---- (2 Ejercicios De Taller)

4

Procesos de mecanizado ¿Qué?

Analizando correctamente los parámetros y especificaciones de las herramientas, podremos generar hojas de procesos del mecanizado.

Contenidos 4.1 Hoja de proceso o proceso de trabajo

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

4.2 Parámetros adecuados para el corte por arranque de viruta

Índice

4.1 Hoja de proceso o proceso de trabajo

volver

La hoja de proceso es un documento, elaborado en la oficina técnica, en el que se establecen todas las acciones a realizar sobre el bruto hasta obtener la geometría final de la pieza indicada en el plano.

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

Tiene como finalidad que la ejecución de una determinada pieza se lleve a cabo en idénticas circunstancias, independientemente del operario que lo realice y en el menor tiempo posible, manteniendo la calidad del producto. A tal efecto, un proceso de trabajo se considera bien hecho cuando el operario lleva a cabo la realización de la pieza sin que se le plantee ninguna duda. Esto se consigue plasmando en un documento todos los datos y acciones necesarias.

Fig. 4.1 Plano en hoja de proceso

Este documento es personalizable para cada empresa en función de su producto y a efectos educativos partiremos de uno en el que se establezcan los parámetros básicos en el mecanizado (Fig. 4.1 y Fig. 4.2). Estos parámetros básicos son, además del material y el bruto: ▪▪ El plano de la pieza. ▪▪ La forma de sujeción de la pieza en la máquina (Fase). ▪▪ Las operaciones a realizar en cada sujeción (Operaciones). ▪▪ Los parámetros tecnológicos necesarios para el mecanizado (velocidad de corte (Vc) o giro (n), avance (f ) y profundidad de pasada (p)). ▪▪ Las herramientas utilizadas, tanto de trabajo como de verificación y control. ▪▪ Un croquis en donde se aprecien las particularidades de las fases y operaciones descritas en la Denominación.

Fig. 4.2 Parámetros de la hoja de proceso

En la hoja de proceso educativa se obvian los tiempos de mecanizado por no ser relevantes durante el aprendizaje pero sí suelen aparecer en las hojas de proceso de producción. La confección de la hoja debe realizarse y leerse en base a una escritura lineal, es decir, todo lo que está escrito en una línea está relacionado entre sí. Como particularidad y debido a la complejidad del dibujo, los croquis pueden agrupar varias operaciones, siempre que estas se aprecien con claridad.

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

.

Ejemplo Analicemos la información de la línea del apartado 3.1 de la Fig. 4.2, que dice: 3.1- Moleteado RAA 1 90º - Moletas – Calibre – 224 Se debe interpretar como: El moleteado descrito (Operación) será la primera operación (3.1) cuando la pieza esté sujeta en las condiciones de la fase 3 (Entre plato y punto con 88 mm al aire) y para realizarla necesito unas moletas RAA 1 90º (Herramienta de trabajo), verificadas con un calibre (Herramienta de control) y que el torno gire a 224 rpm (velocidad de giro) y que la herramienta tenga un movimiento de avance manual (avance de la herramienta); en el croquis se aprecia la zona de la pieza que se moleteará.

Las distintas columnas de la hoja de proceso, tienen los siguientes significados: ▪▪ Plano de la pieza. Vistas necesarias para la fabricación.

