

La forma de la herramienta de corte es muy importante para la eliminación del material.

La vida de una herramienta de corte generalmente se expresa como:

El tiempo en minutos durante el cual la herramienta ha estado cortando. 2.- la longitud del corte del material.

La cantidad en pulgadas cúbicas, o en centímetros cúbicos, del material eliminado.

El ángulo de ataque en las herramientas de corte permite a las virutas fluir libremente y reduce la fricción.

Si se forma un gran ángulo de ataque en el buril, se crea un gran ángulo de corte en el metal durante la acción del maquinado.

Los resultados de un ángulo grande de corte son:

-se produce una viruta delgada.

2.-la zona de corte es relativamente reducida.

3.-se crea menor calidad en dicha zona.

4.- se produce un buen acabado superficial.

Un ángulo de ataque pequeño crea un menor ángulo de corte en el metal durante el proceso de maquinado, con los siguientes resultados:

1 -se produce una viruta gruesa.

2.-la zona de corte es amplia

3.-se produce más calor.

4.-se requiere mas potencia mecánica para la operación de maquinado.

El desgaste o abrasión de la herramienta de corte determinara su duración.

Los siguientes factores afectan la vida útil de una herramienta de corte:

1.-la clase de material que se corta.

2.- el micro estructura del material.

3.- La dureza del material.

4.- el material de la herramienta de corte.

PARA DETERMINAR EL TIPO Y EL VALOR DEL ÁNGULO DE ATAQUE DEBE CONSIDERARSE:

1.-La dureza del material a cortar

2.-El tipo de operación de corte (continuo o interrumpido)

3-El material y forma de la herramienta de corte.

4.-a resistencia al borde del corte.

En el cuadro siguiente se presentan algunos valores de herramientas de acero rápido y de metal duro, con el ánimo de diferenciar sus valores.

Plaquita de acero rápido.

Las plaquitas de acero rápido son muy populares en los talleres pequeños ya que son económicas y fáciles de fabricar, pues solo basta soldar la plaquita a un tramo de acero con un equipo de soldadura autógena y una varilladle bronce además de eso las plaquitas o pastillas son fáciles de afilar pero para ello se tiene que conocer los ángulos de incidencia y corte para garantizar el mejor trabajo posible.

En la tabla se muestran los ángulos característicos para los diferentes tipos de materiales con los que se trabaja y resulta de gran utilidad ya que así el filo de la herramienta es más duradero y ejerce menos esfuerzos la maquina, además de que el acabado superficial del material resulta de mayor calidad y sin bordes o talladuras ocasionados por un mal afilado o mala colocación de la herramienta.

Brocas

Los filos de la herramienta utilizada deben estar formadas por el cono exterior y un plano que por el eje de la boca (fig. 1)

La punta ha de tener un ángulo de 60-90º. Para perforaciones de grana tamaño se recomienda ángulos de 90º o ligeramente superiores.

(fig. 1)

Aunque le parezca increíble, hay una broca específica prácticamente para cualquier aplicación. Y el hecho de utilizar la broca adecuada puede facilitarle muchísimo su trabajo.

MATERIALES DE QUE SE HACEN LAS BROCAS DE TALADRO

Los materiales con que se fabrican las brocas desempeñan un papel muy importante en su vida útil y rendimiento. Según los materiales de que están hechas, hay:

Brocas de acero: económicas y funcionales para hacer agujeros en maderas blandas. No obstante, si se usan en maderas duras pierden el filo rápidamente.

Brocas de acero de alta velocidad (HSS): más duras y resistentes que las de acero.

Brocas con capa de titanio: algo más caras que las brocas HSS, pero su capa de titanio las hace más resistentes y duraderas que las HSS o las de acero.

Brocas con punta de carburo: más caras que todas las demás, pero con mayor resistencia que las de acero, las de alta velocidad y las recubiertas de titanio.

Brocas de cobalto: extremadamente resistentes; además, disipan el calor con gran rapidez. Son las más utilizadas para hacer agujeros en acero inoxidable y otros metales.

