T1 - Csar Esquivel

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Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Plantel Azcapotzalco
	
	
Máquinas - Herramienta
Se conoce con el nombre de máquina - herramienta a toda máquina que por procedimientos mecánicos, hace funcionar una herramienta, sustituyendo la mano del hombre. Una máquina herramienta tiene por objetivo principal sustituir el trabajo manual por el trabajo mecánico, en la fabricación de piezas. 
Esquemáticamente, el proceso que se desarrolla en una máquina herramienta puede representarse así: Un producto semielaborado (preforma) penetra en la máquina y, después de sufrir pérdida de material, sale con las dimensiones y formas deseadas; todo gracias al movimiento y posición relativos de pieza y herramienta. 
Como el arranque de material supone vencer las tensiones que se oponen a este proceso, hay implícito en ello un trabajo que vendrá determinado por diversos factores, según las condiciones en que se realice: avance, profundidad de corte, sección de viruta, volumen de viruta arrancada, velocidad de corte, esfuerzo de corte, y potencia absorbida en el mismo.
El torno:
En esta máquina, el arranque de viruta se produce al acercar la herramienta a la pieza en rotación, mediante el movimiento de ajuste. Al terminar una revolución completa, si no hubiera otros movimientos, debería interrumpirse la formación de viruta; pero como el mecanizado se ha de realizar, además de en profundidad (según la dirección de ajuste), y en longitud (según el eje de rotación de la pieza), la herramienta deberá llevar un movimiento de avance. Según sea éste paralelo o no al eje de giro se obtendrán superficies cilíndricas o cónicas respectivamente. Se deduce de aquí que las partes esenciales del torno serán, aparte de la bancada, las que proporcionen los tres movimientos, de ajuste, avance y corte. 
El torno más corriente es el llamado torno paralelo; los otros se consideran como especiales.
· Partes principales del torno paralelo:
I. Bancada: Es un zócalo de fundición soportado por uno o más pies, que sirve de apoyo y guía a las demás partes principales del torno.
II. Cabezal: Es una caja fijada al extremo de la bancada por medio de tornillos o bridas. En ella va alojado el eje principal, que es el que proporciona el movimiento a la pieza. En su interior suele ir alojado el mecanismo para lograr las distintas velocidades, que se seleccionan por medio de mandos adecuados, desde el exterior. 
III. Eje principal: Es el órgano que más esfuerzos realiza durante el trabajo. Por consiguiente, debe ser robusto y estar perfectamente guiado por los rodamientos, para que no haya desviaciones ni vibraciones. 
IV. Contracabezal o cabeza móvil: El contracabezal o cabezal móvil, llamado impropiamente contrapunta, consta de dos piezas de fundición, de las cuales una se desliza sobre la bancada y la otra puede moverse transversalmente sobre la primera, mediante uno o dos tornillos. Ambas pueden fijarse en cualquier punto de la bancada mediante una tuerca y un tornillo de cabeza de grandes dimensiones que se desliza por la parte inferior de la bancada. La superior tiene un agujero cilíndrico perfectamente paralelo a la bancada y a igual altura que el eje del cabezal. En dicho agujero entra suavemente un manguito cuyo hueco termina, por un extremo en un cono Morse y, por el otro, en una tuerca. En esta tuerca entra un tornillo que puede girar mediante una manivela; como este tornillo no puede moverse axialmente, al girar el tornillo el manguito tiene que entrar o salir de su alojamiento. Para que este manguito no pueda girar, hay una ranura en toda su longitud en la que ajusta una chaveta. El manguito puede fijarse en cualquier parte de su recorrido mediante otro tornillo. En el cono Morse puede colocarse una punta semejante a la del cabezal o bien una broca, escariador, etc. Para evitar el roce se emplean mucho los puntos giratorios. Además de la forma común, estos puntos giratorios pueden estar adaptados para recibir diversos accesorios según las piezas que se hayan de tornear. 