▪▪ Fase. En la columna de Fase se enumera el orden a seguir en las distintas sujeciones de la pieza. Esto implica que no debe sujetarse la pieza en la forma descrita en el punto 3 antes que la del punto 2. ▪▪ Operación. En la columna de Operación se enumera el orden de las operaciones de mecanizado que han de realizarse mientras la pieza esté sujeta en la forma descrita en la Fase correspondiente. Así, el primer número corresponde a la fase y el segundo al orden en el que se debe ejecutar la operación. Por ejemplo, 3.4 en la columna de Operación quiere decir que el Ranurado a ∅30#6 es la 4ª operación mientras la pieza está sujeta como indica la Fase 3. ▪▪ Denominación. Descripción, en la terminología del taller, de la Fase o la Operación a realizar. ▪▪ Herramienta de trabajo. Siempre en el argot de taller o con los códigos establecidos, descripción de la herramienta con la que se realiza la Fase o la Operación correspondiente. ▪▪ Herramienta de control. Ídem que en el apartado anterior pero indica el momento y la herramienta con la que controlar la Fase o la Operación. ▪▪ Velocidad de corte (Vc) o velocidad de giro (n), avance (f ) y profundidad de pasada (p). Indica los valores tecnológicos necesarios para realizar la operación descrita. ▪▪ Croquis. Dibujo o esquema en el que se aclaran aspectos interesantes de la Fase o la Operación descrita. Por ejemplo, en la Operación 2.2 – (Acabado) Cilindrar a ∅340#68; no se aprecia en qué parte de la pieza se encuentra ese cilindro. Punto que se aclara con el croquis.

4.1.1 Terminologías utilizadas en los procesos

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

Cuando se realiza un proceso de trabajo, este tiene que ser escueto y conciso para que un profesional del mecanizado lo entienda sin ambigüedades, pues como se ha mencionado, un proceso de trabajo se considera bien hecho cuando el operario realiza las acciones sin que se le planteen dudas. A tal efecto se suele utilizar terminología, códigos y esquemas de uso habitual en los talleres. Al igual que el propio proceso, la terminología empleada en su desarrollo es personalizable para cada empresa o producto y los expuestos a continuación solamente tienen un fin didáctico. Así, para denominar las fases y representarlas en los croquis correspondientes a sujeciones de piezas con plato, podemos utilizar (Fig. 4.3):

Cogido en plato de garras, Xmm al aire

Cogido entre plato y punto, Xmm al aire

Cogido entre puntos

Fig. 4.3 Denominación y representación de fases para cogidas en plato

Para sujeciones en mordazas podríamos utilizar (Fig. 4.4):

Cogido en mordaza, Xmm al aire

Cogido en mordaza con escultura, Xmm al aire

Cogido en mordaza con calza, Xmm al aire

Fig. 4.4 Denominación y representación de fases para cogidas en mordaza

Para sujeciones con aparato divisor (Fig. 4.5):

Cogido con aparato divisor, Xmm al aire

Cogido con aparato divisor y punto, Xmm al aire

Fig. 4.5 Denominación y representación de fases para cogidas con aparato divisor

Para sujeciones en plato magnético (Fig. 4.6):

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

Cogido en plato magnético Fig. 4.6 Denominación y representación de fases para cogidas en plato magnético

Como se puede apreciar, todas las representaciones son esquemáticas para que se puedan dibujar rápidamente y las denominaciones se ciñen exclusivamente al hecho. Para definir las operaciones se siguen las normas anteriores y como ejemplo podemos utilizar las siguientes en función de la máquina con la que se trabaje.

Operaciones de mecanizado Operaciones a mano: ▪▪ Aserrado ∅60#100 mm. ▪▪ Trazado de taladros de ∅8 mm. ▪▪ Limar cara A. ▪▪ Escuadrar caras A y B a 90º.

▪▪ Escuadrar caras C y D a 120º. ▪▪ Limar C paralela a A a 52 mm. ▪▪ Roscar a M10. ▪▪ Soldar piezas A y B Sierra alternativa: ▪▪ Cortar ∅30#73 mm. ▪▪ Rectificadora. ▪▪ Rectificar cara A. Taladradora: ▪▪ Taladrar a ∅10 pasante. ▪▪ Avellanar con ∅12 mm. ▪▪ Abocardar a ∅10,5#6 mm. ▪▪ Taladrar ∅8,5#15 mm Torno. ▪▪ Refrentar limpiando. ▪▪ Refrentar 5 mm. ▪▪ Refrentar a 30 mm. ▪▪ Cilindrar a ∅35#12 mm. ▪▪ Ranurar a ∅18#4 mm. ▪▪ Mecanizar ranura de R5 mm. ▪▪ Tronzar 44 mm.