ELEMENTOS QUE CARACTERIZAN A UNA BROCA

Entre algunas de las partes y generalidades comunes a la mayoría de las brocas están:

Longitud total de la broca. Existen brocas de longitud regular o comúnmente conocidas como longitud Jobber, brocas extra cortas, largas y súper-largas. y La Marca Guhring ofrece 3 series de brocas extra largas en zanco recto y 2 series de brocas extra largas en zanco cónico.

Longitud de corte. Es la profundidad máxima que se puede taladrar con una broca y viene definida por la longitud de la parte helicoidal.

Diámetro de corte, que es el diámetro del orificio obtenido con la broca. Existen diámetros normalizados y también se pueden fabricar brocas con diámetros especiales.

Diámetro y forma del mango. El mango puede ser cilíndrico de la misma medida del diámetro de corte de la broca, o puede ser cónico en una relación aproximada de 1:19, llamada Cono Morse, en menos aplicación pero existentes, encontramos los zancos cilíndricos reducidos, que son de menor diámetro que la broca.

Ángulo de corte. El ángulo de corte normal en una broca es el de 118°. También se puede utilizar el de 135°, quizá menos conocido pero, discutiblemente, más eficiente al emplear un ángulo obtuso más amplio para el corte de los materiales.

Número de labios. La cantidad más común de labios (también llamados flautas) es dos y después cuatro, aunque hay brocas de tres flautas o brocas de una (sola y derecha), por ejemplo en el caso del taladrado de escopeta.

Profundidad de los labios. También importante pues afecta la fortaleza de la broca.

Ángulo de la hélice. Es variable de unas brocas a otras dependiendo del material que se trate de taladrar. Tiene como objetivo facilitar la evacuación de la viruta.

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Un barreno puede ser ciego o pasado tal y como se observa en las fig.

Afilado de herramientas

Cuando la herramienta es de acero rápido, o tiene la plaquita de metal duro soldada en el portaherramientas, cada vez que el filo se desgasta, hay que desmontarla, y afilarla correctamente con los ángulos de corte específico en una afiladora. Esto ralentiza bastante el trabajo. Así que cuando se mecanizan piezas en serie, lo normal es utilizar portaherramientas con plaquitas cambiables, porque tienen varias caras de corte y además se hace de una forma muy rápida.

Se afilan primeramente las caras principales y auxiliares de incidencia, a continuación la cara de desprendimiento y el vértice de la cuchilla.

Después del afilado se efectúa el afinado de la cuchilla, consistente en el esmerilado de las caras de desprendimiento a incidencia en una parte estrecha a lo largo del borde cortante, lo que garantiza la rectificación del filo y la elevación de la durabilidad de la cuchilla. El acabado de afinado se efectúa en las muelas de acabado de diamantes.

La geometría de la cuchilla después del afilado se comprueba con plantillas especiales, transportadores de ángulos y otros instrumentos.

El afilado de las cuchillas lo tienen que realizar solamente aquellos obreros que conozcan las instrucciones sobre la técnica de seguridad Para trabajar con la máquina afiladora hay que observar los siguientes requisitos de seguridad:

Antes de comenzar el afilado de la herramienta hay que asegurarse del buen estado de lodos los mecanismos y dispositivos de la máquina, incluso de la cubierta protectora de la muela y el sentido correcto de rotación de la misma (la muela debe girar hacia la cuchilla);

Comprobar la colocación correcta del apoya manos: la holgura entre la cara de trabajo de la muela y el extremo del apoya manos no debe exceder de 3 mm.

Se permite una nueva colocación del apoya manos solamente después de que la muela esté parada por completo; se prohíbe trabajar en una máquina de afilar sin apoya manos ni cubierta protectora; Durante el afilado se debe cerrar la zona del afilado instalando una pantalla protectora transparente o ponerse gafas protectoras.

Es imprescindible observar las siguientes reglas para el use de las cuchillas:

Antes de conectar el avance, es necesario apartar la cuchilla de la pieza, lo qua protege el borde de corte contra el desmenuzamiento;

Se recomienda afilar periódicamente la cuchilla con una barra abrasiva de grano fino directamente en el porta cuchillas, lo qua alarga la duración de servicio de la cuchilla;

Se prohíbe dejar qua el borde de incidencia de la cuchilla se embote considerablemente, es necesario re afilar esta última antes de qua comience a destruirse el borde de corte, o sea, con una anchura de la partes desgastada de la cara de incidencia principal de la cuchilla de 1 . . . 1,5 mm;

Se prohíbe emplear las cuchillas como guarniciones,

La cuchilla de aleación dura se debe entregar al almacén, cuando la plaquita de aleación dura se ha separado del mango.