V. Carros: En el torno, la herramienta cortante se fija en el conjunto denominado carro. La herramienta debe poder acercarse a la pieza, para lograr la profundidad adecuada y, también, poder moverse con el movimiento de avance para lograr la superficie deseada. Las superficies que se pueden obtener son todas las de revolución: cilindros y conos, llegando al límite de superficie plana. Por tanto, la herramienta debe poder seguir las direcciones de la generatriz de estas superficies. Esto se logra por medio del carro principal, del carro transversal y del carro orientable. 
Los trabajos característicos que se hacen en el torno paralelo son:
· Cilindrado exterior.
· Refrentado.
· Torneado de conos exteriores.
La índole de las piezas, el número de ellas o los trabajos especiales, han impuesto la necesidad de otros tipos de tornos que se diferencian, principalmente, por el modo de sujetar la pieza o el trabajo que realizan. Los más importantes son:
· Tornos revolver: Se distinguen de los cilíndricos en que no llevan contrapunto y el cabezal móvil se sustituye por una torre giratoria alrededor de un árbol horizontal o vertical. La torre lleva diversos portaherramientas, lo cual permite ejecutar mecanizados consecutivos son sólo girar la torre. 
· Tornos al aire: Se utilizan para el mecanizado de piezas de gran plato, en el eje principal. El avance lo proporciona una cadena que es difícil de fijar en dos puntos. Entonces se fija la pieza sobre un gran plato en el eje principal. El avance lo proporciona una cadena que transmite, por un mecanismo de trinquete, el movimiento al husillo, el cual hace avanzar al portaherramientas. 
· Tornos verticales: Los inconvenientes apuntados para los tornos al aire se evitan haciendo que el eje de giro sea vertical. La pieza se coloca sobre el plato horizontal, que soporta directamente el peso de aquella. Las herramientas van sobre carros que pueden desplazarse vertical y transversalmente. 
· Tornos automáticos: Son tornos revolver en que pueden realizarse automáticamente los movimientos de la torre así como el avance de la barra. Suelen usarse para la fabricación en serie de pequeñas piezas.
La Fresadora:
La fresadora es una máquina-herramienta con movimiento de corte circular en el que la herramienta (fresa) presenta corte múltiple. El trabajo en ella se caracteriza porque el material cambia continuamente de forma durante el mismo y el contacto de la herramienta con la pieza es intermitente. Esto supone que las virutas arrancadas son cortas y el contacto de la cuchilla con el material, breve; como el movimiento de la herramienta es circular, hay un intervalo en que ésta gira en vacío, sin cortar, hasta que toma su puesto la cuchilla inmediata, lo cual supone que en ese tiempo puede refrigerarse y el calentamiento es menor. Se puede, por tanto, trabajar con mayores velocidades de corte. 
El movimiento principal o de corte lo realiza la fresa, mientras que los de avance y penetración, en general, la pieza. De estos tres movimientos, los de corte y avance son realizados por la máquina. Por fresado pueden obtenerse piezas muy diversas: superficies planas y curvas, roscas, ranuras, dientes de engranajes, etc.
La gran variedad de fresadoras existentes puede reducirse a cuatro tipos principales:
· Fresadora horizontal: Esencialmente consta de una bancada vertical, llamada cuerpo de la fresadora, a lo largo de una de cuyas caras se desliza una escuadra llamada ménsula, o consola, sobre la cual, a su vez, se mueve un carro portamesa que soporta la mesa de trabajo, en la que se fija la pieza que se ha de fresar. En la parte superior de la bancada están alojados los cojinetes, sobre los que gira el árbol o eje principal, que puede ir prolongado por un eje portafresas.
· Fresadora universal: cuando la mesa de trabajo puede girar alrededor de un eje vertical y recibir movimiento automático en sentido vertical, longitudinal y transversal, o al menos en sentido longitudinal.
· Fresadora vertical: Así sellama la fresadora cuyo eje portafresas es vertical. En general es monopolea y tiene la mesa con movimiento automático en sentido vertical, longitudinal y transversal.
· Fresadora mixta: En esta fresadora el husillo portafresas es orientable en cualquier sentido; su posición se determina por medio de dos círculos graduados.