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

▪▪ Mecanizar cono de i = 32º. ▪▪ Roscar a M16. ▪▪ Roscar M22#35 mm. ▪▪ Achaflanar 2#45º. ▪▪ Mandrinar ∅40#12 mm. ▪▪ Moleteado RGE 0,8 105º DIN82. ▪▪ Matado de cantos. Fresadora. ▪▪ Planear cara A. ▪▪ Planear cara B a 52 mm. ▪▪ Ranurar 4#14 mm. ▪▪ Mecanizar ranura C.

▪▪ Contornear perfil. ▪▪ Tallar dentado. ▪▪ Mandrinar ∅100#67 mm. ▪▪ Mecanizar chavetero de 5#34 mm. En lo referente a las definiciones de herramientas, tanto de trabajo como de control, sirvan como ejemplo las siguientes definiciones.

Herramientas de trabajo y control De trabajo para operaciones a mano: ▪▪ Sierra de mano. ▪▪ Lima de 3” (ó 4”, 5”, 6”, 8”, 10”, 12”) con picado sencillo (o doble). ▪▪ Gramil. ▪▪ Punta de trazar. ▪▪ Compás de puntas. ▪▪ Granete. ▪▪ Macho de roscar de M6. ▪▪ Terraja de M10. ▪▪ Electrodo de ∅2,5 mm De trabajo para torno (también se suelen utilizar los códigos del propio fabricante): ▪▪ Herramienta de cobalto (A. cobalto). ▪▪ Plaquita metal duro (Pl. MD). ▪▪ Herramienta de roscar M (Ros. M).

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

▪▪ Herramienta de roscar W (Ros. W). ▪▪ Herramienta especial R5 (Esp. R5). ▪▪ Moletas. De trabajo para fresadora: ▪▪ Plato de cuchillas (Pla. Cuch). ▪▪ Fresa de planear de ∅50 mm (F. Pla ∅50). ▪▪ Fresa de ranurar de 8 mm (F. Ran 8). ▪▪ Fresa de módulo M1,5, nº2 (Mod. 1,5-2). De trabajo para taladradora: ▪▪ Broca de ∅5 mm (Br. ∅5). ▪▪ Avellanador para ∅12 mm (Ave. ∅12). ▪▪ Abocardador ∅10,5 mm (Abo. ∅10,5).

De control general: ▪▪ Calibre. ▪▪ Micrómetro. ▪▪ Galga. ▪▪ Escuadra. ▪▪ Regla metálica. ▪▪ Flexómetro. ▪▪ Escuadra de 90º. ▪▪ Escuadra de 120º ▪▪ Mármol de trazar. ▪▪ Plantilla.

Cuestiones de repaso 1. ¿Qué es un proceso de trabajo y qué finalidad tiene?

C uriosidad

2. ¿Qué se describe en el apartado de Fase? ¿Y en el de Operación? 3. ¿Puede un croquis agrupar varias operaciones?

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

4. Realiza el proceso de trabajo completo de la pieza siguiente:

volver

4.2 Parámetros adecuados para el corte por arranque de viruta Todas las herramientas de corte por arranque de viruta que se utilizan en las máquinas del taller necesitan unas condiciones de trabajo específicas en función del material a trabajar (la pieza), de la herramienta con la que se trabaja (broca, herramienta de torno o fresa) y de la propia máquina que se utiliza (taladradora, torno o fresadora). Estas condiciones de trabajo vienen determinadas por los movimientos necesarios para producir el corte, que a su vez llevan aparejados los parámetros de corte, a saber: ▪▪ Velocidad de corte o giro. ▪▪ Avance. ▪▪ Profundidad de pasada. En todas las máquinas herramientas del taller es necesario que los elementos del trabajo tengan un movimiento de giro, un movimiento de penetración y otro de avance. El movimiento de giro tiene como característica la velocidad de corte o de giro y lo lleva la pieza en el torno, y la herramienta en la taladradora y la fresadora. El movimiento de penetración conlleva la profundidad de pasada (penetración de la herramienta en la pieza) y lo proporciona la herramienta en el torno y la taladradora, y la pieza en la fresadora. El movimiento de avance permite que la pieza y la herramienta entren en contacto y determina la velocidad con la que incide una en la otra; lo proporciona la herramienta en el torno y la taladradora, y la pieza en la fresadora (Fig. 4.7, 4.8 y 4.9). Superficie de corte