• Se prohíbe colocar las cuchillas sin orden (en montón) en la caja para las herramienta

• Como resultado del rozamiento de la viruta con la cara de desprendimiento de la cuchilla y de las caras de incidencia de la misma con la superficie de la pieza a trabajar, se desgasta la parte de trabajo de la cuchilla. La cuchilla desgastada (embotada) se reafila.

Para el afilado de las cuchillas se usa la máquina afiladora-rectificadora. Para garantizar una posición estable de la cuchilla que se afila, en la máquina se encuentra un dispositivo especial llamado apoya manos AL afilar la cuchilla es necesario presionar ligeramente la superficie que se afila contra la muela en rotación y, para que el desgaste de esta última sea más uniforme y la superficie que se afila resulte plana, la cuchilla se debe desplazar continuamente a lo largo de la superficie de trabajo de la muela.

AFILADO DE LAS BROCAS

Hay que esmerilar de manera igual las dos caras de la punta de una broca espiral. La punta para perforar piezas de metal debe tener un ángulo de 118° y la punta para perforar piezas de madera debe tener un ángulo de 82°. Nótese el ángulo de claro de 12° establecido por una esmeriladora.

La perforación de un agujero redondo y perfectamente limpio constituye una labor relativamente fácil cuando se utiliza una broca espiral afilada. Pero el empleo de una broca que ha perdido su filo puede dar lugar a malos resultados. Una broca sin filo corta con lentitud y hasta es posible que tenga que forzarse dentro del trabajo, dando lugar a un agujero oblongo e irregular. Una afiladura correcta de la broca puede solucionar este problema. Para afilar una broca, puede esmerilarse el ángulo de su punta a 118° para trabajos de metal y de 82° para trabajos de madera. Es importante que cada cara de la punta se incline hacia abajo desde el borde de corte. Esta inclinación de 12° impide que la cara de la punta frote detrás del borde de corte, retardando la acción de corte.

PASOS PARA AFILAR LAS BROCAS

Paso 1

La guía se debe asegurar al soporte de herramientas de la esmeriladora, en una posición perpendicular con respecto a la circunferencia de la rueda. Debe comenzar a esmerilar en el borde de ataque del borde de corte.

Paso 2

Esmerile la broca a un ángulo de 59°; mientras la nace girar hacia la derecha, desplácela hacia afuera para que quede en posición paralela con las líneas de 47". Finalmente, repita el procedimiento para la segunda cara.

Paso 3

Primero asegúrese bien de que ambas caras de la punta se han esmerilado de una manera Igual antes de medir cada cara con el calibrador. Las líneas de guía deben estar todas espaciadas a 0.16 cm (1/16") entre si. (Fig. 1)

(Fig. 1)

Paso 4

El ángulo de claro de la broca se comprueba sujetando ésta a lo largo de la guía del calibrador. La cara inclinada del calibrador debe coincidir perfectamente con el ángulo de claro, como puede observar en la ilustración

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Formación de viruta

El torneado ha evolucionado tanto que ya no se trata tan solo de arrancar material a gran velocidad, sino que los parámetros que componen el proceso tienen que estar estrechamente controlados para asegurar los resultados finales de economía calidad y precisión. En particular, la forma de tratar la viruta se ha convertido en un proceso complejo, donde intervienen todos los componentes tecnológicos del mecanizado, para que pueda tener el tamaño y la forma que no perturbe el proceso de trabajo. Si no fuera así se acumularían rápidamente masas de virutas largas y fibrosas en el área de mecanizado que formarían madejas enmarañadas e incontrolables.

La forma que toma la viruta se debe principalmente al material que se está cortando y puede ser tanto dúctil como quebradiza y frágil.

El avance con el que se trabaje y la profundidad de pasada suelen determinar en gran medida la forma de viruta. Cuando no bastan estas variables para controlar la forma de la viruta hay que recurrir a elegir una herramienta que lleve incorporado un rompe virutas eficaz.

