UNIVERSIDAD GRAN MARISCAL DE AYACUCHO Núcleo de Barcelona Escuela de Ingeniería de Mantenimiento Industrial Facultad de Ingeniería

Informe final de taller de procesos de manufactura Barcelona, julio 4/07/06 INTRODUCCIÓN Las maquinas herramientas se presentan en diversas formas y modelos según sea el caso o el tipo de trabajo que se quiera realizar se presentan diversos tipos de estas como las taladradoras, las limadoras y cepilladoras, el torno y la fresadora basándonos únicamente en estos tipos de maquinas las definiremos una a una; cabe destacar que existen otros tipos de maquinas herramientas entre las que podemos encontrar en un taller como la sierra, el esmeril etc. Las taladradoras se suelen designar por una dimensión que indica en forma aproximada el diámetro del círculo más grande que se puede taladrar en su centro debajo de la maquina. Entre los tipos de maquinas taladradoras tenemos taladradoras sensitivas, estas son del tipo mas simple destinada a mecanizar agujeros con estas podemos realizar agujeros pequeños como máximo de 15mm; taladradoras de columna, son maquinas con gran capacidad de trabajo y se pueden obtener agujeros hasta de 80 milímetros de diámetro; y la mas importante de todas taladradora radial, esta maquina puede realizar trabajos fuertes y a gran escala debido a que su cabezal puede moverse a lo largo de un brazo horizontal alrededor de un eje vertical posee gran libertad de movimiento facilitando los trabajos con esta podemos obtener agujeros hasta de 100mm de diámetro, aparte de esto tenemos las herramientas para taladrar llamadas brocas las podemos encontrar de diferentes tipos y diámetros según el trabajo a realizar, podemos nombrar algunas como la broca de centrar esta es la mas usada de todas ya que se debe usar primero antes de pasar a trabajar con los otros tipos de brocas como su nombre lo indica se utiliza para realizar el centro del agujero esta penetrara la pieza hasta cierta distancia con el fin de dejar el camino abierto para la utilización de la siguiente broca, tenemos la broca helicoidal es una de las mas usadas para taladrar agujeros, existen otras como de menor requerimiento como ( el escariador cilíndrico, escariador cónico, fresa frontal, fresa cónica ) estas ultimas por lo general se utilizan para realizar distintos tipos de acabados en agujeros ya realizados. Además de esto existen diferentes tipos de agujeros, como los del tipo pasante, agujero ciego, agujero cónico, agujero con un escalón etc.