· Partes principales de la fresadora:
I. Cuerpo: La fresadora universal debe tener la forma y dimensiones necesarias para alcanzar la máxima rigidez. Su cuerpo va apoyado en una base, que también ha de ser suficientemente rígida. En él se encuentran, normalmente, el motor de accionamiento y la mayoría de mecanismos y sistemas de engrase y refrigeración. 
II. Puente: Llamado vulgarmente en algunos lugares carnero, es simplemente un elemento de soporte, que suele correr sobre el cuerpo, por unas guías cilíndricas o en forma de cola de milano, que se pueden bloquear fuertemente. En el puente van los soportes del eje portafresas provistos de cojinetes de bronce ajustables y con un sistema de engrase conveniente. 
III. Conjunto de la mesa: Consta de mesa, carro portamesa y ménsula. Sobre la bancada, por unas guías verticales con regletas de ajuste, corre un bastidor llamado ménsula. Sobre la ménsula, en dirección perpendicular al plano de las guías de la ménsula, y horizontalmente, corre un carro portamesa, también sobre unas guías ajustables y, por último, sobre dicho carro, en dirección transversal, corre la mesa propiamente dicha. Si la fresadora es universal, existe entre el carro portamesa y la mesa un soporte giratorio para permitir las diversas posiciones.
Clasificación de los tipos de fresado:
· Fresado plano o planeado.
· Ranurado.
· Fresado de chaveteros.
· Corte con sierra circular.
· Fresado de perfiles.
· Fresado de polígonos.
El Cepillo:
La cepilladora, es una máquina que se utilizan sobre todo para el maquinado de superficies horizontales, verticales o angulares. Se pueden utilizar para maquinar también superficies cóncavas o convexas. 
Existen diferentes tipos de cepillo, a los cuales se les conoce como limadoras, los cepillos se miden de acuerdo a la capacidad de carrera del camero así como a la capacidad y carrera de la mesa. Esta máquina se presta para trabajar piezas de hasta 800 mm de longitud. A causa de su movimiento principal horizontal la llaman también mortajadora horizontal. 
El balancín pivotado que está conectado al carro, oscila alrededor de su pivote por un perno de cigüeñal, que describe un movimiento rotatorio unido al engranaje principal. La conexión entre el perno de cigüeñal y el balancín se hace a través de un dado que se desliza en una ranura en el balancín y está movido por el perno del cigüeñal. De ésta manera, la rotación del engranaje principal de giro mueve el perno con un movimiento circular y hace oscilar al balancín. El perno está montado sobre un tornillo acoplado al engranaje principal de giro, lo que permite cambiar su radio de rotación y de ésta forma variar la longitud del recorrido del carro porta herramienta. El recorrido hacia adelante o recorrido cortante, requiere una rotación de unos 220º del engranaje principal de giro, mientras que el recorrido de vuelta requiere solamente 140º de rotación. En consecuencia la relación de tiempos de recorrido cortante a recorrido de retorno es del orden de 1.6 a 1. Para poder usar varias velocidades de corte, existen engranajes apropiados de transmisión y una caja de cambios, similar a la transmisión de un automóvil. 
Tipos de cepilladoras:
· Cepillo tipo biela: Los cepillos de codo se utilizan sobre todo para el maquinado de superficies horizontales (planas), verticales (hacia arriba y hacia abajo), o angulares. Se pueden utilizar para maquinar también superficies cóncavas (curvadas hacia afuera).
· Cepillo de codo hidráulico: El ariete de este tipo de cepilladura se mueve por la presión de aceite proporciona por una bomba impulsada por un motor eléctrico. Para cambiar la dirección de la presión del aceite se utiliza una válvula inversora, lo cual hace cambiar la dirección en que se mueve el ariete. El avance de la mesa funciona también mediante la presión de aceite. Los cambios en la velocidad y el avance se hacen por medio de válvulas de control.
· Cepillo de mesa: Este se emplea para maquinar superficies planas que sean demasiado grandes para el cepillo de codo. Se diferencia de este último en que la mesa que sujeta la pieza de trabajo se mueve hacia adelante y hacia atrás bajo una herramienta estacionaria de corte.