TIPOS DE VIRUTA

Según las condiciones del maquinado y del material a trabajar resulta la viruta de varias formas.

La viruta de elementos (viruta de cortadura) se obtiene al trabajar metales duros y poco dúctiles (por ejemplo, acero duro) con bajas velocidades de corte.

La viruta escalonada se forma al trabajar aceros de la dureza media, aluminio y sus aleaciones con una velocidad media de corte: Esta representa una cinta con la superficie Lisa por el lado de la cuchilla y dentada por la parte exterior.

La viruta fluida continua se obtiene al trabajar aceros blandos, cobre, plomo, estaño y algunos materiales plásticos con altas velocidades de corte.

La viruta fraccionada se forma al cortar materiales poco plásticos (hierro colado, bronce) y consta de trocitos separados

Mecanizado en seco y con refrigerante

Hoy en día el torneado en seco es completamente viable. Hay una tendencia reciente a efectuar los mecanizados en seco siempre que la calidad de la herramienta lo permita.

La inquietud se despertó durante los años 90, cuando estudios realizados en empresas de fabricación de componentes para automoción en Alemania pusieron de relieve el coste elevado de la refrigeración y sobre todo de su reciclado.

Sin embargo, el mecanizado en seco no es adecuado para todas las aplicaciones, especialmente para taladrados, roscados y mandrilados para garantizar la evacuación de las virutas.

Tampoco es recomendable tornear en seco materiales pastosos o demasiado blandos como el aluminio o el acero de bajo contenido en carbono ya que es muy probable que los filos de corte se claven con el material que cortan, produciendo mal acabado superficial, dispersiones en las medidas de la pieza e incluso rotura de los filos de corte.

En el caso de mecanizar materiales de viruta corta como la fundición gris la taladrina es beneficiosa como agente limpiador, evitando la formación de nubes de polvo toxicas.

La taladrina es imprescindible torneando materiales abrasivos tales como inoxidables, inconells, etc.

En el torneado en seco la maquinaria debe estar preparada para absorber sin problemas el calor producido en la acción de corte.

Para evitar sobrecalentamientos de husillos, etc. suelen incorporarse circuitos internos de refrigeración por aceite o aire.

Salvo excepciones y a diferencia del fresado el torneado en seco no se ha generalizado pero ha servido para que las empresas se hayan cuestionado usar taladrina solo en las operaciones necesarias y con el caudal necesario.

Es necesario evaluar con cuidado operaciones, materiales, piezas, exigencias de calidad y maquinaria para identificar los beneficios de eliminar el aporte de refrigerante.

MANEJO DE HERRAMIENTAS Y MATERIALES

Durante el mecanizado, se deben mantener las manos alejadas de la herramienta que gira o se mueve.

Aún paradas las fresas son herramientas cortantes. Al soltar o amarrar piezas se deben tomar precauciones contra los cortes que pueden producirse en manos y brazos.

Los interruptores y demás mandos de puesta en marcha de las máquinas, se deben asegurar para que no sean accionados involuntariamente; las arrancadas involuntarias han producido muchos accidentes.

OPERACIÓN DE LAS MÁQUINAS.

Todas las operaciones de comprobación, ajuste, etc. deben realizarse con la máquina parada, especialmente las siguientes:

• Alejarse o abandonar el puesto de trabajo.

• Sujetar la pieza a trabajar.

• Medir o calibrar.

• Comprobar el acabado.

• Limpiar y engrasar

Ajusta protecciones o realizar reparaciones. Dirigir el chorro de líquido refrigerante

PUESTA A PUNTO DE LOS TORNOS

Para que un torno funcione correctamente y garantice la calidad de sus mecanizados, es necesario que periódicamente se someta a una revisión y puesta a punto donde se ajustarán y verificarán todas sus funciones.

Las tareas más importantes que se realizan en la revisión de los tornos son las siguientes:

CUIDADOS PARA EL MANTENIMIENTO DEL TORNO

Las virutas deben ser retiradas con regularidad, utilizando un cepillo o brocha para las virutas secas y una escobilla de goma para las húmedas y aceitosas.

Las herramientas deben guardarse en un armario o lugar adecuado.

No debe dejarse ninguna herramienta u objeto suelto sobre la máquina.

