Maquinas Herramientas

MAQUINAS HERRAMIENTAS

CHAVEZ NOVOA ALEXIS DIAZ PRIETO NESTOR RAUL HERRERA CARDONA GUILLERMO RICO GOMEZJERSSON CAMILO

ESCUELA TECNOLOGICA INSTITUTO TECNICO CENTRAL PROCESOS INDUSTRIALES I SEMESTRE BOGOTA D.C. 2012

MAQUINAS HERRAMIENTAS

CHAVEZ NOVOA ALEXIS DIAZ PRIETO NESTOR RAUL HERRERA CARDONA GUILLERMO RICO GOMEZJERSSON CAMILO

Trabajo de Investigación

Profesor: Andrés Calderón

ESCUELA TECNOLOGICA INSTITUTO TECNICO CENTRAL PROCESOS INDUSTRIALES I SEMESTRE BOGOTA D.C. 2012

CONTENIDO

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

INTRODUCCION OBJETIVOS MAQUINADO - MECANIZADO LIMADO TORNO FRESADORA CONCLUSIONES DIAGRAMA DE FLUJO

1. INTRODUCCION

En nuestra vida cotidiana es muy importante y primordial tener conocimiento de los diferentes tipos de procesos que son usados en la industria, saber de la maquinaria y herramientas que se emplean en estos para poder asegurar un excelente futuro laboral, personal y familiar. Con este trabajo deseamos despejar dudas que se tengan sobre el tema de las maquinas herramientas, las cuales son muy importantes en la industria, dar un primer paso para que el lector se interese por el mundo de la industria y quiera adquirir más conocimientos por medio de la investigación y operación de dichas maquinas. Esperamos que este escrito le ayude bastante en su deseo de tener conocimiento sobre las maquinas herramientas.

2. OBJETIVOS

Conocer e identificar el proceso de Maquinas y Herramientas dentro de un marco general entendiendo e interpretando su vital importancia dentro de la Industria como la evolución del mismo con el paso del tiempo, adquiriendo conocimientos básicos para su comprensión y posterior desarrollo en nuestra economía no solo nacional si no a nivel global.

3. MAQUINADO - MECANIZADO

Maquinado llamado también mecanizado es el proceso mediante el cual se remueve material con una herramienta a una pieza básica para darle forma y

hacerla útil. Las máquinas donde se realizan estos procesos se denominan máquinas herramienta. Decimos que no es un proceso si no una familia de procesos; su principal característica es el uso de una herramienta de corte que forma una viruta la cual ser remueve de la parte de trabajo Para realizar dicha operación se requiere de un movimiento relativo, en la mayoría de los casos lo logramos por un movimiento primario llamado velocidad y un movimiento secundario llamado avance Materiales a los que se aplica el maquinado: Metales, plásticos, Madera, cerámicos. Los maquinados que existen son: -

Maquinado sin arranque de viruta: Todas las piezas metálicas, excepto las fundidas, en algún momento de su fabricación han estado sometidas a una operación al menos de conformado de metales, y con frecuencia se necesitan varias operaciones diferentes. Así, el acero que se utiliza en la fabricación de tubos para la construcción de sillas se forja, se lamina en caliente varias veces, se lamina en frío hasta transformarlo en chapa, se corta en tiras, se le da en frío la forma tubular, se suelda, se maquina en soldadura y, a veces, también se estira en frío. Esto, aparte de todos los tratamientos subsidiarios. La teoría del conformado de metales puede ayudar a determinar la forma de utilizar las máquinas de la manera más eficiente posible, así como a mejorar la productividad.

-

Maquinado por abrasión: La abrasión es la eliminación de material desgastando la pieza en pequeñas cantidades, desprendiendo partículas de material, en muchos casos, incandescente. Este proceso se realiza por la acción de una herramienta característica, la muela abrasiva. En este caso, la herramienta (muela) está formada por partículas de material abrasivo muy duro unidas por un aglutinante. Esta forma de eliminar material rayando la superficie de la pieza, necesita menos fuerza para eliminar material apretando la herramienta contra la pieza, por lo que permite que se puedan dar pasadas de mucho menor espesor. La precisión que se puede obtener por abrasión y el acabado superficial pueden ser muy buenos pero los tiempos productivos son muy prolongados.

-

Mecanizado por arranque de viruta: El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o varios filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho material con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado (eliminación de poco material con mucha precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el acabado superficial que se requiera a las distintas superficies de la piza). Sin embargo, tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer viruta.

Movimientos de corte En el proceso de mecanizado por arranque de material intervienen dos movimientos: -

Movimiento principal: Es el responsable de la eliminación del material. Movimiento de avance: es el responsable del arranque continuo del material, marcando la trayectoria que debe seguir la herramienta en tal fin.

Cada uno de estos dos movimientos lo puede tener la pieza o la herramienta según el tipo de mecanizado.

Mecanizado manual Es el realizado por una persona con herramientas exclusivamente manuales: sierra, lima, cincel, buril; en estos casos el operario maquina la pieza utilizando alguna de estas herramientas, empleando para ello su destreza y fuerza.

Mecanizado con máquina-herramienta El mecanizado se hace mediante una máquina herramienta, manual, semiautomática o automática, pero el esfuerzo de mecanizado es realizado por un equipo mecánico, con los motores y mecanismos necesarios. Las máquinas herramientas de mecanizado clásicas son:

Taladro: La pieza es fijada sobre la mesa del taladro, la herramienta, llamada broca, realiza el movimiento de corte giratorio y de avance lineal, realizando el mecanizado de un agujero o taladro teóricamente del mismo diámetro que la broca y de la profundidad deseada. Limadora: esta máquina herramienta realiza el mecanizado con una cuchilla montada sobre el porta herramientas del carnero, que realiza un movimiento lineal de corte, sobre una pieza fijada la mesa, que tiene el movimiento de avance perpendicular al movimiento de corte. Mortajadora: máquina que arranca material linealmente del interior de un agujero. El movimiento de corte lo efectúa la herramienta y el de avance la mesa donde se monta la pieza a mecanizar.

una

el movimiento de avance.