· Cepilladoras de dos montantes: Son los tipos más usados porque ofrecen gran solidez. Se componen principalmente de una bancada de fundición, a los lados se levantan los montantes C (uno a la derecha y otro a la izquierda). Sobre la bancada van las guías para el desplazamiento de la mesa B, dicha mesa, que debe llevar la pieza a trabajar, puede trasladarse con movimiento alternativo de avance y retroceso. los montantes C llevan también guías laterales para el deslizamiento del travesaño D, que puede regularse en la altura mediante la rotación simultánea de dos husillos (visibles entre las guías de los montantes) y sus respectivos casquillos. A lo largo de dicho travesaño puede deslizarse, a su vez, un carro que lleva el carrillo porta herramienta y que realiza el movimiento transversal intermitentemente, según los desplazamientos proporcionales obtenidos al final de la carrera de retroceso de la mesa.
· Cepilladoras de un montante: Las características de estas máquinas son iguales a las ya expuestas, con la diferencia del travesaño, que se encuentra en voladizo y debe ser más robusto, a fin de soportar y evitar las vibraciones durante el arranque de viruta.
· Partes principales de una cepilladora:
I. Carrera de carro.
II. Ancho máximo de cepillado.
III. Largo de la mesa de trabajo.
IV. Ancho de la mesa de trabajo.
V. Penetración máxima de la herramienta.
VI. Sección de herramienta.
VII. Altura de la pieza a cepillar.
VIII. Ancho de la prensa giratoria.
IX. Dobles carreras por minuto (max - min).
X. Potencia de la máquina.
Taladro:
El taladrado es la operación de mecanizado, destinada a producir agujeros cilíndricos, pasantes o ciegos, generalmente en medio del material, la operación del taladrado puede llevarse a cabo, igualmente en tornos, fresadoras o mandriladoras. La herramienta utilizada, llamada broca o taladro, presenta, generalmente, dos líneas de corte en hélice. Esta herramienta se fija en el husillo de la taladradora de manera que su eje coincida exactamente con el eje de rotación del propio husillo. Arrastrado por esté, el útil gira sobre sí mismo alrededor de su eje longitudinal (movimiento de corte) y avanza axialmente dentro de la pieza a taladrar (movimiento de avance). La velocidad de la rotación de la broca debe ser tal que la velocidad lineal del punto de la arista más alejado del eje sea compatible con la velocidad de corte del material mecanizado. 
El taladrado de orificios de gran diámetro se realiza, casi siempre, en varias operaciones, utilizando brocas de creciente diámetro. En efecto, cuanto mayor es el diámetro de una broca, más importante es el núcleo central y más difícil se hace para ella el penetrar en la materia sin el recurso de los agujeros intermedios. 
La operación de taladrado va siempre acompañada de gran desprendimiento de calor, por lo que se impone una abundante lubricación con una mezcla de agua y aceite soluble (taladrina). Algunas brocas, especialmente las utilizadas en taladrados profundos, son huecas, lo que permite hacer llegar el aceite soluble, a presión, a la zona de corte. 
Tipos de taladros:
· De columna: forman el volumen mayor y se las utiliza para todo trabajo que se pueda montar sobre las mesas. Todas las máquinas de columna (impulsadas por medio de bandas, sensitivas, con avance por engranaje, de trabajo pesado, de precisión y de producción) se caracterizan por la posición fija del husillo.
· Radiales: Los taladros radiales del tipo estacionario, los de husillo horizontal, y los de tipo de cabeza universal estándiseñados para acomodar piezas grandes donde el costo de preparación es un factor importante. Estas máquinas están dispuestas de manera que el husillo se pueda colocar para taladrar en cualquier lugar dentro del alcance de la máquina por medio de los movimientos proporcionados por la cabeza, el brazo y la rotación del brazo alrededor de la columna. Algunos tipos de taladros radiales, así como las máquinas portátiles horizontales, están dispuestos  de manera que la máquina entera se pueda mover hasta la pieza en lugar de que la pieza se eleve hasta la máquina.
· Horizontales: Los taladros horizontales se caracterizan sencillamente por la posición del husillo.