Eliminar los desperdicios, trapos sucios de aceité grasa que puedan arder con facilidad, acumulándolos en contenedores adecuados (metálicos y con tapa).

Las poleas y correas de transmisión de la máquina deben estar protegidas por cubiertas.

Conectar el equipo a tableros eléctricos que cuente con interruptor diferencial y la puesta a tierra correspondiente.

Todas las operaciones de comprobación, medición, ajuste, etc., deben realizarse con la máquina parada.

Se debe instalar un interruptor o dispositivo de parada de emergencia, al alcance inmediato del operario.

Para retirar una pieza, eliminar las virutas, comprobar medidas, etc. se debe parar la maquina.

NORMAS DE SEGURIDAD EN EL TORNEADO

Cuando se está trabajando en un torno, hay que observar una serie de requisitos para asegurarse de no tener ningún accidente que pudiese ocasionar cualquier pieza que fuese despedida del plato o la viruta si no sale bien cortada. Para ello la mayoría de tornos tienen una pantalla de protección. Pero también de suma importancia es el prevenir ser atrapado(a) por el movimiento rotacional de la máquina, por ejemplo por la ropa o por el cabello largo.

ORDEN Y LIMPIEZA.

Debe cuidarse el orden y conservación de las herramientas, útiles y accesorios; tener un sitio para cada cosa y cada cosa en su sitio.

La zona de trabajo y las inmediaciones de la máquina deben mantenerse limpias y libres de obstáculos y manchas de aceite.

Los objetos caídos y desperdigados pueden provocar tropezones y resbalones peligrosos, por lo que deben ser recogidos antes de que esto suceda. La máquina debe mantenerse en perfecto estado de conservación, limpia y correctamente engrasada.

 En esta imagen se muestra la organización correcta para guardar las herramientas, así su identificación es mucho mas fácil y se ahorra tiempo de trabajo.

Parámetros de corte del torneado

Los parámetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de torneado son los siguientes:

• Elección del tipo de herramienta más adecuado

• Sistema de fijación de la pieza

• Velocidad de corte (Vc) expresada en metros/minuto

• Diámetro exterior del torneado

• Revoluciones por minuto (rpm) del cabezal del torno

• Avance en mm/rev, de la herramienta

• Avance en mm/mi de la herramienta

• Profundidad de pasada

• Esfuerzos de corte

• Tipo de torno y accesorios adecuados

VELOCIDAD DE CORTE

Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia de la pieza que está en contacto con la herramienta. La velocidad de corte, que se expresa en metros por minuto (m/min), tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de muchos factores, especialmente de la calidad y tipo de herramienta que se utilice, de la profudidad de pasada, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la máquina son su gama de velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijación de la pieza y de la herramienta.

A partir de la determinación de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendrá el cabezal del torno, según la siguiente fórmula:

Donde Vc es la velocidad de corte, n es la velocidad de rotación de la herramienta y Dc es el diámetro de la pieza.

La velocidad de corte es el factor principal que determina la duración de la herramienta. Una alta velocidad de corte permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. Los fabricantes de herramientas y prontuarios de mecanizado, ofrecen datos orientativos sobre la velocidad de corte adecuada de las herramientas para una duración determinada de la herramienta, por ejemplo, 15 minutos. En ocasiones, es deseable ajustar la velocidad de corte para una duración diferente de la herramienta, para lo cual, los valores de la velocidad de corte se multiplican por un factor de corrección. La relación entre este factor de corrección y la duración de la herramienta en operación de corte no es lineal

LA VELOCIDAD DE CORTE EXCESIVA PUEDE DAR LUGAR A:

• Desgaste muy rápido del filo de corte de la herramienta.

• Deformación plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado.

• Calidad del mecanizado deficiente.

LA VELOCIDAD DE CORTE DEMASIADO BAJA PUEDE DAR LUGAR A:

• Formación de filo de aportación en la herramienta.

• Efecto negativo sobre la evacuación de viruta.

• Baja productividad.

• Coste elevado del mecanizado.