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En lo que respecta a las limadoras y cepilladoras; estas maquinas se utilizan para aplanar superficies realizar inclinaciones y ranuras, la diferencia mas relevante que existe entre estas maquinas herramientas es el movimiento que realiza la herramienta y la pieza en cada caso, para la limadora la herramienta y la pieza poseen movimiento mientras que para la cepilladora la pieza se mueve y la herramienta queda fija, además esta maquina pose carreras de ida y vuelta con los que realiza el mecanizado de la pieza desprendiendo la viruta, la herramienta de corte posee filo además esta herramienta es delicada y su mecanizado es horizontal. El torno es una maquina muy versátil ya que se pueden realizar gran cantidad de trabajos como ranurados, cilindrados, refrentados, agujereados, roscados entre otros, el movimiento de rotación lo posee la pieza mientras entra en contacto con esta un útil de corte produciendo un desprendimiento de viruta, la operación de cilindrado es el mecanizado del diámetro exterior de la pieza que consiste en llevar de un diámetro inicial a uno final; el ranurado viene siendo la obtención de una ranura en la pieza, el refrentado es el mecanizado de la pieza a lo largo de su eje es decir, desde una longitud inicial a una final, el roscado consiste en realizarle rosca a un superficie definida de la pieza por lo general son roscas externas. Existen gran variedad de tornos como podremos citar algunos el torno automático, tornos de control numérico esto quiere decir que los movimientos de sus elementos son controlados a través de números o valores establecidos, torno paralelo, torno vertical entre otros. Todos estos tienen las mismas funciones lo único que varia es su manejo y su control. Las fresadoras tenemos que al igual que el torno se pueden realizar gran cantidad de trabajos como por ejemplo mecanizar superficies para disminuir su longitud, realizar ranuras, realizar agujeros, obtener dientes de engranajes, etc. Las herramientas que se utilizan en esta maquina son las fresas de dientes tallados y las de dientes postizos se diferencian únicamente porque las de dientes tallados los filos de corte se encuentran tallados sobre la superficie de la fresa y las de dientes postizos quiere decir que pueden ser sustraídos o estos se encuentra sujetos a la fresa y pueden ser intercambiados; las fresadoras existes en varios tipos entre las que podemos nombran esta la fresadora universal que es la mas versátil por la gran comodidad que esta brinda para los trabajos y sin muchas limitaciones además se encuentran las fresadoras verticales, las copiadoras, y las cnc (control numérico), todas estas maquinas se utilizan para distintos trabajos de acuerdo con las limitaciones de las mismas. En estas maquinas existen dos mecanizados muy particulares como son el de oposición que consiste en mecanizar la pieza colocando la fresa en posición vertical mecanizando con la punta de los filos de la fresa y el de concordancia donde la fresa se coloca sobre la pieza de forma horizontal mecanizando la superficie con los filos a lo largo de su diámetro. Habiendo conocido gran parte de lo que son las maquinas herramientas debemos tomar en cuenta uno de los principios fundamentales como son los movimientos que se dan en cada una de estas maquinas, en general estos movimientos casi siempre son los mismos en todas esta maquinas cambiando solamente en la forma como se ejecutan en las distintas maquinas. Tenemos los movimientos fundamentales, como el movimiento de corte el movimiento de corte viene siendo aquel que en cuanto la herramienta hace contacto con la superficie de la pieza o viceversa provoca el desprendimiento de viruta o escoria que viene siendo hilos del metal que se desprenden; el movimiento de avance que viene a ser el movimiento mediante el cual la pieza o la herramienta se mueven para realizar el mecanizado cave destacar que este movimiento lo puede tener la pieza o la herramienta según sea el caso y el tipo de maquina donde se opere ya que puede que la pieza quede fija mientras que la herramienta s mueve o puede que sea de forma invertida; el movimiento de profundidad de corte que es el valor que se le da a la herramienta o a la pieza según sea el caso de mecanizado para que estas entren en contacto y se pueda producir el mecanizado, es decir para que pueda haber penetración de la herramienta en la pieza. Además de existir movimientos existen propiedades como son las velocidades de mecanizado que no son mas que valores que se le introducen de forma manual a la maquina donde se este trabajando para que esta adquiera la velocidad deseada al momento de trabajarla estas velocidades como son conocidas como velocidades de corte y de avance que son las que encontramos comúnmente en los cálculos van a depender de ciertas especificaciones, estas vienen siendo; el tipo de material de la pieza, los diámetros de la misma, y el tipo de mecanizado que se quiera obtener; estas condiciones son necesarias para conocer con que velocidades se puede trabajar hay que resaltar que estas velocidades ya se encuentran estandarizadas, y se 2

les puede conseguir expuestas en tablas en el taller o en las mismas maquinas que puedan traerlas en una placa sobre su estructura. En las distintas maquinas siempre van a tomarse en cuenta todos estos factores quizás no con las misma especificaciones o requerimientos pero principalmente a la hora de una actividad van a depender de los factores antes nombrados básicamente, para que no halla confusión aquí podemos poner de ejemplo a la maquina fresadora que además de tener el cuenta el tipo de material, el diámetro de la herramienta, y el tipo de mecanizado que se quiera obtener se toma en cuenta el tipo de herramienta con que se trabaja ya que estas pueden ser de dientes postizos, dientes tallados entre otros para cada una de estas herramientas va existir un valor con las especificaciones antes nombradas de la velocidad de avance que en este caso seria un avance por diente. Habiendo expuesto estos importantes detalles tenemos que aclarar que cuando hablamos de el tipo de mecanizado que se quiere obtener decimos que son los acabados en que terminaran las piezas estos pueden ser el desbaste que es un acabado rudimentario, el afinado que es un acabado mejor que el desbaste que puede ser visible pero no es palpable al tacto, el reafinado que vendría siendo mucho mejor que el afinado con una superficie no visible y finalmente el pulido que seria un acabado prácticamente de espejo. Las figuras que se pueden obtener en estas maquinas son muchas y requieren de mucho cuidado a la hora de trabajarlas para todo esto se requiere lo mas importantes en la industrias que es el tiempo para eso se toman en cuenta cálculos de tiempo a la hora de realizar estas actividades, para saber o tener un aproximado de cuanto es el tiempo que debemos demorar en cada actividad para no convertirla en una tarea muy tediosa ya que con la experiencia y conocimiento se puede garantizar un buen trabajo en poco tiempo. Objetivos generales • Recordar trabajos y cálculos de tiempo en maquinas herramientas. Objetivos específicos ♦ Calcular tiempos de mecanizado en piezas. ♦ Crear un eje con operación en el torno. ♦ Preparar una pieza con operación de limado y fresado. ♦ Aplicar taladrado de una pieza luego de haber sido preparada. Hojas de cálculos Para cálculos de tiempos en el torno en diferentes operaciones: Refrentado: R • Tiempo principal de refrentado: Tpref = SxN Donde: R = radio de la pieza (mm). S = avance por vuelta (mm/rcv). N = numero de revoluciones por minutos (RPM). 3