Velocidad de giro o corte

Superficie de trabajo

Profundidad de pasada

Avance

Cabeza de corte Penetración por vuelta

Vá sta go

Avance Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

Velocidad de giro

Fig. 4.7 Torno Velocidad de giro o corte

Profundidad de pasada

Avance Avance

Fig. 4.9 Fresadora

Fig. 4.8 Taladradora

Estos parámetros de corte vienen proporcionados por los fabricantes de las herramientas, tabulados en función del material que se vaya a trabajar con ellas, por ejemplo: si hemos comprado una herramienta de acero rápido para operaciones de torneado, nos proporcionará los parámetros de corte idóneos para trabajar distintos materiales.

En la tabla de la Fig. 4.10, podemos apreciar los idóneos para trabajar un acero duro de 85 kg/mm2. La tabla nos indica la velocidad de corte en función del avance y hace mención a que estas velocidades son indicadas para profundidades de corte ≤ a 5 mm. De tal manera que para trabajar ese acero con un avance de 0,2 mm/v deberíamos utilizar una velocidad de corte de 26 m/min y dar pasadas menores de 5 mm de profundidad. Útiles de corte

Cuchillas para torneado Velocidades de corte con útiles de acero rápido Avance s mm por vuelta

Material a tornear

Resistencia Dureza

0,2

0,4

0,8

1,6

3,2

Velocidad v m por minuto Acero suave

45 kg/mm2

43

32

24

18

13

Acero semiduro

60 kg/m

34

25

19

14

10

Acero duro

85 kg/m2

26

21

16

12

8

Acero ligeramente aleado

90-110 kg/mm

18

13

10

7,5

6

Acero aleado

110-150 kg/mm2

17

12

8,5

6

4

2

2

Fig. 4.10 Tabla de parámetros de corte para trabajos de torno con cuchilla de acero rápido

De igual manera tendíamos para el taladrado, tabla de la Fig. 4.11 y para el fresado, tabla de la Fig. 4.12. Brocas Aplicación - Valores indicativos

S

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

Útiles de corte

Ø Valores indicativos

Material

Velocidad de corte v m/ mín

Diámetro de la broca 5

15

25

40

Refrigeración - lubricación

Avance por vuelta, s mm

Acero 45 kg/mm2

25...40

0,10 0,20 0,30 0,40

Emulsión de aceite soluble

Acero 60 kg/mm2

25...32

0,10 0,18 0,27 0,35

Emulsión de aceite soluble

Acero 85 kg/mm2

20...28

0,08 0,15 0,24 0,32

Emulsión de aceite soluble

Valores indicativos Velocidad de corte v m/ mín

Material

Diámetro de la broca 5

15

25

40

Refrigeración - lubricación

Avance por vuelta, s mm

Acero 90-110 kg/mm2

12...20

0,06 0,20 0,20 0,28

Emulsión de aceite soluble

Acero 150 kg/mm

8...15

0,04 0,10 0,16 0,24

Aceite de corte

Acero fundido 50 kg/mm2

20...35

0,15 0,25 0,40 0,55

Emulsión de aceite soluble

Acero fundido - 50-80 kg/mm2

15...25

0,10 0,20 0,30 0,40

Emulsión de aceite soluble

2

Fig. 4.11 Tabla de parámetros de corte para trabajos de taladrado Útiles de corte