VELOCIDAD DE ROTACIÓN DE LA PIEZA

La velocidad de rotación del cabezal del torno se expresa habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). En los tornos 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. En los tornos de control numérico, esta velocidad es controlada con un sistema de realimentación que habitualmente utiliza un variador de frecuencia y puede seleccionarse una velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades, hasta una velocidad máxima.

La velocidad de rotación de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte e inversamente proporcional al diámetro de la pieza.

VELOCIDAD DE AVANCE

El avance o velocidad de avance en el torneado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El avance de la herramienta de corte es un factor muy importante en el proceso de torneado.

Cada herramienta puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolución de la pieza, denominado avance por revolución (fz). Este rango depende fundamentalmente del diámetro de la pieza, de la profundidad de pasada , y de la calidad de la herramienta . Este rango de velocidades se determina experimentalmente y se encuentra en los catálogos de los fabricantes de herramientas. Además esta velocidad está limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la máquina. El grosor máximo de viruta en mm es el indicador de limitación más importante para una herramienta. El filo de corte de las herramientas se prueba para que tenga un valor determinado entre un mínimo y un máximo de grosor de la viruta.

La velocidad de avance es el producto del avance por revolución por la velocidad de rotación de la pieza.

Al igual que con la velocidad de rotación de la herramienta, en los tornos convencionales la velocidad de avance se selecciona de una gama de velocidades disponibles, mientras que los tornos de control numérico pueden trabajar con cualquier velocidad de avance hasta la máxima velocidad de avance de la máquina.

EFECTOS DE LA VELOCIDAD DE AVANCE

• Decisiva para la formación de viruta

• Afecta al consumo de potencia

• Contribuye a la tensión mecánica y térmica

LA ELEVADA VELOCIDAD DE AVANCE DA LUGAR A:

• Buen control de viruta

• Menor tiempo de corte

• Menor desgaste de la herramienta

• Riesgo más alto de rotura de la herramienta

• Elevada rugosidad superficial del mecanizado.

LA VELOCIDAD DE AVANCE BAJA DA LUGAR A:

• Viruta más larga

• Mejora de la calidad del mecanizado

• Desgaste acelerado de la herramienta

• Mayor duración del tiempo de mecanizado

• Mayor coste del mecanizado

TIEMPO DE TORNEADO

Es el tiempo que tarda la herramienta en efectuar una pasada.

FUERZA ESPECÍFICA DE CORTE

La fuerza de corte es un parámetro necesario para poder calcular la potencia necesaria para efectuar un determinado mecanizado. Este parámetro está en función del avance de la herramienta, de la profundidad de pasada, de la velocidad de corte, de la maquinabilidad del material, de la dureza del material, de las características de la herramienta y del espesor medio de la viruta. Todos estos factores se engloban en un coeficiente denominado Kx. La fuerza específica de corte se expresa en N/mm2.8

POTENCIA DE CORTE

La potencia de corte Pc necesaria para efectuar un determinado mecanizado se calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta, la fuerza específica de corte y del rendimiento que tenga la máquina. Se expresa en kilovatios (kW).

Esta fuerza específica de corte Fc, es una constante que se determina por el tipo de material que se está mecanizando, geometría de la herramienta, espesor de viruta, etc.

Para poder obtener el valor de potencia correcto, el valor obtenido tiene que dividirse por un determinado valor (?) que tiene en cuenta la eficiencia de la máquina. Este valor es el porcentaje de la potencia del motor que está disponible en la herramienta puesta en el husillo.

Donde:

• Pc es la potencia de corte (kW)

• Ac es el diámetro de la pieza (mm)

• f es la velocidad de avance (mm/min)

• Fc es la fuerza específica de corte (N/mm2)

• ? es el rendimiento o la eficiencia de la máquina

FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS CONDICIONES DEL TORNEADO

Diseño y limitaciones de la pieza: tamaño, tolerancias del torneado, tendencia a vibraciones, sistemas de sujeción, acabado superficial, etc.

Operaciones de torneado a realizar: cilindrados exteriores o interiores, refrentados, ranurados, desbaste, acabados, optimización para realizar varias operaciones de forma simultánea, etc.

Estabilidad y condiciones de mecanizado: cortes intermitentes, voladizo de la pieza, forma y estado de la pieza, estado, potencia y accionamiento de la máquina, etc.