Para el cálculo de N tenemos: Vc x 1000 N= xø Donde: Vc = velocidad de corte (mtrs/min). ø = diámetro de la pieza (mm). Cilindrado: L • Tiempo principal de cilindrado: Tpcil = SxN Donde: L = longitud de la pieza (mm). Los valores de S y N son los mismos mencionados en el refrentado en este caso. L • Tiempo principal de roscado: Tpros = SxN Donde: S = paso de la rosca. Destacando que el valor de la rosca se menciona junto con el diámetro de la figura como ejemplo: M16 x 2 entonces 2 seria el paso y M16 seria métrica 16 donde 16 seria el diámetro. Los valores de L y N serian iguales a los mencionados en las otras operaciones. Para los cálculos de ranuras y biseles están estandarizados en tiempo. Para el tiempo de ranurado = de 25 a 30 segundos. Para el tiempo de biseles = 20 segundos. Tabla para los valores de velocidades de corte Para desbaste

Para afinado

material 4

20 − 25 mtrs/min 30 − 35 mtrs/ min 35 − 40 mtrs/min

22 − 28 mtrs/min 33 − 40 mtrs/min 38 − 43 mtrs/min

Aceros Aluminio − Bronce Latón

Tabla de avances Diámetros en mm 10 − 25 26 − 50 51 − 75

Desbaste mm/rcv 0.1 0.2 0.25

Afinado mm/rcv 0.05 0.1 0.15

Nota: estos son algunos valores que podemos encontrar en estas tablas. Operación en el torno Con las formulas antes nombradas procedemos a mostrar los cálculos obtenidos para crear un eje con las distintas operaciones de torneado. Datos: Diámetro de la pieza en bruto: 25mm. Longitud de la pieza en bruto: 140mm. Material de la pieza: acero suave. Barra redonda Rosca: M16 x 2 Biseles: 1 x 45º Profundidad máxima de pasa en desbaste 2mm y en afinado 1mm. Los detalles de la figura podrán ser observados en el plano nº 1. Nota: los valores de velocidades de corte y avance son tomados de las tablas que se encuentran en la página anterior. Paso 1 Refrentado de longitud 140 a 135mm se mecanizaran 5mm en 2 pasadas de 2mm y 1 pasada de 1mm de profundidad en total serian 3 pasadas. R = 12,5mm. Vc = 23mtrs/min. ø = 25mm. N = 292,84RPM. S = 0.1mm/rcv. Tpref = 0,42min. Tpref = 0,42 x 3 pasadas = 1.26min. Paso 2

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Cilindrado de ø 25 a ø 21mm en desbaste mecanizamos 4mm en 2 pasadas de 2mm de profundidad. L = 80mm. Vc = 23mtrs/min. S = 0.1mm/rcv. Ø = 25mm. N = 292, 84RPM. Tpcil = 2,73min. Tpcil = 2,73 x 2 pasadas = 5,46min. Cilindrado de ø 21 a ø 20 mm en afinado mecanizamos 1mm en 1 pasada de 1mm de profundidad. L = 25mm. Vc = 26mtrs/min. S = 0.05mm/rcv ø = 21mm. N = 394,09RPM Tpci = 1,26min. Cilindrado de ø 20 a ø 16mm en desbaste mecanizamos 4mm en 2 pasadas de 2mm de profundidad. L = 55mm. Vc = 24mtrs/min. ø = 20mm. N = 381, 97RPM. Tpci = 1,43min. Tpci = 1,43 x 2 pasadas = 2,86 min. Paso 3 Biseles = 1x 45° 2 biseles x 20seg = 40seg = 0.66min. Paso 4 Ranurado 28seg de duración = 0,46min. Paso 5 Roscado L = 50mm. S = 2. Vc = 10mtrs/min. N = 198, 94RPM. Tpros = 0,12min. h = altura del filete de rosca. h = 0,703 x 2 = 1,406mm. 2 pasadas. Tpros = 0,12 x 2 pasadas = 0,24min. Tiempo total de torneado = 1,26 + 5,46 + 1,26 + 2,86 + 0,46 + 0,66 + 0,24 = Tiempo total de torneado = 12,2min. Operación en la fresadora y limadora Datos: Material de la herramienta para limar: Acero rápido. Avance: 1mm. Fresa de dientes postizos: 60mm. Material de la fresa: Acero duro.

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Numero de dientes de la fresa: de 12 y 14 dientes. Material de la pieza: Bronce. Fresadora: L Tiempo principal de fresado: Tpfres = A Donde: L = longitud total de la superficie a fresar mm. A = avance por minuto sería = a x N mm/min. a = avance por vuelta seria = e x z mm/vuelta. e = avance por dientes mm/dientes. Z = numero de dientes. N = numero de revoluciones por minuto RPM. L = la + l + lu. la y lu son la distancias que adquiere la herramienta antes de entrar en contacto con la pieza y después de haber mecanizado la pieza respectivamente. l = longitud de la superficie a mecanizar. Tabla para el avance por dientes mm/dientes (e) material Bronce Latón aluminio

Fresa dientes tallados Desbaste Afinado 0.15 0.06 0.2 0.1 0.1 0.05

fresa dientes postizos Desbaste Afinado 0.5 0.15 0.5 0.15 0.5 0.15

Velocidades de corte m/min. Fresas y materiales Fresa con dientes postizos Acero duro

Desbastar Desde 10

Hasta 12

Acabar Desde 15

Hasta 20

Acero semiduro

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20

25

Acero suave

15

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Nota: los materiales y los tipos de fresas tanto para el avance por diente como para las velocidades de corte son solo algunos de los que podemos encontrar en las tablas destacando los valores usados para los cálculos 7

para las piezas que se realizan en este informe. Limadora: b x 2L Tiempo principal de limado: Tplim = S x 1000 x Vm Donde: b = ancho del recorrido (mm). L = longitud del recorrido (mm). S = avance. Vm = velocidad media (mtrs/min). VA x VR Vm = VA + VR VA = velocidad de trabajo (mtrs/min). VR = velocidad de regreso (mtrs/min). Tabla de VA (mtrs/min) en el aplanado: Material de la herramienta Acero al carbono Acero rápido

Acero suave

Acero duro

Acero semiduro Fundición gris

Bronce, Latón, Aluminio.

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Nota: cabe hacer hincapié en que los valore tomados en las velocidad de regreso debe ser mayor a el de la velocidad de trabajo, esto debido a que cuando la herramienta viene de regreso no estaría mecanizando y por ende ira a una velocidad mayor este valor puede ser tomado a consideración del operador. Paso 1 Fresado de longitud 30mm a 28mm en acabado mecanizamos 2mm en 2 pasadas de 1mm de profundidad. la = 10mm. lu = 10mm. l = 54mm. L = 74mm. e = 0,15mm/dientes. Z = 14 dientes. a = 2,1mm/vuelta Vc = 18mtrs/min. Ø = 60mm. N = 95,49RPM.

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A =200,52mm/min. Tpfres = 0,36min. Tpfres = 0,36 x 2pasadas = 0,72min. Paso 2: Inclinación realizada en la fresadora. Para realizar la superficie inclinada de la pieza primero debemos: • Obtener la longitud de la superficie que se quiere fresar para ello utilizaremos la trigonometría: Longitud de la superficie = " 20² + 10² = 22,36mm. El valor obtenido utilizando Pitágoras es la longitud a fresar. • Con respecto a la forma que colocamos la pieza en la mesa de la fresadora seria tomando en cuenta esa inclinación de 45º de manera que la fresa pueda ir mecanizando. • Para saber cuantas pasadas debemos realizar obtuvimos la profundidad que debemos lograr la profundidad fue igual a 11mm que también fueron obtenidos usando trigonometría. Fresado de 11mm en 5 pasadas de 2mm de profundidad en desbastes y 1 pasada de 1mm de profundidad en afinado o acabado. Desbastado: la = 10mm. lu = 10mm. l = 22,36mm. L = 42,36mm. a = 7mm/vuelta. VC = 12mtrs/min. N = 63,66RPM. A = 445,62mm/min. Tpfres = 0,09min = 0,09 x 5pasadas = 0,45min. Afinado: Vc = 18mtrs/min. N = 95,49RPM. e = 0,15mm/diente. a = 2,1mm/vuelta. A = 200,52mm/min. Tpfres = 0,21min. Ttfresado = 0,72 + 0,45 + 0,21 = 1,38min Limado: Paso1: Limado de longitud 50mm a 45mm en desbaste mecanizamos 5mm en 2 pasadas de 2mm y 1 pasada de 1mm de profundidad serian 3 pasadas en total. la = 5mm. lu = 5mm. l = 44mm. L = 54mm. b = 30mm. S = 1mm/carrera. VA = 30mtrs/min. VR = 35mtrs/min. Vm = 32,30mtrs/min. Tplim = 0,10min x 3pasadas = 0,3min. 9

Paso 2: Limado de longitud 45mm a 44mm en acabado mecanizamos 1mm en 1 pasada de 1mm de profundidad. S = 0.5mm/carrera. Tplim = 0,20min. Paso 3: Limado de longitud 62mm a 55mm en desbastes mecanizamos 1mm en 3 pasadas de 2mm y 1 pasada de 1mm de profundidad. l = 24mm. L = 34mm. b = 30mtrs/min. S = 1mm/carrera. Vm = 32,30mtrs/min. Tplim = 0,06min x 4 pasadas = 0,24min. Paso 4: Limado de longitud 55mm a 54mm en acabado mecanizado 1mm en 1 pasada de 1mm de profundidad. S = 0,5mm/carrera. Tplim = 0,12min. Ttlimado = 0,3 + 0,20 + 0.24 + 0.12 = 0.86min. Operación de taladrado. Datos: Agujero pasante de Ø = 18mm. Agujero ciego 15mm profundidad de Ø = 8mm. Material de la pieza: Bronce. L Tiempo principal de taladrado = Tptal = SxN Donde: L = longitud a taladrar (mm). L = l + 0.3 x Ø. l = longitud de profundidad de la pieza (mm). Ø = diámetro de la broca (mm). S = avance (mm/vuelta). N = numero de revoluciones por minuto. 10

Para la primera broca (broca de centrar) L = l + 1/3 x Ø. Tabla de velocidades de corte y avances. Material de la pieza aceros Fundición Latón Bronce Aluminio

VC (mtrs/min) 9 − 11 11 − 12 33 33 47

Avance ( S ) (mm/vuelta) 0,04 0,07 0.06 0.05 0,06

Paso 1: Realización de agujero pasante Ø 18mm. Brocas previas: Broca de centrar. Broca de Ø 5mm. Broca de Ø 12mm. Broca de Ø 18mm. Broca de centrar. L = 4 + 1/3 x 3 = 5mm. S = 0,05mm/vuelta. Vc = 33mtrs/min. N = 3501,4RPM. Tptal = 0,028min. Paso 2: Broca Ø 5mm: L = 28 + 0, 3 x 5 = 29,5mm. N = 2100, 84RPM. Tptal = 0,28min. Paso 3: Broca Ø 12mm.

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L = 28 + 0, 3 x 12 = 31,6mm. N = 875,35RPM. Tptal = 0,72min. Paso 4: Broca Ø 18mm. L = 28 + 0, 3 x 18 = 33,4mm. N = 583,56RPM. Tptal = 1,14min. Tiempo total de taladrado en agujero Ø 18 = 2,16min. Agujero ciego Ø 8mm. Paso 1: Brocas previas: Broca de centrar. Broca de Ø 2mm. Broca de Ø 5mm. Broca de Ø 8mm. Broca de centrar: L = 5mm. N = 3501,40RPM. Tptal = 0,028min. Paso 2: Broca de Ø 2mm. L = 15 + 0,3 x 2 = 15,6mm. N = 5252,11RPM. Tptal = 0,059min. Paso 3:

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Broca de Ø 5mm. L = 16,5mm N = 2100,84RPM. Tptal = 0,15min. Paso 4: Broca de Ø 18mm. L = 17,4mm. N = 1313, 02RPM. Tptal = 0,26min. Tiempo total de taladrado en agujero de Ø 8mm = 2,65min. Plano Nº 1 pieza realizada en el torno. Plano Nº 2 pieza realizada en la fresadora y limadora. Plano Nº 3 pieza realizada en la taladradora. Bibliografía • Biblioteca Profesional (EPS). Tecnología mecánica. Toma II. Ediciones Don Bosco. Barcelona 1974. • Leyenserter. Tecnología de los Oficios Metalúrgicos.Editorial Reverte.1974. • Tomas G. Gregor; Procesos Básicos de Manufactura, Ed, Mc. Graw−Hill. Anexos Figura 1. Diferentes tipos de herramientas para fresar. Figura 2. Trabajo con fresa cilíndrica. Figura 3. Torno semiautomático. Figura 4. Taladrado en torno radial usando refrigerante. Figura 5. Galga usada para alinear la herramienta con la pieza en el torno.

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