Los del tipo sobre guías y los horizontales con avance en el husillo son unidades independientes que consisten en un motor impulsor, engranajes, y husillo, y que se puede montar para taladrar a cualquier ángulo predeterminado, y que se utilizan ampliamente para cubrir los requerimientos de gran producción. La extrema rigidez del montaje de la broca conseguida en esta forma resulta especialmente apropiada para obtener las estrechas tolerancias necesarias para la intercambiabilidad de la producción en masa.
· De torreta: Las máquinas taladradoras de torreta proporcionan un cierto número de herramientas montadas en una torreta diseñada para manejar una secuencia de operaciones. Esta máquina es particularmente apropiada para su automatización por medio de la adición de mesas posicionadoras y controles numéricos.
· Husillos múltiples: Las máquinas de husillos múltiples incluyen las diseñadas con husillos fijos para producción, de tipo sencillo, y las que tienen husillos ajustables, tanto por medio de uniones universales como por un tornillo sinfín o mecanismo espiral, colocados en línea recta.
Rectificadora:
Las máquinas empleadas en el rectificado se conocen como rectificadoras y puesto que existen varios tipos distintos de rectificado la industria también cuenta con la correspondiente multiplicidad de rectificadoras. 
El mecanizado de piezas por abrasión es uno de los tres procesos que eliminan material de una pieza a fin de darle forma y modelarla de acuerdo a su aplicación posterior. Se diferencia de los otros procesos de mecanizado porque la remoción de material es relativamente pequeña, por lo que se trata más bien de un proceso de acabado de piezas y la herramienta que se emplea para ello es una muela abrasiva, constituida por granos de cuarzo, carburo de silicio, carborundum o corindón y un aglutinante.
Tipos de rectificadoras:
· Planas o de superficie: Estas máquinas son las que presentan el manejo más sencillo, ya que constan solamente de un carro longitudinal que otorga el movimiento de translación a la pieza y la muela, que imprime el movimiento de rotación. Se distinguen dos subtipos según la posición de la muela.
· Rectificadoras frontales.
· Rectificadoras tangenciales.
· Cilíndricas: La rectificadora cilíndrica puede funcionar de una variedad de formas, sin embargo, la pieza debe tener un eje central de rotación. Esto incluye pero no se limita a las formas tales como un cilindro, un cono, una elipse, una leva o un cigüeñal. También se distinguen varios subtipos.
· Rectificadoras cilíndricas externas.
· Rectificadoras cilíndricas internas.
· Rectificadoras sin centros.
· Rectificadoras universales: Se trata de las máquinas que ofrecen mayor capacidad de trabajo, ya que mecanizan cuerpos de revolución. Con estas máquinas de gran robustez y envergadura se logra el rectificado tanto de exteriores como interiores de árboles de levas, cigüeñales, interiores de cilindros, conos, camisas y muchas otras piezas.
El carro longitudinal de la máquina proporciona el movimiento de traslación a las piezas en rotación a través de su avance y retorno automático provisto por un mecanismo hidráulico, mientras las muelas reciben el movimiento de rotación, opuesto al de la pieza. La dureza o las características de las piezas definen la velocidad de rotación del eje por medio de reguladores de velocidad.
· Rectificadoras con sistema de control CNC: Hoy en día, el avance tecnológico ha introducido en el mercado las rectificadoras con control CNC, las cuales reúnen una serie de ventajas con respecto a las convencionales, entre las que podemos mencionar:
· Unificación de movimientos para el rectificado (superior, frontal e inferior) en una sola máquina.
· Total automatización, con mínima intervención del operario.
· Mayores dimensiones de la máquina, lo que posibilita rectificar piezas de gran tamaño.
· Sistemas de sujeción magnética de la pieza.
· Disponibilidad de diversas formas de bancadas o mesas de trabajo.
· Mejoramiento de los tiempos y la precisión del rectificado.
· Incorporación de servomotores para cada eje, lo que permite un posicionamiento más preciso de la pieza.
· Control automático del estado de las muelas.
· Posibilidad de programar coordenadas cartesianas y establecer la distancia exacta de rectificado.
· Funcionamiento en un entorno cerrado, sin proyección externa de virutas, polvo o residuos.
	
	
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