Disponibilidad y selección del tipo de torno: posibilidad de automatizar el mecanizado, poder realizar varias operaciones de forma simultánea, serie de piezas a mecanizar, calidad y cantidad del refrigerante, etc.

Material de la pieza: dureza, estado, resistencia, maquinabilidad, barra, fundición, forja, mecanizado en seco o con refrigerante, etc.

Disponibilidad de herramientas: calidad de las herramientas, sistema de sujeción de la herramienta, acceso al distribuidor de herramientas, servicio técnico de herramientas, asesoramiento técnico.

Aspectos económicos del mecanizado: optimización del mecanizado, duración de la herramienta, precio de la herramienta, precio del tiempo de mecanizado.

Aspectos especiales de las herramientas para mandrilar: se debe seleccionar el mayor diámetro de la barra posible y asegurarse una buena evacuación de la viruta. Seleccionar el menor voladizo posible de la barra. Seleccionar herramientas de la mayor tenacidad posible.

Instrumentos de medición

HISTORIA DEL VERNIER

Se atribuye al cosmógrafo y matemático portugués Pedro Núñez (1492-1577), que inventó el nonio o nonius, origen del pie de rey. También se ha llamado al pie de rey Vernier, porque hay quien atribuye su invento al geómetra Pedro Vernier (1580-1637), aunque Vernier lo que verdaderamente inventó fue la regla de cálculo Vernier, que ha sido confundida con el Nonio inventado por Pedro Núñez

CALIBRADOR PIE DE REY 0 VERNIER

El calibre, también denominado cartabón de corredera o pie de rey, es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro).

En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgadas.

El inventor de este instrumento fue el matemático francés Pierre Vernier (1580 (?) – 1637 (?)), y a la escala secundaria de un calibre destinada a apreciar fracciones de la unidad menor, se la conoce con el nombre de Vernier en honor a su inventor. En castellano se utiliza con frecuencia la voz nonio para definir esa escala.

Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro utilizando el nonio.

Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones internas y profundidades.

Posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas

El vernier permite la lectura precisa de una regla calibrada. Fue inventada en 1631 por el matemático francés Pierre Vernier (1580-1637). En algunos idiomas, este dispositivo es llamado nonius, que es el nombre en latín del astrónomo y matemático portugués Pedro Núñez (1492-1578).

Los vernieres son comunes en sextantes, herramientas de medida de precisión de todo tipo, especialmente calibradores y micrómetros, y en las reglas de cálculo.

Cuando se toma una medida una marca principal enfrenta algún lugar de la regla graduada. Esto usualmente se produce entre dos valores de la regla graduada. La indicación de la escala vernier se provee para dar una precisión más exacta a la medida, y no recurrir a la estimación.

La escala indicadora vernier tiene su punto cero coincidente con el cero de la escala principal. Su graduación esta ligeramente desfasada con respecto de la principal. La marca que mejor coincide en la escala vernier será la decima de la escala principal

En los instrumentos decimales como el mostrado en el diagrama, la escala indicadora tendrá 9 marcas que cubren 10 en la principal. Nótese que el vernier no posee la décima graduación

En un instrumento que posea medidas angulares, la escala de datos puede ser de medio grado, mientras que el vernier o nonio tendría 30 marcas de 1 minuto. (Ósea 29 partes de medio grado).

El calibrador vernier es uno de los instrumentos mecánicos para medición lineal de exteriores, medición de interiores y de profundidades más ampliamente utilizados. Se creé que la escala vernier fue inventado por un portugués llamado Petrus Nonius. El calibrador vernier actual fue desarrollado después, en 1631 por Pierre Vernier.

El vernier o nonio que poseen los calibradores actuales permiten realizar fáciles lecturas hasta 0.05 o 0.02 mm y de 0.001" o 1/128" dependiendo del sistema de graduación a utilizar (métrico o inglés).

APLICACIONES

Las principales aplicaciones de un vernier estándar son comúnmente: medición de exteriores, de interiores, de profundidades y en algunos calibradores dependiendo del diseño medición de escalonamiento.

La exactitud de un calibrador vernier se debe principalmente a la exactitud de la graduación de sus escalas, el diseño de las guías del cursor, el paralelismo y perpendicularidad de sus palpadores, la mano de obra y la tecnología en su proceso de fabricación.