Operaciones de fresado Valores informativos Desbastado

Operación de fresado

Material

velocidad desplazamiento velocidad desplazamiento v m/min s mm/min v m/min s mm/min Observaciones

Profundidad de pasada = 5 mm Acero no aleado hasta 2 Cilindrado o planeado 80 kg/mm D v S ϕ

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

b

Acabado

Profundidad de pasada = 1 mm

16...18

90...150

18...22

60...90

Acero ligeramente aleado hasta 110 kg/mm2

10...13

50...70

13...16

35...45

Fundición gris

12...14

10...170

14...18

70...100

Latón, bronce

30...40

160...220

40...60

100...160

Toda clase de fresado hasta 100 mm de ancho en fresado normal

Fig. 4.12 Tabla de parámetros de corte para trabajos de fresado

4.2.1 Particularidades de la velocidad de corte (Vc) y la velocidad de giro (n) La velocidad de corte es la velocidad lineal del punto de contacto entre la pieza y la herramienta como consecuencia del giro. Es un factor importante y puede influir en el volumen de producción y en la duración de la herramienta de corte. Una velocidad muy baja en el torno ocasionará pérdidas de tiempo; una velocidad muy alta hará que la herramienta pierda el filo muy pronto y se perderá tiempo para volver a afilarla. Por ello, la velocidad y el avance correctos son importantes según el material de la pieza y el tipo de herramienta de corte que se utilice.

Ahora bien, en muchas máquinas de las denominadas universales, no se pueden asignar directamente velocidades de corte, si no que únicamente podemos establecer velocidades de giro. En estos casos hemos de utilizar la relación: Vc =

Dm # π # n 1.000

donde: Dm es el diámetro de mecanizado en mm; n la velocidad de giro en rpm y Vc la velocidad de corte en m/min De la que podemos obtener la velocidad de giro mediante despeje: n=

Vc # 1.000 π # Dm

Esta fórmula se utiliza en todas las máquinas usadas en los talleres; la única salvedad a tener en cuenta es que el diámetro de mecanizado es el correspondiente al del elemento que gira (la pieza en el torno, la broca en la taladradora y la fresa en la fresadora). Veamos un ejemplo práctico en las tres máquinas.

.

Ejemplo Torno

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

Vamos a cilindrar una pieza de acero duro, de ∅30 mm con una herramienta de acero rápido. Los parámetros a utilizar en la máquina serán: Según la tabla de la Fig. 4.10, para un avance de 0,4 mm/v necesitamos una velocidad de corte de 21 m/min y profundidades de pasada menores de 5 mm (en nuestro caso usaremos 2 mm). La velocidad de giro sería: n=

Vc # 1.000 21 # 1.000 = = 222 rpm π # Dm π # 30

Conclusión: Seleccionamos 222 rpm y ponemos un avance de 0,4 mm/v. Con la herramienta de acero rápido, daremos pasadas de 2 mm de profundidad hasta alcanzar el diámetro de 30 mm.

.

Ejemplo Taladradora Vamos a realizar un taladro de 12 mm de diámetro sobre una pieza de acero de 85 kg/mm2. Según la tabla de la Fig. 4.11, la velocidad de corte a utilizar estaría entre 20 y 28 m/min (escogemos 24 m/min). El avance para una broca de 12 mm de diámetro es de 0,15 mm/v. La velocidad de giro para la broca de ∅12 mm será: n=

Vc # 1.000 24 # 1.000 = = 636 rpm π # Dm π # 12

Conclusión: Colocamos la broca de 12 mm de diámetro en la taladradora y seleccionamos 636 rpm. Taladramos con un avance de 0,15 mm/v.

.

Ejemplo Fresadora

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

Vamos a planear, en desbaste, una superficie de un acero de 80 kg/mm2, con una fresa de 60 mm de diámetro. Según la tabla de la Fig. 4.12, la velocidad de corte a utilizar estaría entre 16 y 18 m/min (escogemos 17 m/min). El avance necesario estaría entre 90 y 150 m/min (tomamos 120 m/min). La profundidad de pasada máxima debe ser de alrededor de 5 mm (tomaremos 3 mm). La velocidad de giro de la fresa será: n=

Vc # 1.000 17 # 1.000 = = 90 rpm π # Dm π # 60

Conclusión: Colocamos la fresa de planear de 60 mm de diámetro y seleccionamos 90 rpm. Establecemos un avance de 120 m/min. Damos pasadas de 3 mm de profundidad, hasta la superficie final.

4.2.2 Particularidades de los avances (f) El avance es la velocidad a la que se desplaza el punto de corte a lo largo de la superficie a mecanizar. Dependiendo de la máquina y del tipo de herramienta, se pueden utilizar distintas unidades para su medida: ▪▪ Avance fn, en milímetros por vuelta (mm/v): se utiliza generalmente en máquinas en que el avance está ligado al giro (por ejemplo, el torno). ▪▪ Avance fm, en milímetros por minuto (mm/min): se utiliza en máquinas en las que el giro y el avance no tienen relación directa (cada uno es proporcionado por motores independientes, por ejemplo, en la mayoría de las fresadoras). ▪▪ Avance fz, en milímetros por diente (mm/z): generalmente utilizado para herramientas de filos múltiples (por ejemplo, las fresas) Como se aprecia en la Fig. 4.13, la relación entre el avance por diente y el avance por vuelta viene dado por la fórmula: fn = fz # Z donde: Z es el nº de dientes o filos de la fresa De la misma forma, la relación entre el avance por vuelta y el avance por minuto viene dado por la fórmula: fm = fn # n donde: n es el nº de vueltas por minuto de la fresa

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

Así, haciendo uso de estas relaciones se pueden establecer los avances en las máquinas independientemente de las unidades en las que los proporcione el fabricante de la herramienta.

3 2

4

6 54 3 2 1 1 fz

5 6

fn = f z# Z

Fig. 4.13 Relación entre los distintos tipos de avances

.

Ejemplo Supongamos que hemos de planear una superficie de acero suave no aleado, con un plato de cuchillas con 6 plaquitas de metal duro y con un diámetro de 125 mm. Utilizamos las tablas siguientes de la firma Sandvik para los datos de corte:

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

Fig. 4.14 Velocidades de corte para plaquitas

Fig. 4.15 Avances por diente

La velocidad de corte, para un espesor de viruta de 0,15 mm, sería de 350 m/min (Fig. 4.14). Vc = 350 m/min El avance por diente (Fig. 4.15), podría ser: fZ = 0,11 mm/z Como el nº de filos o dientes es: Z = 6 El avance por vuelta viene dado por: fn = fZ # Z = 0,11 # 6 = 0,66 mm/v

.

Ejemplo Para determinar el avance por minuto, fm, necesitamos determinar la velocidad de giro de la fresa mediante la relación: n=

Vc # 1.000 350 # 1.000 = = 891 rpm π # Dm π # 125

Así, el avance por minuto será: fm= fn # n = 0,66 # 891 = 588 mm/min De esta manera tenemos los parámetros tecnológicos para preparar la máquina en función de las características de esta, ya sea con velocidad de corte o velocidad de giro y con avances en milímetros por vuelta o por minuto.

4.2.3 Particularidades de la profundidad de pasada Como ya se ha mencionado, la profundidad de pasada también vendrá indicada en las características de la herramienta con la que trabajemos; solamente hemos de tener en cuenta que se suele indicar la profundidad de pasada máxima que permite la herramienta en cuestión.

Copyright © ${Date}. ${Publisher}. All rights reserved.

Esta profundidad de pasada máxima será la idónea durante la etapa desbaste ya que permitirá eliminar la mayor cantidad de material en las condiciones óptimas de trabajo. Para la etapa de acabado habrá que aplicar algún coeficiente en función del acabado superficial o la rugosidad requerida en la pieza.