Cepilladora: de mayor tamaño que la limadora, tiene mesa deslizante sobre la que se fija la pieza y que realiza el movimiento de corte deslizándose longitudinalmente, la cuchilla montada sobre un puente sobre la mesa se desplaza transversalmente en

Brochadora: Máquina en la que el movimiento de corte lo realiza una herramienta brocha de múltiples filos progresivos que van arrancando material de la pieza con un movimiento lineal.

Torno: el torno es la

máquina herramienta de mecanizado más difundida, éstas son en la industria las de uso más general, la pieza se fija en el plato del torno, que realiza el movimiento de corte girando sobre su eje, la cuchilla realiza el movimiento de avance eliminando el material en los sitios precisos.

Fresadora: en la fresadora el movimiento de corte lo tiene la herramienta; que se denomina fresa, girando sobre su eje, el movimiento de avance lo tiene la pieza, fijada sobre la mesa de la fresadora que realiza este movimiento. Es junto al torno la máquina herramienta más universal y versátil.

4. LIMADO Es la operación que tiene por objetivo reducir, pulir o quitar en forma sistemática los sobrantes existentes en una pieza metálica o de cualquier otro material dejando de ellos pequeñas porciones del mismo llamados virutas o limaduras.

Se puede definir también como el proceso en el cual por medio de Limas (herramientas) se pueden trabajar caras planas o curvas, inferiores o exteriores, para que por medio de dichas herramientas se pueda obtener la planitud, las medidas fijadas y la calidad superficial. También se realiza para lograr superficies en ángulo recto, paralelas, inclinadas, redondeados y trabajo de interiores. 4.1 HERRAMIENTAS La herramienta principal en el proceso es la LIMA y de esta se desprenden varios tipos de limas las cuales informaremos a continuación. 4.1.1 LA LIMA 4.1.1.1 DEFINICION Es una herramienta de tipo manual con la cual realizamos la ejecución de una actividad de reducir, quitar o pulir partes sobrantes de una pieza con el fin de moldear y dar una forma de acuerdo a la realización de la misma, esta hecha de acero templado, sus caras están provistas de dientes que al penetrar en la superficie de la pieza arrancan las diferentes tipos de limaduras de acuerdo al material de la pieza. 4.1.1.2 PARTES DE LA LIMA 4.1.1.2.1 Punta o extremo. 4.1.1.2.2 Cuerpo que es la parte central o zona estriada. 4.1.1.2.3 Espiga la cual es de sección poligonal y sirve para fijar el mango. 4.1.1.2.4 Mango en la parte donde se sujeta la herramienta y tiene un anillo metálico llamado virola que evita que el mango sede y se salga. 4.1.1.2.5 La parte útil de trabajo se denomina longitud de corte y tiene cantos o ranuras de desbaste pudiendo contar con cantos lisos. GRAFICA

4.1.1.3 Tipos de Limas Se pueden definir por. 4.1.1.3.1 Tamaño El tamaño de una lima lo da su longitud comercial, es decir la distancia entre el extremo y el talón.

4.1.1.3.2 Picado Es la rugosidad que presentan las limas en sus caras talladas y estas se pueden determinar en:

Picado Sencillo: Producido por un serie de entalladas o ranuras paralelas, se emplea para trabajar con metales blandos como plomo, cobre y aluminio. Sencillo recto: La lima esta embotada y la viruta no cae, se emplea para el limado de materiales blandos. Sencillo Inclinado: Expulsa la viruta por el costado, también es empleada para el limado de materiales blandos como el estaño, el plomo, el zinc y el aluminio. Sencillo curvo: La explosión de la viruta se produce en ambos lados, se debe hacer gran esfuerzo sobre la lima y también es utilizada para materiales blandos. Sencillo curvo con entellas: La explosión de la viruta se hace por ambos lados, no se necesita tanto esfuerzo como en el caso anterior y es más usada para el limado de madera, plástico y cuero. Doble o cruzado: Es aquel en el cual encima de un picado sencillo se hace otro de menor profundidad y transversal al primero, las limas con picado doble son las más adecuadas para el trabajo de ajuste.

4.1.1.3.3 Por su Forma las podemos definir en Carleta / 2 Plana Paralela Son los dos tipos de limas planas y son las de uso mas habitual. Cuadrada También tienen todas sus caras planas y se utilizan par agujeros cuadrados o chaveteros. Redonda Se utiliza para agujeros y formas curvas, también conocidas como “cola de ratón”.

Media caña Es un hibrido entre plana y redonda, logrando ambas funciones en una sola herramienta. Triangular Es la más utilizada para limar sobre ángulos. Por su tamaño Los tamaños de las limas se clasifican en pulgadas y van de 3 a 14 pulgadas. A demás se clasifican en: Bastardas la cuales se utilizan para desbastes gruesos. Semi-finas: las cuales se utilizan para desbastes medios. Finas: Las cuales se utilizan para acabados.

4.2 PROCESOS DE LIMADO 4.2.1 Proceso de Limado para Superficies Planas Limar es desbastar o dar acabado a superficies de piezas con la ayuda de una herramienta llamada lima. Es la operación realizada con la finalidad de obtener un plano con un grado de precisión determinado. El ajustador ejecuta esta operación, frecuentemente en la reparación de máquinas y en ajustes diversos. Procesos de Ejecución 1. Sujetar la pieza: conservando la superficie a limar en la posición horizontal de manera que quede más alta que las mordazas de la prensa. 2. Limar la superficie 3. Tomar la lima conforme a la figura. 4. Apoyar la lima sobre la pieza observando la posición de los pies. 5. Inicial el limado con movimiento hacia adelante y no hacer presión en el retorno.

. Indicaciones generales . El limado puede ser transversal u oblicuo. . La lima tiene que ser usada en toda su longitud. . El ritmo aconsejado debe ser de 60 vaivenes por minuto. . El movimiento de la lima debe ser dado solamente con los brazos. . La limpieza de la lima se hace con la carda o cepillo.

4.2.2 Proceso de limado para superficies paralelas Es la operación manual con la cual se obtienen superficies planas y paralelas , utilizando como elementos de control el gramil, el calibre con nonio, el micrómetro y comparador dependiendo de la precisión requerida. . Proceso de Ejecución Limar una cara hasta que este totalmente plana para ser utilizada como referencia de la otra cara. . Trazar la pieza es colocar la cara limada de la pieza sobre el mármol de trazado. . Trazar con escuadra en todo su contorno para obtener una línea de referencia. . Limar el material excedente de la otra cara observando la línea de referencia. . Verificar el paralelismo y la medida utilizando el calibrador. . Se debe sacar el mínimo posible de material. 4.2.3 Proceso de limado para superficies inclinadas

Es la operación de limar un plano por medio de la cual se obtienen superficies en ángulo recto, agudo u obtuso, sus operaciones son variadas, como por ejemplo en guías de diversos ángulos, cuñas y piezas de maquinas en general. 4.2.4 Proceso de Limado para superficies Cóncavas y Convexas Es producir una superficie curva interna o externa por la acción manual de una lima media – caña, redonda o paralela a través de movimientos combinados. Entre las principales aplicaciones de esta operación podemos citar la ejecución de plantillas, matrices, guías, dispositivos y chavetas. 4.3 NORMAS DE SEGURIDAD Precauciones para el uso de la lima Herramienta . Mantener el mango y la espiga en buen estado. . Mango afianzado firmemente a la cola de la lima. . Funcionamiento correcto de la virola. . Limpiar con cepillo de alambre y mantener sin grasa. Utilización . Selección de la lima según la clase de material, grado de acabado (fino o basto). . No utilizar limas sin su mango liso o con grietas. . No utilizar la lima para golpear o como palanca o cincel. . La forma correcta de sujetar una lima es coger firmemente el mango con una mano y utilizar los dedos pulgar e índice de la otra para guiar la punta.

. La lima se empuja con la palma de la mano haciéndola resbalar sobre la superficie de la pieza y con la otra mano se presiona hacia abajo para limar. . Evitar presionar en el momento del retorno. . Evitar rozar una lima contra otra. . No limpiar la lima golpeándola contra cualquier superficie dura como puede ser un tornillo de banco.

5. EL TORNO Se denomina torno a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado. El torno paralelo o mecánico es el tipo de torno que evolucionó partiendo de los tornos antiguos cuando se le fueron incorporando nuevos equipamientos que lograron convertirlo en una de las máquinas herramientas más importante que han existido. Sin embargo, en la actualidad este tipo de torno está quedando relegado a realizar tareas poco importantes, a utilizarse en los talleres de aprendices y en los talleres de mantenimiento para realizar trabajos puntuales o especiales. Para la fabricación en serie y de precisión han sido sustituidos por tornos copiadores, revólver, automáticos y de CNC. Para manejar bien estos tornos se requiere la pericia de profesionales muy bien calificados, ya que el manejo manual de sus carros puede ocasionar errores a menudo en la geometría de las piezas torneadas 5.1 PARTES DEL TORNO El torno tiene cinco componentes principales: 

Bancada: sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte superior lleva unas guías por las que se desplaza el cabezal móvil o contrapunto y el carro principal.



Cabezal fijo: contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y las unidades de avance. Incluye el motor, el husillo, el selector de velocidad, el selector de unidad de avance y el selector de sentido de avance. Además sirve para soporte y rotación de la pieza de trabajo que se apoya en el husillo.



Contrapunto: el contrapunto es el elemento que se utiliza para servir de apoyo y poder colocar las piezas que son torneadas entre puntos, así como otros elementos tales como porta broca o broca para hacer taladros en el centro de los ejes. Este contrapunto puede moverse y fijarse en diversas posiciones a lo largo de la bancada.



Carro portátil: consta del carro principal, que produce los movimientos de la herramienta en dirección axial; y del carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro principal en dirección radial. En los tornos paralelos hay además un carro superior orientable, formado a su vez por tres piezas: la base, el charriot y la torreta portaherramientas. Su base está apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo en cualquier dirección.



Cabezal giratorio o chuck: su función consiste en sujetar la pieza a mecanizar. Hay varios tipos, como el chuck independiente de cuatro mordazas o el universal, mayoritariamente empleado en el taller mecánico, al igual que hay chucks magnéticos y de seis mordazas. 5.2 OPERACIONES DE TORNEADO

5.2.1 CILINDRADO

Esta operación consiste en el mecanizado exterior o interior al que se someten las piezas que tienen mecanizados cilíndricos. Para poder efectuar esta operación, con el carro transversal se regula la profundidad de pasada y, por tanto, el diámetro del cilindro, y con el carro paralelo se regula la longitud del cilindro. El carro paralelo avanza de forma automática de acuerdo al avance de trabajo deseado. En este procedimiento, el acabado superficial y la tolerancia que se obtenga puede ser un factor de gran relevancia. Para asegurar calidad al cilindrado el torno tiene que tener bien ajustada su alineación y concentricidad. 5.2.2 REFRENTADO La operación de refrentado consiste en un mecanizado frontal y perpendicular al eje de las piezas que se realiza para producir un buen acoplamiento en el montaje posterior de las piezas torneadas. Esta operación también es conocida como fronteado. La problemática que tiene el refrentado es que la velocidad de corte en el filo de la herramienta va disminuyendo a medida que avanza hacia el centro, lo que ralentiza la operación. Para mejorar este aspecto muchos tornos modernos incorporan variadores de velocidad en el cabezal de tal forma que se puede ir aumentando la velocidad de giro de la pieza. 5.2.3 RANURADO El ranurado consiste en mecanizar unas ranuras cilíndricas de anchura y profundidad variable en las piezas que se tornean, las cuales tienen muchas utilidades diferentes. Por ejemplo, para alojar una junta tórica, para salida de rosca, para arandelas de presión, etc. En este caso la herramienta tiene ya conformado el ancho de la ranura y actuando con el carro transversal se le da la profundidad deseada. Los canales de las poleas son un ejemplo claro de ranuras torneadas.

5.2.4 ROSCADO Hay dos sistemas de realizar roscados en los tornos, de un lado la tradicional que utilizan los tornos paralelos, mediante la Caja Norton, y de otra la que se realiza con los tornos CNC, donde los datos de la roscas van totalmente programados y ya no hace falta la caja Norton para realizarlo. Para efectuar un roscado con herramienta hay que tener en cuenta lo siguiente:

Las roscas pueden ser exteriores (tornillos) o bien interiores (tuercas), debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan enroscarse. 5.3 HERRAMIENTAS DE TORNEADO Las herramientas de torneado se diferencian en dos factores, el material del que están constituidas y el tipo de operación que realizan. Según el material constituyente, las herramientas pueden ser de acero rápido, metal duro soldado o plaquitas de metal duro (widia) intercambiables. La tipología de las herramientas de metal duro está normalizada de acuerdo con el material que se mecanice, puesto que cada material ofrece unas resistencias diferentes. El código ISO para herramientas de metal duro se recoge en la tabla más abajo. 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 específicos en una afiladora. Esto ralentiza bastante el trabajo Porque la herramienta se tiene que enfriar constante mente y verificar que el Angulo de incidencia del corte este correcto

. Por ello, cuando se mecanizan piezas en serie lo normal es utilizar portaherramientas con plaquitas intercambiables, que tienen varias caras de corte de usar y tirar y se reemplazan de forma muy rápida. Características de las plaquitas de metal duro La calidad de las plaquitas de metal duro (Widia) se selecciona teniendo en cuenta el material de la pieza, el tipo de aplicación y las condiciones de mecanizado. La variedad de las formas de las plaquitas es grande y está normalizada. Asimismo la variedad de materiales de las herramientas modernas es considerable y está sujeta a un desarrollo continuo. 5 Los principales materiales de herramientas para torneado son los que se muestran en la tabla siguiente.

Materiales

Símbolos

Metales duros recubiertos

HC

Metales duros

H

Cermets

HT, HC

Cerámicas

CA, CN, CC

Nitruro de boro cúbico

BN

Diamantes policristalinos

DP, HC

La adecuación de los diferentes tipos de plaquitas según sea el material a mecanizar se indican a continuación y se clasifican según una Norma ISO/ANSI para indicar las aplicaciones en relación a la resistencia y la tenacidad que tienen. Código de calidades de plaquitas Serie

ISO

Serie P ISO 01, 10, 20, 30,

Características Ideales para el mecanizado de acero, acero

40, 50

fundido, y acero maleable de viruta larga.

Serie M

ISO 10, 20, 30, 40

Ideales para tornear acero inoxidable, ferrítico y martensítico, acero fundido, acero al manganeso, fundición aleada, fundición maleable y acero de fácil mecanización.

Serie K

ISO 01, 10, 20, 30

Ideal para el torneado de fundición gris, fundición en coquilla, y fundición maleable de viruta corta.

Serie N

ISO 01, 10. 20, 30

Ideal para el torneado de metales no-férreos

Serie S

Serie H

Pueden ser de base de níquel o de base de titanio. Ideales para el mecanizado de aleaciones termorresistentes y súperaleaciones. ISO 01, 10, 20, 30

Ideal para el torneado de materiales endurecidos.

6. FRESADORA

Una fresadora es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizados por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa. Mediante el fresado es posible mecanizar los más diversos materiales como madera, acero, fundición de hierro, metales no férricos y materiales sintéticos, superficies planas o curvas, de entalladura, de ranuras, de dentado, etc. A demás de las piezas fresadas pueden ser desbastadas o afinadas .En las fresadoras tradicionales, la pieza se desplaza acercando las zonas a mecanizar a la herramienta, permitiendo obtener formas diversas, desde superficies planas a otras más complejas. Inventadas a principios del siglo XIX, las fresadoras se han convertido en máquinas básicas en el sector del mecanizado. Gracias a la incorporación del control numérico, son las máquinas herramientas más polivalentes por la variedad de mecanizados que pueden realizar y la flexibilidad que permiten en el proceso

de fabricación. La diversidad de procesos mecánicos y el aumento de la competitividad global han dado lugar a una amplia variedad de fresadoras que, aunque tienen una base común, se diferencian notablemente según el sector industrial en el que se utilicen. Asimismo, los progresos técnicos de diseño y calidad que se han realizado en las herramientas de fresar, han hecho posible el empleo de parámetros de corte muy altos, lo que conlleva una reducción drástica de los tiempos de mecanizado. Debido a la variedad de mecanizados que se pueden realizar en las fresadoras actuales, al amplio número de máquinas diferentes entre sí, tanto en su potencia como en sus características técnicas, a la diversidad de accesorios utilizados y a la necesidad de cumplir especificaciones de calidad rigurosas, la utilización de fresadoras requiere de personal cualificado profesionalmente, ya sea programador, preparador o fresador. El empleo de estas máquinas, con elementos móviles y cortantes, así como líquidos tóxicos para la refrigeración y lubricación del corte, requiere unas condiciones de trabajo que preserven la seguridad y salud de los trabajadores y eviten daños a las máquinas, a las instalaciones y a los productos finales o semielaborados. PARTES DE UN FRESADORA

Diagrama de una fresadora horizontal. 1: base. 2: columna. 3: consola. 4: carro transversal. 5: mesa. 6: puente. 7: eje portaherramientas.

HISTORIA DE LA FRASADORA. La primera máquina de fresar se construyó en 1818 y fue diseñada por el estadounidense Eli Whitney con el fin de agilizar la construcción de fusiles en el estado de Connecticut. Esta máquina se conserva en el Mechanical Engineering Museo de Yale. En la década de1830, la empresa Gay & Silver construyó una fresadora que incorporaba el mecanismo de regulación vertical y un soporte para el husillo portaherramientas. En 1848 el ingeniero americano Frederick. W. Howe diseñó y fabricó para la empresaRobbins & Lawrence la primera fresadora universal que incorporaba un dispositivo de copiado de perfiles. Por esas mismas fechas se dio a conocer la fresadora Lincoln, que incorporaba un carnero cilíndrico regulable en sentido vertical. A mediados del siglo XIX se inició la construcción de fresadoras verticales. Concretamente, en el museo Conservatoire Nacional des Arts. et Métiers de París, se conserva una fresadora vertical construida en 1857. La primera fresadora universal equipada con plato divisor que permitía la fabricación de engranajes rectos y helicoidales fue fabricada por Brown & Sharpe en 1853, por iniciativa y a instancias de Frederick W. Howe, y fue presentada en la Exposición Universal de París de 1867. En 1884 la empresa americana Cincinnati construyó una fresadora universal que incorporaba un carnero cilíndrico posicionado axialmente. En 1874, el constructor francés de máquinas-herramienta Pierre Philippe Huré diseñó una máquina de doble husillo, vertical y horizontal que se posicionaban mediante giro manual. En 1894 el francés R. Huré diseñó un cabezal universal con el que se pueden realizar diferentes mecanizados con variadas posiciones de la herramienta. Este tipo de cabezal, con ligeras modificaciones, es uno de los accesorios más utilizados actualmente en las fresadoras universales.

TIPOS DE FRESADORAS Las fresadoras pueden clasificarse según varios aspectos, como la orientación del eje de giro o el número de ejes de operación. A continuación se indican las clasificaciones más usuales. Fresadoras según la orientación de la herramienta Dependiendo de la orientación del eje de giro de la herramienta de corte, se distinguen tres tipos de fresadoras: horizontales, verticales y universales.

FRESADORA HORIZONTAL

Una fresadora horizontal utiliza fresas cilíndricas que se montan sobre un eje horizontal accionado por el cabezal de la máquina y apoyado por un extremo sobre dicho cabezal y por el otro sobre un rodamiento situado en el puente deslizante llamado carnero. Esta máquina permite realizar principalmente trabajos de ranurado, con diferentes perfiles o formas de las ranuras. Cuando las operaciones a realizar lo permiten, principalmente al realizar varias ranuras paralelas, puede aumentarse la productividad montando en el eje portaherramientas varias fresas conjuntamente formando un tren de fresado. La profundidad máxima de una ranura está limitada por la diferencia entre el radio exterior de la fresa y el radio exterior de los casquillos de separación que la sujetan al eje porta fresas. FRESADORA VERTICAL En una fresadora vertical, el eje del husillo está orientado verticalmente, perpendicular a la mesa de trabajo. Las fresas de corte se montan en el husillo y giran sobre su eje. En general, puede desplazarse verticalmente, bien el husillo, o bien la mesa, lo que permite profundizar el corte. Hay dos tipos de fresadoras verticales: las fresadoras de banco fijo o de bancada y las fresadoras de torreta o de consola. En una fresadora de torreta, el husillo permanece estacionario durante las operaciones de corte y la mesa se mueve tanto horizontalmente como verticalmente. En las fresadoras de banco fijo, sin embargo, la mesa se mueve sólo perpendicularmente al husillo, mientras que el husillo en sí se mueve paralelamente a su propio eje.

FRESADORA UNIVERSAL Una fresadora universal tiene un husillo principal para el acoplamiento de ejes portaherramientas horizontales y un cabezal que se acopla a dicho husillo y que convierte la máquina en una fresadora vertical. Su ámbito de aplicación está limitado principalmente por el costo y por el tamaño de las piezas que se pueden trabajar. En las fresadoras universales, al igual que en las horizontales, el puente es deslizante, conocido en el argot como carnero, puede desplazarse de delante a detrás y viceversa sobre unas guías.

Fresadoras especiales Además de las fresadoras tradicionales, existen otras fresadoras con características especiales que pueden clasificarse en determinados grupos. Sin embargo, las formas constructivas de estas máquinas varían sustancialmente de unas a otras dentro de cada grupo, debido a las necesidades de cada proceso de fabricación. Las fresadoras circulares tienen una amplia mesa circular giratoria, por encima de la cual se desplaza el carro portaherramientas, que puede tener uno o varios cabezales verticales, por ejemplo, uno para operaciones de desbaste y otro para operaciones de acabado. Además pueden montarse y desmontarse piezas en una parte de la mesa mientras se mecanizan piezas en el otro lado. 9 Las fresadoras copiadoras disponen de dos mesas: una de trabajo sobre la que se sujeta la pieza a mecanizar y otra auxiliar sobre la que se coloca un modelo. El eje vertical de la herramienta está suspendido de un mecanismo con forma de pantógrafo que está conectado también a un palpador sobre la mesa auxiliar. Al seguir con el palpado el contorno del modelo, se define el movimiento de la herramienta que mecaniza la pieza. Otras fresadoras copiadoras utilizan, en lugar de un sistema mecánico de seguimiento, sistemas hidráulicos, electro-hidráulicos o electrónicos.3 En las fresadoras de pórtico, también conocidas como fresadoras de puente, el cabezal portaherramientas vertical se halla sobre una estructura con dos columnas situadas en lados opuestos de la mesa. La herramienta puede moverse verticalmente y transversalmente y la pieza puede moverse longitudinalmente. Algunas de estas fresadoras disponen también a cada lado de la mesa sendos cabezales horizontales que pueden desplazarse verticalmente en sus respectivas columnas, además de poder prolongar sus ejes de trabajo horizontalmente. Se utilizan para mecanizar piezas de grandes dimensiones. En las fresadoras de puente móvil, en lugar de moverse la mesa, se mueve la herramienta en una estructura similar a un puente grúa. Se utilizan principalmente para mecanizar piezas de grandes dimensiones.

Una fresadora para madera es una máquina portátil que utiliza una herramienta rotativa para realizar fresados en superficies planas de madera. Son empleadas en bricolaje y ebanistería para realizar ranurados, como juntas de cola de milano o machihembrados; cajeados, como los necesarios para alojar cerraduras o bisagras en las puertas; y perfiles, como molduras. Las herramientas de corte que utilizan son fresas para madera, con dientes mayores y más espaciados que los que tienen las fresas para metal. Fresadoras según el número de ejes Fresadora CNC de 5 ejes con cabezal y mesa giratoria. Las

fresadoras pueden clasificarse en función del número de grados de libertad que pueden variarse durante la operación de arranque de viruta.



Fresadora de tres ejes. Puede controlarse el movimiento relativo entre pieza y herramienta en los tres ejes de un sistema cartesiano.



Fresadora de cuatro ejes. Además del movimiento relativo entre pieza y herramienta en tres ejes, se puede controlar el giro de la pieza sobre un eje, como con un mecanismo divisor o un plato giratorio. Se utilizan para generar superficies con un patrón cilíndrico, como engranajes o ejes estriados.



Fresadora de cinco ejes. Además del movimiento relativo entre pieza y herramienta en tres ejes, se puede controlar o bien el giro de la pieza sobre dos ejes, uno perpendicular al eje de la herramienta y otro paralelo a ella (como con un mecanismo divisor y un plato giratorio en una fresadora vertical); o bien el giro de la pieza sobre un eje horizontal y la inclinación de la herramienta alrededor de un eje perpendicular al anterior. Se utilizan para generar formas complejas, como el rodete de una turbina Francis.

MOVIMIENTOS DE LA FRESADORA

Movimientos de la herramienta El principal movimiento de la herramienta es el giro sobre su eje. En algunas fresadoras también es posible variar la inclinación de la herramienta o incluso prolongar su posición a lo largo de su eje de giro. En las fresadoras de puente móvil todos los movimientos los realiza la herramienta mientras la pieza permanece inmóvil.

de avance.

Movimientos de la mesaMovimientos básicos de fresado. 1.Fresado frontal 2.Fresado frontal y tangencial 3.Fresado tangencial en oposición. 4.Fresado tangencial en concordancia. Movimiento de corte. Movimiento Movimiento de profundidad de pasada.

Movimientos de la mesa La mesa de trabajo se puede desplazar de forma manual o automática con velocidades de avance de mecanizado o con velocidades de avance rápido en vacío. Para ello cuenta con una caja de avances expresados de mm/minuto, donde es posible seleccionar el avance de trabajo adecuado a las condiciones tecnológicas del mecanizado. 

Movimiento longitudinal: según el eje X, que corresponde habitualmente al movimiento de trabajo. Para facilitar la sujeción de las piezas la mesa está dotada de unas ranuras en forma de T para permitir la fijación de mordazas u otros elementos de sujeción de las piezas y además puede inclinarse para el tallado de ángulos. Esta mesa puede avanzar de forma automática de acuerdo con las condiciones de corte que permita el mecanizado.



Movimiento transversal: según el eje Y, que corresponde al desplazamiento transversal de la mesa de trabajo. Se utiliza básicamente para posicionar la herramienta de fresar en la posición correcta.



Movimiento vertical: según el eje Z, que corresponde al desplazamiento vertical de la mesa de trabajo. Con el desplazamiento de este eje se establece la profundidad de corte del fresado.



Giro respecto a un eje longitudinal: según el grado de libertad U. Se obtiene con un cabezal divisor o con una mesa oscilante.



Giro respecto a un eje vertical: según el grado de libertad W. En algunas fresadoras se puede girar la mesa 45º a cada lado, en otras la mesa puede dar vueltas completas.

Movimiento relativo entre pieza y herramienta El movimiento relativo entre la pieza y la herramienta puede clasificarse en tres tipos básicos: 

El movimiento de corte es el que realiza la punta de la herramienta alrededor del eje del portaherramientas.



El movimiento de avance es el movimiento de aproximación de la herramienta desde la zona cortada a la zona sin cortar.



El movimiento de profundización de perforación o de profundidad de pasada es un tipo de movimiento de avance que se realiza para aumentar la profundidad del corte.

HERRAMIENTAS

Fresas cilíndricas para diversas aplicaciones Las herramientas de corte más utilizadas en una fresadora se denominan fresas, aunque también pueden utilizarse otras herramientas para realizar operaciones diferentes al fresado, como brocas para taladrar o escariadores. Las

fresas son herramientas de corte de forma, material y dimensiones muy variadas de acuerdo con el tipo de fresado que se quiera realizar. Una fresa está determinada por su diámetro, su forma, material constituyente, números de labios o dientes que tenga y el sistema de sujeción a la máquina. Los labios cortantes de las fresas de acero rápido (HSS) pueden ser rectilíneos o helicoidales, y las fresas que montan plaquitas intercambiables son de carburo metálico como el carburo de tungsteno, conocido como widia, de metal cerámica o, en casos especiales, de nitruro de boro cúbico (CBN) o de diamante poli cristalino (PDC). En general, los materiales más duros en los filos de corte permiten utilizar mayores velocidades de corte, pero al ser menos tenaces, exigen una velocidad de avance menor. El número de labios o plaquitas de las fresas depende de su diámetro, de la cantidad de viruta que debe arrancar, de la dureza del material y del tipo de fresa. OPERACIONES DE FRESADO Con el uso creciente de las fresadoras de control numérico están aumentando las operaciones de fresado que se pueden realizar con este tipo de máquinas, siendo así que el fresado se ha convertido en un método polivalente de mecanizado. El desarrollo de las herramientas ha contribuido también a crear nuevas posibilidades de fresado además de incrementar de forma considerable la productividad, la calidad y exactitud de las operaciones realizadas. El fresado consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza con una herramienta rotativa de varios filos, que se llaman dientes, labios o plaquitas de metal duro, que ejecuta movimientos de avance programados de la mesa de trabajo en casi cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puede desplazar la mesa donde va fijada la pieza que se mecaniza. Las herramientas de fresar se caracterizan por su diámetro exterior, el número de dientes, el paso de los dientes (distancia entre dos dientes consecutivos) y el sistema de fijación de la fresa en la máquina. En las fresadoras universales utilizando los accesorios adecuados o en las fresadoras de control numérico se puede realizar la siguiente relación de fresados:

Fresa de plenear de plaquitas de metal duro.

Planeado. La aplicación más frecuente de fresado es el planeado, que tiene por objetivo conseguir superficies planas. Para el planeado se utilizan generalmente fresas de planear de plaquitas intercambiables de metal duro, existiendo una gama muy variada de diámetros de estas fresas y del número de plaquitas que monta cada fresa. Los fabricantes de plaquitas recomiendan como primera opción el uso de plaquitas redondas o con ángulos de 45º como alternativa. 

Fresado en escuadra. El fresado en escuadra es una variante del planeado que consiste en dejar escalones perpendiculares en la pieza que se mecaniza. Para ello se utilizan plaquitas cuadradas o rómbicas situadas en el portaherramientas de forma adecuada.

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Cubicaje. La operación de cubicaje es muy común en fresadoras verticales u horizontales y consiste en preparar los tarugos de metal u otro material como mármol o granito en las dimensiones cúbicas adecuadas para operaciones posteriores. Este fresado también se realiza con fresas de planear de plaquitas intercambiables.

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Corte. Una de las operaciones iniciales de mecanizado que hay que realizar consiste muchas veces en cortar las piezas a la longitud determinada partiendo de barras y perfiles comerciales de una longitud mayor. Para el corte industrial de piezas se utilizan indistintamente sierras de cinta o fresadoras equipadas con fresas cilíndricas de corte. Lo significativo de las fresas de corte es que pueden ser de acero rápido o de metal duro. Se caracterizan por ser muy delgadas (del orden de 3 mm aunque puede variar), tener un diámetro grande y un dentado muy fino. Se utilizan fresas de disco relativamente poco espesor (de 0,5 a 6 mm) y hasta 300 mm de diámetro con las superficies laterales retranqueadas para evitar el rozamiento de estas con la pieza.

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Ranurado recto. Para el fresado de ranuras rectas se utilizan generalmente fresas cilíndricas con la anchura de la ranura y, a menudo, se montan varias fresas en el eje porta fresas permitiendo aumentar la productividad de mecanizado. Al montaje de varias fresas cilíndricas se le denomina tren de fresas o fresas compuestas. Las fresas cilíndricas se caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal y las dos laterales. En la mayoría de aplicaciones se utilizan fresas de acero rápido ya que las de metal duro son muy caras y por lo tanto solo se emplean en producciones muy grandes. 

Ranurado de forma. Se utilizan fresas de la forma adecuada a la ranura, que puede ser en forma de T, de cola de milano, etc.

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Ranurado de chaveteros. Se utilizan fresas cilíndricas con mango, conocidas en el argot como bailarinas, con las que se puede avanzar el corte tanto en dirección perpendicular a su eje como paralela a este.

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Copiado. Para el fresado en copiado se utilizan fresas con plaquitas de perfil redondo a fin de poder realizar operaciones de mecanizado en orografías y perfiles de caras cambiantes. Existen dos tipos de fresas de copiar: las de perfil de media bola y las de canto redondo o teóricas.

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Fresado de cavidades. En este tipo de operaciones es recomendable realizar un taladro previo y a partir del mismo y con fresas adecuadas abordar el mecanizado de la cavidad teniendo en cuenta que los radios de la cavidad deben ser al menos un 15% superior al radio de la fresa.

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Torno-fresado. Este tipo de mecanizado utiliza la interpolación circular en fresadoras de control numérico y sirve tanto para el torneado de agujeros de precisión como para el torneado exterior. El proceso combina la rotación de la pieza y de la herramienta de fresar siendo posible conseguir una superficie de revolución. Esta superficie puede ser concéntrica respecto a la línea central de rotación de la pieza. Si se desplaza la fresa hacia arriba o hacia abajo coordinadamente con el giro de la pieza pueden obtenerse geometrías excéntricas, como el de una leva, o incluso el de un árbol de levas o

un cigüeñal. Con el desplazamiento axial es posible alcanzar la longitud requerida. 

Fresado de roscas. El fresado de roscas requiere una fresadora capaz de realizar interpolación helicoidal simultánea en dos grados de libertad: la rotación de la pieza respecto al eje de la hélice de la rosca y la traslación de la pieza en la dirección de dicho eje. El perfil de los filos de corte de la fresa deben ser adecuados al tipo de rosca que se mecanice.

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Fresado frontal. Consiste en el fresado que se realiza con fresas helicoidales cilíndricas que atacan frontalmente la operación de fresado. En las fresadoras de control numérico se utilizan cada vez más fresas de metal duro totalmente integrales que permiten trabajar a velocidades muy altas.

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Fresado de engranajes. El fresado de engranajes apenas se realiza ya en fresadoras universales mediante el plato divisor, sino que se hacen en máquinas especiales llamadas talladoras de engranajes y con el uso de fresas especiales del módulo de diente adecuado.

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Taladrado, escariado y mandrinado. Estas operaciones se realizan habitualmente en las fresadoras de control numérico dotadas de un almacén de herramientas y utilizando las herramientas adecuadas para cada caso.

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Mortajado. Consiste en mecanizar chaveteros en los agujeros, para lo cual se utilizan brochadoras o bien un accesorio especial que se acopla al cabezal de las fresadoras universales y transforma el movimiento de rotación en un movimiento vertical alternativo.

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Fresado en rampa. Es un tipo de fresado habitual en el mecanizado de moldes que se realiza con fresadoras copiadoras o con fresadoras de control numérico.

CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL FRESADO Para que los trabajos de fresado se realicen en las mejores condiciones se han de cumplir una serie de requisitos. Se debe asegurar una buena rigidez de la máquina y que tenga la potencia suficiente para poder utilizar las herramientas más convenientes. Asimismo debe utilizarse el menor voladizo de la herramienta con el husillo que sea posible.

Respecto de no haya

de las herramientas de fresar, hay que adecuar el número dientes, labios o plaquitas de las fresas procurando que demasiados filos trabajando simultáneamente. El diámetro de las fresas de planear debe ser el adecuado de acuerdo con la anchura de corte.

En los parámetros de corte hay que seleccionar el avance de trabajo por diente más adecuado de acuerdo con las características del mecanizado como el material de la pieza, las características de la fresa, la calidad y precisión requeridas para la pieza y la evacuación de la viruta. Siempre que sea posible, hay que realizar el fresado en concordancia y utilizar plaquitas de geometría positiva, es decir, con ángulo de desprendimiento positivo. Debe utilizarse refrigerante sólo si es necesario, pues el fresado se realiza en mejores condiciones sin refrigerante en la mayoría de las aplicaciones de las plaquitas de metal duro. GESTION ECONOMICA DEL FRESADO Cuando los ingenieros diseñan una máquina, un equipo o un utensilio, lo hacen mediante el acoplamiento de una serie de componentes de materiales diferentes y que requieren procesos de mecanizado para conseguir las tolerancias de fabricación adecuadas. La suma del coste de la materia prima de una pieza, el coste del proceso de mecanizado y el coste de las piezas fabricadas de forma defectuosa constituyen el coste total de una pieza. Desde siempre el desarrollo tecnológico ha tenido como objetivo conseguir la máxima calidad posible de los componentes así como el precio más bajo posible tanto de la materia prima como de los costes de mecanizado. Para reducir el coste de fresado y del mecanizado en general se ha actuado bajo las buenas prácticas de manufactura, en los siguientes frentes: 

Conseguir materiales con mejor maquinabilidad, de manera que una vez mecanizados en blando son endurecidos mediante tratamientos térmicos que mejoran de forma muy sensible sus prestaciones mecánicas de dureza y resistencia principalmente.

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Conseguir herramientas de mecanizado de mejor calidad para aumentar de forma considerable las condiciones tecnológicas del mecanizado, tanto su

velocidad de corte como el avance de trabajo sin que se deterioren los filos de corte de las herramientas. 

Construir fresadoras más robustas, rápidas y precisas que consigan reducir sensiblemente el tiempo de mecanizado así como conseguir piezas de mayor calidad y tolerancias más estrechas.

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Ajustar los parámetros de corte a valores productividad, incluyendo movimientos y cortes de entrada.

óptimos

de

Para disminuir el índice de piezas defectuosas se ha conseguido automatizar al máximo el trabajo de las fresadoras, disminuyendo drásticamente el fresado manual, y construyendo fresadoras automáticas muy sofisticadas o fresadoras guiadas por ordenador que ejecutan un mecanizado de acuerdo a un programa establecido previamente.

CONDICIONES DEL TRABAJO CON FRESADO Normas de seguridad en el trabajo con fresadoras Al manipular una fresadora, hay que observar una serie de requisitos para que las condiciones de trabajo mantengan unos niveles adecuados de seguridad y salud. Los riesgos más frecuentes con este tipo de máquinas son contactos accidentales con la herramienta o con la pieza en movimiento, atrapamientos por los órganos de movimiento de la máquina, proyecciones de la pieza, de la herramienta o de las virutas, dermatitis por contacto con los líquidos refrigerantes y cortes al manipular herramientas o virutas. Para los riesgos de contacto y atrapamiento deben tomarse medidas como el uso de pantallas protectoras, evitar utilizar ropas holgadas, especialmente en lo que se refiere a mangas anchas, corbatas, pañuelos o bufandas y, si se trabaja con el pelo largo, llevarlo recogido.

Para los riesgos de proyección de parte o la totalidad de la pieza o de la herramienta, generalmente por su ruptura, deben utilizarse pantallas protectoras y cerrar las puertas antes de la operación. Para los riesgos de dermatitis y cortes por la manipulación de elementos, deben utilizarse guantes de seguridad. Además, los líquidos de corte deben utilizarse únicamente cuando sean necesarios. Además, la propia máquina debe disponer de elementos de seguridad, como enclavamientos que eviten la puesta en marcha involuntaria; botones de parada de emergencia de tipo seta estando el resto de pulsadores encastrados y situados fuera de la zona de peligro. Es recomendable que los riesgos sean eliminados tan cerca de su lugar de generación y tan pronto como sea posible, disponiendo de un sistema de aspiración en la zona de corte, pantallas de seguridad y una buena iluminación. Estas máquinas deben estar en un lugar nivelado y limpio para evitar caídas. En las máquinas en las que, una vez tomadas las medidas de protección posibles, persista un riesgo residual, éste debe estar adecuadamente señalizado mediante una señalización normalizada. Normas de seguridad

1 Utilizar equipo de seguridad: gafas de seguridad, caretas, entre otros..

2 No utilizar ropa holgada o muy suelta. Se recomiendan las mangas cortas.

3 Utilizar ropa de algodón.

4 Utilizar calzado de seguridad.

5 Mantener el lugar siempre limpio.

6 Si se mecanizan piezas pesadas utilizar polipastos adecuados para cargar y

descargar las piezas de la máquina.

7

Es preferible llevar el pelo corto. Si es largo no debe estar suelto sino recogido.

8 No vestir joyería, como collares o anillos.

9

Siempre se deben conocer los controles y el funcionamiento de la fresadora. Se debe saber como detener su funcionamiento en caso de emergencia.

Es muy recomendable trabajar en un área bien iluminada que ayude al 1 operador, pero la iluminación no debe ser excesiva para que no cause 0 demasiado resplandor. 7. CONCLUSIONES

Después de la investigación anterior nos damos cuenta la importancia de estas máquinas herramientas en el desarrollo tecnológico, económico y laboral de nuestro país a través de la historia. Los sin fines de objetos que se pueden producir con estos los cuales utilizamos a diario en nuestro trabajo y en nuestros hogares. Gracias a estas máquinas herramientas se facilitan considerablemente algunas tareas que para la mano de obra humana sería muy difícil desarrollar de no ser por estas, observamos cada una de las maquinas herramientas, sus funciones dentro de este proceso, como operar algunas de ellas, las normas de seguridad necesarias para poder operarlas.

Algunas están diseñadas para realizar más actividades que otras pero todas hacen parte de un proceso muy interesante puesto que todas son necesarias para la elaboración de un excelente producto. Sin duda son uno de los inventos de gran importancia a través del tiempo ya que sus productos se emplean en diversos campos de la industria, y en nuestra vida cotidiana. Podemos despejar algunas incógnitas sobre unas herramientas que son muy importantes en la industria para de esta manera ir forjando un futuro laboral, económico, social y familiar.

8. DIAGRAMA DE FLUJO MECANIZADO