Normalmente los calibradores vernier tienen un acabado en cromo satinado el cual elimina los reflejos, se construyen en acero inoxidable con lo que se reduce la corrosión o bien en acero al carbono, la dureza de las superficies de los palpadores oscila entre 550 y 700 vickers dependiendo del material usado y de lo que establezcan las normas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

SEGUNDO.- En el valor de cada graduación de la escala del vernier se calcula considerando el valor de cada graduación de la escala principal divido entre el número de graduaciones del vernier.

L = d / n

Donde:

L= Legibilidad

D =Valor de cada graduación en la escala principal

N =Número de graduaciones del vernier.

Por ejemplo un calibrador con lectura mínima de 0.05 mm deberá tener en la escala principal graduaciones cuyo valor de c/u deberá ser de 1 mm y 20 graduaciones en el vernier de tal manera que:

L = d / n; L = 1 / 20 = 0.05 mm

La distancia d' que deberá existir entre los graduaciones del vernier es

D – d/n; d' = 1 – 1/ 20 = 1 – 0.05 0.95 mm

Por lo tanto la longitud L total del vernier con 20 graduaciones será:

L = (n – 1) d = (20 -1) 1 = 19 mm

La fracción entre las dos primeros graduaciones de la escala principal y una división de la del vernier está representado por un múltiplo de d/n y se determina encontrando la graduación sobre la escala del vernier que esté más alineado con uno graduación sobre la escala principal.

LECTURA DEL CALIBRADOR VERNIER

La graduación en la escala del calibrador vernier se dividen (n – 1) graduaciones de la escala principal entre n partes iguales de la escala del vernier. Los calibradores vernier pueden tener escalas graduadas en sistema métrico y/o sistema inglés.

Los calibradores graduados en sistema métrico tienen legibilidad de 0.05 mm y de 0.02 mm, y los calibradores graduados en el sistema inglés tienen legibilidad de 0.001 " y de 1/1 28".

La legibilidad del calibrador del siguiente ejemplo es de 0.05 mm

En este ejemplo se observa que la línea "0" del vernier ha recorrido sobre la escala principal hasta un poco más de la séptima graduación (cada una con valor de 1 mm). Esto nos indica que en la escala principal la lectura es de 7 mm y una fracción más, para calcular esa fracción se observa en el vernier que su cuarta graduación coincide con una graduación de la escala principal, si se sabe que cada línea del vernier tiene un valor de 0.05 mm la lectura del vernier es de (4 x 0.05) 0.20 mm = a 0.2 mm. Por lo tanto la lectura total es de 7.2 mm.

La legibilidad del calibrador del siguiente ejemplo es de 0.02 mm y cada graduación de la escala principal es igual a 0.5 mm

En este ejemplo se observa que la línea "0" del vernier ha recorrido hasta un poco más de la línea 9, por lo tanto la lectura de la escala principal es de 9 x 0.5 = 4.5 mm y la línea del vernier que coincide con una de la escala principal es la línea 11 que multiplicado por el valor que tiene cada graduación nos da 11 x 0.02 = 0.22 mm. De esta manera se puede establecer que la lectura total es de 4.72 mm

PRIMERO.- En este ejemplo la legibilidad del calibrador es de 0.001" y cada graduación de la escala principal es igual a 0.025".

Obsérvese en este ejemplo que la línea "0" del vernier ha recorrido sobre la escala principal hasta un poco mas de 1.9" para calcular el valor de la fracción excedente, se observa en el vernier que su graduación numero 17 coincide con una graduación de la escala principal, si se sabe que cada línea del vernier tiene un valor de 0.001" la lectura del vernier es de (17 x 0.001") 0.017", por lo tanto la lectura total es de 1.917".

Este ejemplo la legibilidad del calibrador es de 1/128" y cada graduación de la escala principal es igual a 1/16". (fig. 1)

(fig. 1)

COMPONENTE S DE UN PIE DE REY.

COMPONENTES DEL PIE DE REY

• Mordazas para medidas externas.

• Mordazas para medidas internas.

• Colisa para medida de profundidades.

• Escala con divisiones en centímetros y milímetros.

• Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.

• Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido.