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Manual de técnicas para la conformación               mecánica                                José María Juez Gil         ...
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  1. 1. Manual de técnicas para laconformación mecánica José María Juez Gil Inocente Cambero Rivero
  2. 2. Manual de técnicas para la conformación mecánica José María Juez Gil Inocente Cambero Rivero
  3. 3. Todos los derechos reservados. No está permitida la reproducción y/o transmisiónde la totalidad o parte de esta obra por procedimiento gráfico o informático alguno, sin permiso escrito de los autores.I.S.B.N. 978-84-692-4495-1
  4. 4. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE ÍNDICEBLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL.1 INTRODUCCIÓN AL MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. .... 151.1 Materiales mecanizables. ................................................................................ 151.2 Maquinabilidad de los metales. ....................................................................... 161.3 Tipos de mecanizados. .................................................................................... 171.4 Procesos empleados en el mecanizado por arranque de material. ................ 182 MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL: CON CONTACTO DIRECTO. ........................................................................................................ 202.1 Herramientas de corte. Estudio del arranque de material. .............................. 20 2.1.1 Elementos principales de las herramientas de corte. ........................ 20 2.1.2 Geometría de la herramienta de corte. .............................................. 20 2.1.3 Características de trabajo de las herramientas de corte. .................. 21 2.1.4 Materiales para las herramientas de corte. ....................................... 22 2.1.5 Ángulos de corte en las cuchillas....................................................... 28 2.1.6 Influencias de los ángulos de la cuchilla en el mecanizado. ............. 30 2.1.7 Duración de la herramienta................................................................ 31 2.1.8 Desgaste y afilado de las herramientas de corte. .............................. 31 2.1.9 Criterios para determinar la vida de la herramienta........................... 33 2.1.10 Tratamientos térmicos para las herramientas de corte. .................... 33 2.1.11 Recubrimiento de las herramientas de corte. .................................... 33 2.1.12 Geometría del rompevirutas. ............................................................. 39 2.1.13 Formación de la viruta. Clases de virutas. ......................................... 39 2.1.14 Sistemas de sujeción de la plaquita................................................... 412.2 Torno. .............................................................................................................. 43 2.2.1 Tipos de tornos. ................................................................................. 43 2.2.2 Componentes principales de un torno. Mecanismo del torno............ 45 2.2.3 Herramientas y operaciones principales realizadas en un torno. ...... 49 2.2.4 Características técnicas del torno. ..................................................... 52 2.2.5 Operaciones de revisión en el torno. ................................................. 54 2.2.6 Parámetros de corte en el torno. ....................................................... 54 I
  5. 5. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE2.3 Fresadora. ....................................................................................................... 61 2.3.1 Tipos de fresadoras. .......................................................................... 63 2.3.2 Componentes y accesorios principales. ............................................ 65 2.3.3 Herramientas y operaciones realizadas en una fresadora. ............... 72 2.3.4 Características técnicas de las fresadoras. ....................................... 75 2.3.5 Operaciones de revisión en la fresadora. .......................................... 76 2.3.6 Parámetros de corte en la fresadora. ................................................ 772.4 Taladradora. .................................................................................................... 82 2.4.1 Tipos de taladradoras. ....................................................................... 83 2.4.2 Componentes principales. Mecanismo de la taladradora. ................. 85 2.4.3 Herramientas y operaciones realizadas en las taladradoras. ............ 88 2.4.4 Características técnicas de las taladradoras. .................................... 90 2.4.5 Operaciones de revisión en las taladradoras .................................... 90 2.4.6 Parámetros de corte en la taladradora. ............................................. 912.5 Mandrinadora. .................................................................................................. 95 2.5.1 Componentes y accesorios principales. ............................................ 96 2.5.2 Herramientas y operaciones realizadas en una mandrinadora. ........ 97 2.5.3 Características técnicas de la mandrinadora. .................................... 99 2.5.4 Operaciones de revisión en la mandrinadora. ................................. 100 2.5.5 Parámetros de corte en la mandrinadora. ....................................... 1002.6 Limadora. ....................................................................................................... 103 2.6.1 Tipos de limadoras. .......................................................................... 104 2.6.2 Componentes principales. Mecanismo en una limadora. ................ 105 2.6.3 Herramientas y operaciones realizadas en una limadora................ 107 2.6.4 Características técnicas de las limadoras. ...................................... 108 2.6.5 Operaciones de revisión en la limadora. ......................................... 109 2.6.6 Parámetros de corte en la limadora. ................................................ 1092.7 Cepilladora. .................................................................................................... 111 2.7.1 Tipos de cepilladoras. ...................................................................... 112 2.7.2 Componentes principales de las cepilladoras. ................................ 113 2.7.3 Herramienta y operaciones principales. .......................................... 114 2.7.4 Características principales de las cepilladoras. ............................... 115 2.7.5 Operaciones de revisión en las cepilladoras. .................................. 115 II
  6. 6. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE 2.7.6 Parámetros de corte en la cepilladora. ............................................ 1162.8 Brochadora. ................................................................................................... 117 2.8.1 Tipos de brochadoras. ..................................................................... 118 2.8.2 Componentes principales. ............................................................... 119 2.8.3 Herramientas y operaciones principales. ......................................... 119 2.8.4 Características de las brochadoras. ................................................ 122 2.8.5 Parámetros de corte en las brochadoras. ....................................... 1232.9 Mecanizado por abrasivos. ............................................................................ 124 2.9.1 Clases de abrasivos......................................................................... 125 2.9.2 Aplicaciones de los abrasivos. ......................................................... 125 2.9.3 Máquinas para el mecanizado por abrasivos. ................................. 126 2.9.4 Operaciones principales realizadas por los abrasivos..................... 1273 MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL: SIN CONTACTO DIRECTO. ...................................................................................................... 1293.1 Electroerosión. ............................................................................................... 129 3.1.1 Fundamento teórico: ........................................................................ 129 3.1.2 Tipos de procesos en la electroerosión: .......................................... 1313.2 Proceso de electroerosión por penetración o Ram EDM .............................. 131 3.2.1 Electrodos en la electro-erosión por penetración. ........................... 132 3.2.2 Máquinas de electroerosión por penetración. .................................. 132 3.2.3 Ventajas e inconvenientes del proceso de EDM: ............................ 133 3.2.4 Aplicaciones del proceso de electro-erosión por penetración: ....... 1343.3 Proceso de electro-erosión por hilo o WEDM: .............................................. 134 3.3.1 Hilo en la electro-erosión por hilo. ................................................... 136 3.3.2 Máquinas de electroerosión por hilo. ............................................... 137 3.3.3 Ventajas e inconvenientes del proceso de EDW. ........................... 138 3.3.4 Métodos de corte en el proceso de electroerosión por hilo. ............ 139 3.3.5 Obtención de geométricas en el proceso de EDW. ......................... 139 3.3.6 Aplicación del proceso de electroerosión por hilo. .......................... 1403.4 Conformado por ultrasonidos. ....................................................................... 141 3.4.1 Clasificación de maquinas para el conformado por ultrasonidos. .. 141 3.4.2 Componentes principales del conformado por ultrasonidos. ........... 142 3.4.3 Herramienta de conformado por ultrasonidos. ............................... 143 III
  7. 7. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE 3.4.4 Aplicaciones del conformado por ultrasonidos: .............................. 1434 MECANIZADO ESPECIAL. .......................................................................... 1444.1 Mecanizado electrolítico. ............................................................................... 144 4.1.1 Procedimiento de mecanizado electrolítico: .................................... 144 4.1.2 Aplicaciones del mecanizado electrolítico: ...................................... 145 4.1.3 Ventajas e inconvenientes del mecanizado electrolítico: ................ 1455 NUEVAS TENDENCIAS EN EL MECANIZADO POR ARRANQUE DE VIRUTA. ........................................................................................................ 1465.1 Equipos con cinemática avanzada. ............................................................... 1465.2 Mecanizado de alta velocidad. MAV. ............................................................ 148 5.2.1 Herramientas de un MAV................................................................. 148 5.2.2 Aplicaciones. Ventajas e inconvenientes del MAV. ......................... 1495.3 Mecanizado en seco. ..................................................................................... 1505.4 Mecanizado de precisión y ultraprecisión. ..................................................... 151BLOQUE II: CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA.1 INTRODUCCIÓN AL CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA. 1521.1 Clasificación de los procesos de deformación plástica. ................................ 1521.2 Efecto de la temperatura en el proceso de deformación plástica.................. 1531.3 Características de las estructuras metalúrgicas en los procesos deconformación. ........................................................................................................ 1541.4 Tratamientos aplicados en los procesos de deformación plástica. ............... 1551.5 Comportamiento elástico-plástico de las piezas metálicas. .......................... 1572 DEFORMACIÓN PLÁSTICA EN FRIO. ........................................................ 1602.1 Materiales utilizados en los procesos de deformación plástica. .................... 1602.2 Operaciones principales en la deformación plástica en frío. ......................... 1612.3 Cizallado. ....................................................................................................... 161 2.3.1 Descripción del proceso de cizallado. ............................................. 161 2.3.2 Herramientas en el cizallado............................................................ 162 2.3.3 Consideraciones en el cizallado. ..................................................... 162 2.3.4 Parámetros de corte en el cizallado. ............................................... 1622.4 Doblado. ........................................................................................................ 163 IV
  8. 8. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE 2.4.1 Descripción del proceso de doblado. ............................................... 163 2.4.2 Herramienta en el doblado............................................................... 164 2.4.3 Parámetros de corte en el doblado. ................................................. 1652.5 Estampación en frío. ...................................................................................... 166 2.5.1 Descripción del proceso de estampación en frio. ............................ 166 2.5.2 Herramientas en la estampación en frío. ......................................... 167 2.5.3 Parámetros de corte en la estampación en frío. .............................. 1672.6 Embutición. .................................................................................................... 168 2.6.1 Descripción del proceso en la embutición. ...................................... 168 2.6.2 Herramientas en la embutición. ....................................................... 169 2.6.3 Parámetros de corte en la embutición. ............................................ 1702.7 Troquelado o punzonado. .............................................................................. 173 2.7.1 Descripción del proceso de troquelado o punzonado...................... 173 2.7.2 Herramientas en el troquelado o punzonado. .................................. 173 2.7.3 Parámetros de corte en el troquelado o punzonado........................ 1742.8 Estirado y trefilado. ........................................................................................ 176 2.8.1 Descripción del proceso de estirado. ............................................... 176 2.8.2 Máquinas para estirar. ..................................................................... 177 2.8.3 Materiales para estirado. ................................................................. 177 2.8.4 Operaciones del estirado. ................................................................ 177 2.8.5 Trefilado. .......................................................................................... 178 2.8.6 Máquinas de trefilar. ........................................................................ 179 2.8.7 Operaciones del trefilado. ................................................................ 1792.9 Otras operaciones. ........................................................................................ 179 2.9.1 Estampado por impacto. .................................................................. 180 2.9.2 Conformación por explosión. ........................................................... 180 2.9.3 Entallado. ......................................................................................... 180 2.9.4 Conformado electrohidráulico. ......................................................... 180 2.9.5 Estampación con matriz flexible e hidroconformado. ...................... 1813 DEFORMACIÓN PLÁSTICA EN CALIENTE. .............................................. 1823.1 Forja. .............................................................................................................. 182 3.1.1 Proceso de la forja. .......................................................................... 183 V
  9. 9. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE 3.1.2 Descripción del proceso de forja...................................................... 183 3.1.3 Temperatura de forja. ...................................................................... 184 3.1.4 Efectos que produce la forja. ........................................................... 185 3.1.5 Defectos de la forja. ......................................................................... 186 3.1.6 Materiales forjables. ......................................................................... 186 3.1.7 Máquinas utilizadas para la forja. .................................................... 1873.2 Estampación en caliente................................................................................ 189 3.2.1 Máquinas utilizadas para la estampación en caliente. .................... 189 3.2.2 Proyecto de estampa para estampación en caliente. ...................... 1903.3 Extrusión. ....................................................................................................... 191 3.3.1 Descripción del proceso de extrusión. ............................................. 191 3.3.2 Máquinas para extrusión.................................................................. 193 3.3.3 Metales y aleaciones extruidos. ....................................................... 193 3.3.4 Defectos de las extrusiones. ............................................................ 193 3.3.5 Aplicaciones de la extrusión en caliente. ......................................... 1943.4 Laminación. ................................................................................................... 194 3.4.1 Descripción del proceso de laminación. .......................................... 195 3.4.2 Máquinas utilizadas en la laminación .............................................. 195 3.4.3 Metales y aleaciones laminados. ..................................................... 196 3.4.4 Defectos en el laminado. ................................................................. 196 3.4.5 Operaciones de laminado de forma. ................................................ 197 3.4.6 Aplicaciones del laminado. .............................................................. 199BLOQUE III: CONFORMADO POR MOLDEO.1 INTRODUCCIÓN AL MOLDEO. ................................................................... 2001.1 Operaciones fundamentales del conformado por molde. .............................. 2001.2 Diagrama de procesos en el conformado por moldeo................................... 2011.3 Fundición. ...................................................................................................... 2031.4 Metales o aleaciones aptos para ser conformados por fundición. ................ 2031.5 Hornos para fundir metales. .......................................................................... 2041.6 Características tecnológicas de las piezas moldeadas. ................................ 2061.7 Defectos en el proceso de moldeo. ............................................................... 2061.8 Inspección de las piezas fundidas. ................................................................ 209 VI
  10. 10. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE2 MOLDES NO PERMANENTES. ................................................................... 2102.1 Moldeo en arena. ........................................................................................... 2102.2 Ventajas e inconvenientes del moldeo en arena. .......................................... 2102.3 Construcción de los modelos......................................................................... 2112.4 Materiales utilizados en la fabricación de modelos. ...................................... 2122.5 Arenas de moldeo. ......................................................................................... 2122.6 Características de las arenas de moldeo. ..................................................... 2132.7 Clasificación de las arenas de moldeo. ......................................................... 2142.8 Aglutinante. .................................................................................................... 2152.9 Métodos de moldeo. ...................................................................................... 2162.10 Fabricación de piezas. ................................................................................... 2162.11 Máquinas de moldear. ................................................................................... 2213 MOLDES PERMANENTES. .......................................................................... 2223.1 Moldeo en coquillas. ...................................................................................... 2223.2 Núcleos de las coquillas. ............................................................................... 2223.3 Condiciones de trabajo de las coquillas. ....................................................... 2233.4 Procesos de moldeo con moldes permanentes. ........................................... 2243.5 Moldeo mecánico en coquillas....................................................................... 224 3.5.1 Moldeo en coquilla por gravedad. .................................................... 224 3.5.2 Moldeo en coquilla con inversión del molde. ................................... 226 3.5.3 Moldeo en coquilla con presión. ...................................................... 2263.6 Moldeo por centrifugado. ............................................................................... 228 3.6.1 Colada centrifuga. ............................................................................ 2294 MOLDES ESPECIALES................................................................................ 2304.1 Moldeado en cáscara .................................................................................... 230 4.1.1 Materiales empleados. ..................................................................... 230 4.1.2 Proceso de ejecución del moldeo en cáscara. ................................ 230 4.1.3 Ventajas e inconvenientes del moldeo en cáscara. ......................... 2324.2 Moldeo a la cera perdida. .............................................................................. 233 4.2.1 Proceso de obtención de las piezas. ............................................... 233 4.2.2 Ventajas e inconvenientes del moldeo a cera perdida. ................... 2354.3 Moldeo Mercast. ............................................................................................ 235 VII
  11. 11. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE 4.3.1 Proceso de moldeo Mercast. ........................................................... 2364.4 Moldeo en yeso. ............................................................................................ 236 4.4.1 Procedimiento del moldeo en yeso. ................................................. 237 4.4.2 Ventajas e inconvenientes del moldeo en yeso. .............................. 2374.5 Moldeo al CO2................................................................................................ 237 4.5.1 Ventajas e inconvenientes del moldeo en CO2................................ 2385 METALURGIA DE POLVOS. PULVIMETALURGIA. ................................... 2395.1 Proceso de la pulvimetalurgia........................................................................ 239 5.1.1 Fabricación de los polvos metálicos. ............................................... 239 5.1.2 Compactación. ................................................................................. 239 5.1.3 Sinterización. ................................................................................... 240 5.1.4 Acabado. .......................................................................................... 2405.2 Características de la materia prima. .............................................................. 2415.3 Ventajas e inconvenientes de la pulvimetalurgia. .......................................... 2415.4 Aplicaciones de la pulvimetalurgia. ............................................................... 242BLOQUE IV: TÉCNICAS DE UNIÓN.1 UNIÓN POR SOLDADURA. ......................................................................... 2441.1 Clasificación de los procesos de soldadura. ................................................. 2441.2 Soldadura blanda y fuerte.............................................................................. 2461.3 Soldadura blanda. .......................................................................................... 246 1.3.1 Proceso de la soldadura blanda. ..................................................... 247 1.3.2 Aplicación de la soldadura blanda. .................................................. 2481.4 Soldadura fuerte. ........................................................................................... 248 1.4.1 Proceso de la soldadura fuerte. ....................................................... 249 1.4.2 Aplicaciones. .................................................................................... 2491.5 Cordón de soldadura. .................................................................................... 250 1.5.1 Clasificación de los cordones de soldadura. ................................... 250 1.5.2 Recomendaciones para la ejecución de cordones. ......................... 2521.6 Defectos en las soldaduras. .......................................................................... 2541.7 Ensayos en las soldaduras. ........................................................................... 256 VIII
  12. 12. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE2 SOLDADURA POR REACCIONES QUÍMICA. ............................................ 2592.1 Soldadura con llama. ..................................................................................... 259 2.1.1 Ventajas e inconvenientes de la soldadura con llama. .................... 259 2.1.2 Métodos de soldadura. .................................................................... 260 2.1.3 Zonas de la llama. ............................................................................ 260 2.1.4 Aplicaciones de la soldadura por llama. .......................................... 261 2.1.5 Equipo necesario en la soldadura con llama. .................................. 262 2.1.6 Metales de aportación...................................................................... 265 2.1.7 Fundentes. ....................................................................................... 2652.2 Soldadura por explosión. ............................................................................... 266 2.2.1 Descripción del proceso................................................................... 266 2.2.2 Parámetros de control del proceso. ................................................. 268 2.2.3 Aplicaciones del proceso. ................................................................ 2682.3 Soldadura aluminotérmica. ............................................................................ 2693 SOLDADURA POR FUENTE ELÉCTRICA. SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO. ................................................................................................. 2713.1 Tipo de corriente. ........................................................................................... 2713.2 Soldadura por arco eléctrico con electrodo de carbón. ................................. 2723.3 Soldadura por arco sumergido ...................................................................... 273 3.3.1 Materiales consumibles. .................................................................. 273 3.3.2 Aplicaciones. .................................................................................... 2743.4 Soldadura por electroescoria. ........................................................................ 274 3.4.1 Materiales consumibles. .................................................................. 274 3.4.2 Aplicaciones. .................................................................................... 2753.5 Soldadura a tope por chispa. ......................................................................... 275 3.5.1 Aplicaciones. .................................................................................... 2763.6 Soldadura por arco eléctrico con gas de protección. .................................... 276 3.6.1 Propiedades de los gases de protección y su influencia en la soldadura. ........................................................................................ 276 3.6.2 Gases de protección. ....................................................................... 278 3.6.3 Ventajas soldadura por arco con protección gaseosa. .................... 2783.7 Soldadura con electrodo de tungsteno y atmósfera inerte. ........................... 279 3.7.1 Tipos de corriente. ........................................................................... 279 IX
  13. 13. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE 3.7.2 Electrodos. ....................................................................................... 280 3.7.3 Metal de aportación. ........................................................................ 281 3.7.4 Gas de protección. ........................................................................... 281 3.7.5 Equipo necesario para la realización de la soldadura TIG. ............. 282 3.7.6 Aplicaciones. .................................................................................... 2833.8 Soldadura por plasma.................................................................................... 284 3.8.1 Pistola de soldadura por plasma...................................................... 285 3.8.2 Aplicaciones ..................................................................................... 2853.9 Soldadura con hidrógeno atómico. ................................................................ 285 3.9.1 Equipo necesario para realizar la soldadura. .................................. 286 3.9.2 Aplicaciones. .................................................................................... 2863.10 Soldadura con electrodo consumible y gas ................................................... 286 3.10.1 Metal de aportación. ........................................................................ 287 3.10.2 Gases de protección. ....................................................................... 287 3.10.3 Equipo necesario. ............................................................................ 288 3.10.4 Ventajas del proceso. ...................................................................... 2884 SOLDADURA ELÉCTRICA. OTROS MÉTODOS DE SOLDADURA. ......... 2894.1 Soldadura por haz de electrones ................................................................... 289 4.1.1 Parámetros de la soldadura por haz de electrones. ........................ 290 4.1.2 Soldadura con haz de electrones a presión atmosférica. ................ 290 4.1.3 Ventajas y aplicaciones de la soldadura por haz de electrones. ..... 2904.2 Soldadura láser. ............................................................................................. 291 4.2.1 Ventajas de la soldadura láser......................................................... 292 4.2.2 Aplicaciones de la soldadura láser. ................................................. 2935 SOLDADURA ELÉCTRICA. SOLDADURA POR RESISTENCIA ELÉCTRICA. ................................................................................................. 2945.1 Etapas y variables del proceso de soldeo. .................................................... 2945.2 Variables del proceso de soldadura por resistencia eléctrica. ...................... 2955.3 Ventajas de la soldadura por resistencia eléctrica. ....................................... 2965.4 Soldadura eléctrica por puntos. ..................................................................... 296 5.4.1 Electrodos. ....................................................................................... 297 5.4.2 Tipos de soldadura eléctrica por puntos. ......................................... 297 X
  14. 14. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE5.5 Soldadura eléctrica por costura. .................................................................... 298 5.5.1 Métodos de soldadura por costura. ................................................. 299 5.5.2 Electrodos. ....................................................................................... 299 5.5.3 Aplicaciones ..................................................................................... 2995.6 Soldadura eléctrica a tope. ............................................................................ 299 5.6.1 Aplicaciones. .................................................................................... 3005.7 Soldadura de alta frecuencia. ........................................................................ 300 5.7.1 Aplicaciones. .................................................................................... 3006 SOLDADURA POR ACCIÓN MECÁNICA. .................................................. 3016.1 Soldadura por forja. ....................................................................................... 3016.2 Soldadura por presión. .................................................................................. 3016.3 Soldadura por fricción. ................................................................................... 301 6.3.1 Ventajas de la soldadura por presión. ............................................. 301 6.3.2 Aplicaciones de la soldadura por presión. ....................................... 3026.4 Soldadura por ultrasonidos. ........................................................................... 303 6.4.1 Ventajas de la soldadura por ultrasonidos. ...................................... 303 6.4.2 Aplicaciones de la soldadura por ultrasonidos. ............................... 3037 TÉCNICAS DE UNIÓN MIXTAS. .................................................................. 3047.1 Weldbonding. ................................................................................................. 304 7.1.1 Consumibles. ................................................................................... 305 7.1.2 Aplicaciones. .................................................................................... 3067.2 Arco-Láser. .................................................................................................... 307 7.2.1 Aplicaciones. .................................................................................... 3077.3 MIG-Plasma. .................................................................................................. 307 7.3.1 Principio de funcionamiento. ............................................................ 308 7.3.2 Ventajas e inconvenientes del proceso. .......................................... 308 7.3.3 Equipo. ............................................................................................. 308 7.3.4 Aplicaciones. .................................................................................... 3097.4 Unión mecánica + Adhesivo. ......................................................................... 309 7.4.1 Consumibles. ................................................................................... 310 7.4.2 Aplicaciones. .................................................................................... 311 XI
  15. 15. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICEBLOQUE V: TÉCNICAS DE SEPARACIÓN Y CORTE.1 PROCESOS PRINCIPALES EN LAS TÉCNICAS DE SEPARACIÓN Y CORTE. ......................................................................................................... 3121.1 Corte por láser. .............................................................................................. 312 1.1.1 Tipos de corte por láser. .................................................................. 312 1.1.2 Ventajas e inconvenientes del corte por laser. ................................ 313 1.1.3 Requerimientos de la instalación. .................................................... 314 1.1.4 Aplicaciones del corte por laser. ...................................................... 3151.2 Corte por plasma. .......................................................................................... 315 1.2.1 Clasificación de los proceso de corte por plasma. .......................... 315 1.2.2 Procedimiento para el corte por plasma. ......................................... 317 1.2.3 Maquinas para el corte por plasma.................................................. 318 1.2.4 Ventajas del corte por plasma. ........................................................ 319 1.2.5 Aplicaciones del corte por plasma. .................................................. 3191.3 Corte por chorro de agua............................................................................... 319 1.3.1 Tipos de bombas utilizadas en el corte por chorro de agua. ........... 320 1.3.2 Procedimiento de corte por chorro de agua. ................................... 320 1.3.3 Maquinas para el mecanizado por chorro de agua. ........................ 320 1.3.4 Tipos de materiales que se pueden mecanizar con el mecanizado por chorro de agua. ................................................................................ 321 1.3.5 Ventajas del mecanizado por chorro de agua. ................................ 322 1.3.6 Aplicaciones del mecanizado por chorro de agua. .......................... 3221.4 Oxicorte. ........................................................................................................ 322 1.4.1 Gases utilizados en el oxicorte. ....................................................... 323 1.4.2 Equipo para el oxicorte .................................................................... 324 1.4.3 Aplicaciones del oxicorte. ................................................................ 324BLOQUE VI: METROLOGÍA Y NORMALIZACIÓN.1 METROLOGÍA. ............................................................................................. 3261.1 Tipos de Metrología. ...................................................................................... 3261.2 Unidades del sistema internacional (SI) ........................................................ 3271.3 Instrumentos de medición.............................................................................. 3281.4 Características de instrumentos de medida. ................................................. 330 XII
  16. 16. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICE1.5 Instrumentos de medición.............................................................................. 329 1.5.1 Reglas graduadas. ........................................................................... 330 1.5.2 Calibre pie de rey. ............................................................................ 331 1.5.3 Micrómetro Plamer. .......................................................................... 332 1.5.4 Máquinas de medir. ......................................................................... 335 1.5.5 Reglas optoelectrónicas................................................................... 336 1.5.6 Medición laser. ................................................................................. 3361.6 Instrumentos de comparación. ...................................................................... 337 1.6.1 Instrumentos de comparación por amplificación mecánica. ............ 337 1.6.2 Instrumentos de comparación por amplificación neumática. ........... 3381.7 Instrumentos de verificación. ......................................................................... 339 1.7.1 Instrumentos de verificación para dimensiones fijas. ...................... 340 1.7.2 Calibres fijos para roscas................................................................. 340 1.7.3 Calas patrón. .................................................................................... 341 1.7.4 Metrología óptica. ............................................................................ 3411.8 Instrumento para el control de ángulos. ........................................................ 342 1.8.1 Control y medición de ángulos......................................................... 342 1.8.2 Verificadores de ángulos. ................................................................ 3431.9 Control de superficies .................................................................................... 345 1.9.1 Control de paralelismo. .................................................................... 3452 TOLERANCIAS Y AJUSTES. ....................................................................... 3462.1 Tolerancias. ................................................................................................... 346 2.1.1 Posición de tolerancia. ..................................................................... 347 2.1.2 Calidades IT. .................................................................................... 348 2.1.3 Valores de tolerancia. ..................................................................... 349 2.1.4 Representación de las cotas en los ejes y agujeros........................ 3512.2 Sistemas de ajuste. ....................................................................................... 351 2.2.1 Sistema de agujero único o agujero base. ...................................... 352 2.2.2 Sistema de eje único o eje base. ..................................................... 3522.3 Ajuste móvil o con juego. ............................................................................... 353 2.3.1 Ajuste fijo o con aprieto.................................................................... 354 2.3.2 Ajuste indeterminado. ...................................................................... 355 XIII
  17. 17. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA ÍNDICEBLOQUE VII: AUTOMATIZACIÓN DE LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN.1 CONTROL NUMÉRICO (CN). ....................................................................... 3571.1 Programación en C.N. ................................................................................... 357 1.1.1 Programación manual. ..................................................................... 358 1.1.2 Programación automática. ............................................................... 3621.2 Fases de la programación. ............................................................................ 3621.3 Ventajas del Control numérico....................................................................... 3632 MÁQUINAS DE CONTROL NUMÉRICO. ..................................................... 3642.1 Componentes de una MHCN......................................................................... 365 2.1.1 Componentes de la MH. .................................................................. 365 2.1.2 Dispositivo de control numérico. ...................................................... 3682.2 Ventajas e inconvenientes de las máquinas herramientas con CN. ............. 369 XIV
  18. 18. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL.BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL.1 INTRODUCCIÓN AL MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL.El mecanizado por arranque de virutas, se realiza partiendo de productossemielaborados a los que se le da la forma definitiva, quitando el material sobrantede acuerdo con el plano de la pieza que se desea obtener.En la actualizad se tiende a producir piezas totalmente terminadas por moldeo odeformación en frio, puesto que el mecanizado por arranque de virutas es unproceso más costos. Sin embargo, es el único procedimiento de que se disponepara realizar piezas con gran precisión de medidas, por lo que se sigue utilizandomucho para dar a las piezas, conformadas por otros procedimientos, detalles ycotas exactas.1.1 Materiales mecanizables.De forma general, se puede resumir en tres grandes grupos los materialesmecanizables. 1. Metales: La mayoría de los metales y sus aleaciones pueden conformarse por arranque de material, sin embargo en algunas ocasiones es necesario aplicarle a estos un tratamiento térmico previo, debido a que no todos los materiales se dejan trabajar con igual facilidad, o sea que no tienen la misma maquinabilidad. Generalmente los aceros son los materiales que más se conforman por mecanizado y a su vez los que presentan mayor complejidad al aplicárselo. Grupos de metales mecanizables. • Aceros al carbono. • Aceros aleados. • Aceros inoxidables. • Fundición. • Aleaciones termo resistente y de alta resistencia. • Aceros aleados de alta resistencia. • Metales refractarios aleados. (Columbium, Tantalio, Molibdeno y Wolframio). • Aceros al titanio aleados. 15
  19. 19. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. • Aceros de alta resistencia en base cobalto o níquel. • Aleaciones de Titanio. • Aleaciones de aluminio, cobre, níquel, magnesio, uranio, cinc. • Composites (requiere herramientas especiales). 2. Plásticos y compuestos plásticos. 3. Cerámicos, a los que preferiblemente se les aplica el mecanizado abrasivo1.2 Maquinabilidad de los metales.La maquinabilidad no responde a una e individual característica sino a un conjuntode características distintas, cada una de las cuales puede variarindependientemente de las demás.Esto comporta serias dificultades para dar una definición de maquinabilidad yademás para preparar los medios y procedimientos adecuados para permitir unaprecisa y válida medida de esta propiedad. Se le podría definir como la aptitud demetales aleaciones, para ser conformados por mecanización en máquinas-herramientas o sea por arranque de material.En condiciones normalizadas, se mide por medio de ensayos, valorándolos segúnalguna de las siguientes características: • Duración del afilado de la herramienta. • Velocidad de corte que debe aplicarse para una duración del afilado de la herramienta. • Fuerza de corte de la herramienta. • Trabajo de corte. • Temperatura de corte. • Producción de viruta.La maquinabilidad no depende solamente de las características intrínsecas delmaterial, ya que las condiciones de corte y las características de la herramienta,pueden determinar notables y profundas variaciones en la máquina. Además deltopo de herramienta, sobre la maquinabilidad influyen los siguientes factores: 1. Composición química del material: Los elementos que más influencia ejercen sobre la maquinabilidad de los aceros son el carbono, el manganeso, el azufre, fósforo y plomo, el resto de los elementos hasta una proporción superior al 0,5% no afectan a ésta. 16
  20. 20. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. • El carbono gasta un 0,3% aumenta la maquinabilidad. • El manganeso hasta un 0,05% al combinarse con el azufre, disminuye la plasticidad de la ferrita con lo cual mejora la maquinabilidad, pero al superar el 1% lo reduce rápidamente y hace imposible mecanizarlos al superar el 10% • El azufre en proporciones superiores al 0,2% e inferiores al 0,4% mejora mucho la maquinabilidad, ya que los sulfuros de hierro y los silicosulfuros al quedar en las juntas de grano debilitan la cohesión de los mismos. • El fósforo en proporciones de hasta un 0,12% también aumenta la maquinabilidad. • El plomo es insoluble en los aceros, quedando emulsionado en los mismos, formando pequeñas bolas que lubrican el corte. Se emplea en proporciones del 0,25%. 2. Construcción de los materiales: la estructura que más favorece la maquinabilidad de los aceros con un contenido de carbono inferior al 0,3% es la perlita laminar, si el contenido en carbono es del 0,3 al 0,45% sería la formada por perlita laminar mezclada con cementita globular. Siendo esta última la idónea en porcentajes superiores de carbono. 3. Inclusiones contenidas: dependiendo de la naturaleza de las inclusiones los aceros que las contengan serán más o menos maquinables. Las inclusiones de silicatos y alúminas la disminuyen y los sulfuros en general, simples o complejos la mejoran. 4. Dureza: si el material es demasiado blando la viruta se desprende con dificultad, y se poseen una dureza superior a 50 HRc (HRc: Dureza Rockwell C). la maquinabilidad va reduciéndose hasta llegar a ser imposible mecanizar aceros con durezas superiores a 70 HRc. 5. Acritud; como la acritud va en relación directa con la dureza, a mayor acritud mayor dureza, luego cuanto mayor sea la relación entre el cociente del límite elástico y la resistencia mecánica, mayor será por tanto la maquinabilidad. 6. Tamaño de grano; se admite en general que el aumento del tamaño del grano mejora la maquinabilidad.1.3 Tipos de mecanizados.Según el acabado superficial con el que se ha de obtener la pieza terminada, sedistinguen tres tipos de mecanizado: 17
  21. 21. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. 1. Desbastado: El material eliminado es del orden de milímetros o décimas de milímetros, cuya finalidad es aproximar las dimensiones de la pieza a la medida final. 2. Acabado: Con el objetivo de obtener, no solo las medidas finales de la pieza, sino también poca rugosidad en la superficie, el material eliminado es del orden de centésimas de milímetro, utilizando cuchillas de corte que trabajaran con velocidades de avance bajas y velocidades de corte más altas que en el desbaste. 3. Súper acabado o rectificado: Con la finalidad de alcanzar medidas muy precisas y buen acabado superficial, el material rebajado es del orden de milésimas de milímetro y las velocidades de avance y de corte, con que se trabaja son muy altas, desprendiéndose partículas de material por abrasión.1.4 Procesos empleados en el mecanizado por arranque de material.Una de las clasificaciones que se puede emplear para distinguir los procesosempleados en la conformación por arranque de material; puede ser lacorrespondiente a la tabla 1.1: Torno Fresadora M-H1 con movimiento de corte circular Taladradora Mandrinadora Mecanizado con contacto directo Limadora Cepilladora M-H1 con movimiento de corte rectilíneo Brochadora Mortajadora Mecanizado con abrasivos Mecanizado sin Mecanizado por electro-erosión contacto directo 18
  22. 22. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. Mecanizados Mecanizado electrolítico especiales Súper Abrasivos Equipos con cinemática avanzada (HEXÁPODOS) Nuevas tendencias Mecanizado de Alta Velocidad (M.A.V.) Mecanizado en seco Mecanizado de precisión y ultra-precisión.1 M-H: Máquinas-herramientas. Tabla 1.1 Clasificación de los procesos empleados en la conformación por arranque de material. 19
  23. 23. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL.2 MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL: CON CONTACTO DIRECTO.2.1 Herramientas de corte. Estudio del arranque de material.Por herramientas se entiende a aquel instrumento que por su forma especial y porsu modo de empleo, modifica paulatinamente el aspecto de un cuerpo hastaconseguir el objeto deseado, empleando el mínimo de tiempo y gastando lamínima energía.El material arrancado por medio de cuchillas se realiza en forma de tiras más omenos continuas denominadas virutas. La separación de una tira de viruta sedenomina pasada, su anchura de corte, su espesor profundidad de corte y ladirección de ataque avance.2.1.1 Elementos principales de las herramientas de corte.Las partes fundamentales de una cuchilla son: • Filo: Es la arista cortante en posición de corte frontal de la cuchilla respecto a la pieza. • Superficie de desprendimiento o ataque: Es la cara de la cuña sobre la que desliza el material desprendido cortado frontalmente. • Superficie de incidencia: Es la cara de la cuña que queda frente a la superficie trabajada de la pieza en corte frontal. • Corte principal: Es la arista de corte de la cuchilla en posición de corte lateral respecto a la pieza. • Contrafilo: Denominado también corte secundario, es la otra arista de la cuchilla que forma la punta cortado lateralmente.2.1.2 Geometría de la herramienta de corte.Cuando hablamos de geometría de corte, nos referimos específicamente al perfilque la plaquita tiene si la observamos en un corte transversal.Este labrado que encontramos en la parte superior, es quien provocará el correctodesprendimiento y rotura de la viruta, dependiendo sus formas del tipo demecanizado al que está destinado el inserto.En la siguiente figura (Figura 2.1) podemos ver las distintas formas que puedentener las plaquitas. 20
  24. 24. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. Figura 2.1 Formas disponibles para las plaquitas.El radio de la punta afecta al acabado superficial de la pieza. Para operaciones deacabado, se usan los valores menores, en cuanto para desbaste y desbastepesado se emplean los valores de radio altos.Un radio de corte más grande ofrece un filo fuerte, resistente a avancesimportantes, en tanto que con un valor bajo consigo realizar cortes más finos.2.1.3 Características de trabajo de las herramientas de corte.Las características principales son: • Arrancar la mayor cantidad de material en el menor tiempo. • Dejar perfectamente acabada la superficie y con la mayor precisión de medidas. • Mecanizar cualquier clase de material por duro que sea. • Terminar el trabajo con el menor número de afilados posibles. • Realizar las operaciones al menor costo. • Químicamente inerte con la pieza. • Químicamente inerte estable ante la oxidación.Estas características deben satisfacer las siguientes funciones: • Garantizar la obtención de medidas precisas y superficies bien acabadas. • Ofrecer máximo rendimiento con el mínimo desgaste. • Capaz de absorber elevadas temperaturas.En conseguir estos objetivos depende en gran parte del material de que seconstituyen las herramientas, las cuales se seleccionan en función del tipo deherramienta y máquina a utilizar, clase de trabajo y material a mecanizar. 21
  25. 25. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL.2.1.4 Materiales para las herramientas de corte.La elección del material es uno de los problemas más delicados ya que los factoresque intervienen son tanto de índole técnica como económica. Como el tipo dematerial está estrechamente ligado a la velocidad de corte a adoptar y ésta a suvez depende de la temperatura a la que se someterá a la herramienta, ellodetermina una correspondencia entre materiales y tiempo de mecanizado.Por otra parte, los materiales para herramientas que permiten velocidades mayoresy, por tanto, tiempos menores tiene un coste superior.Los requisitos a considerar para las herramientas de corte son las siguientes: • Dureza a elevada temperatura: Un material para cortar a otro debe ser más duro que éste. En los metales y aleaciones la dureza se reduce mucho, así como la resistencia al elevarse la temperatura. Este fenómeno provoca una considerable limitación en las prestaciones de los materiales para herramientas. • Resistencia al desgaste: La duración de la herramienta está ligada a la marcha del desgaste que modifica, de hecho, la geometría y las prestaciones hasta el punto de provocar su rotura. • Resistencia: Debe alcanzar valores tales que impidan la rotura del filo por fragilidad, lo cual puede suceder especialmente en el corte ininterrumpido. • Coeficiente de rozamiento: Es un requisito importante en un material de herramienta debiendo ser lo más reducido posible. • Propiedades térmicas. La conductividad tiene importancia a la hora de establecer rápidamente el equilibrio térmico entre los puntos de mayor calentamiento y las restantes partes de la herramienta, así como también son de importancia el calor específico y el coeficiente de dilatación.Los materiales utilizados en la fabricación de cuchillas para el mecanizado porarranque de viruta mediante cuchillas, son los siguientes: 1. Aceros al carbono: Poseen un contenido de carbono de 0,9 al 1,4 %. Si están correctamente tratadas estas herramientas poseen gran dureza, buena tenacidad y resistencia al desgaste, pero no pueden emplearse cuando trabajen a temperaturas superiores a 250 º C. Se emplean en los casos siguientes: • En pequeñas series o en trabajos aislados. • En operaciones de acabado a pequeña velocidad o trabajos muy delicados. 22
  26. 26. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. • Cuando se exige de las herramientas ángulos muy limpios. 2. Aceros aleados: Además del carbono contienen cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. En su mayoría se ablandan y desafilan a temperaturas superiores a los 250 º C. Existen tres tipos principales: • Indeformables; se emplean para la conformación de piezas de precisión. Se deforman menos que los aceros al carbono y poseen una resistencia al desgaste 6 veces mayor. • Al wolframio; se emplean para fabricación de brocas. • Semirápidos; las herramientas que contienen un 9 a 11 % de wolframio y 3,5 a 4,5 de cromo se emplean en la fabricación de cuchillas con rendimiento y velocidad de corte muy poco inferiores a las de los aceros rápidos. 3. Aceros rápidos: Trabajan a temperaturas hasta de 600 º C manteniendo su dureza y filo inicial, lo cual permite disponer de velocidades de trabajo mayores que las de los demás aceros. 4. Estelitas: Son aleaciones cromo-cobalto-wolframio con un tanto por ciento inferior de otros elementos como hierro, carbono, silicio y manganeso. Se fabrican por fusión a temperaturas superiores a 1300 º C ya que no pueden mecanizarse nada más que por muelas. Son insensibles a los tratamientos térmicos. Permiten trabajar los metales con velocidades superiores a la de los aceros rápidos ya que soportan temperaturas de hasta 700 º C sin perder el filo. Tienen el inconveniente de ser más frágiles que estos últimos. 5. Carburos metálicos: Los carburos metálicos sinterizados están compuestos por carburos de wolframio y un metal auxiliar generalmente cobalto que sirve de liante o aglomerante. Hay otros tipos que además de carburo de wolframio contienen otros carburos de titanio, etc. y el metal auxiliar. Sus características son: • Elevadísima dureza, que mantiene hasta temperaturas de 600 º C. • Alta resistencia a la compresión. • Excelente resistencia al desgaste y a la corrosión. • Escasa resistencia al choque. • Conductividad térmica igual y tal vez superior a la de los aceros. 6. Diamantes policristalinos: Se emplean para mecanizar ebonita (resina plástica), determinados bronces, aleaciones de aluminio, etc. generalmente para operaciones de acabado en la que se pueden obtener tolerancias de 2 micras con superficies mejor acabadas que con las 23
  27. 27. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. rectificadoras. Tienen el inconveniente de la fragilidad del diamante, de ahí que su empleo quede limitado a pasadas continuas y en máquinas carentes de vibraciones. Los diamantes en forma de pastilla se montan en mangos de acero y con el fin de disminuir riesgos de rotura al ser altamente frágiles no acaban en punta viva sino redondeada. 7. Materiales cerámicos: Bajo la denominación de materiales cerámicos o cerámicas de corte, se pueden considerar: • Cermets: Son materiales sinterizados constituidos por un componente no metálico (óxidos, silicatos, carburos de silicio y de cromo) y por componentes metálicos de elevado punto de fusión. Los cermets que tienen mejores características de aplicación a las herramientas se obtienen por la sinterización de óxidos de aluminio, junto con carburos de molibdeno o vanadio. • Óxidos sinterizados: El más apropiado para la fabricación de herramientas es el óxido de aluminio, alúminas sinterizadas casi puras, o también, un óxido de alúminas casi puras. A este se añaden otras sustancias como óxido de cromo, de hierro o de titanio. La característica de estos óxidos sinterizados más destacable son: - Conductividad térmica muy baja, que tienen valores muy bajos parecidos a los de los aislantes térmicos. - Coeficiente de rozamiento menor que los carburos sinterizados. - Tienen el inconveniente de su excesiva fragilidad. Se presentan en forma de plaquitas que se emplean soldadas a sus mangos con resinas epoxi o bien sujetas por medios mecánicos. Se emplean en el torneado de fundiciones y aceros. También para mecanizar el cobre, sus aleaciones y metales ligeros 8. Nitruro de boro cúbico: Producido bajo la acción de elevadas temperaturas y presiones en presencia de un catalizador. La plaquita está constituida por un soporte de carburo con una fina capa de nitruro de boro cúbico. La dureza de este material es superada sólo por el diamante. Es frágil pero poco reactivo con la pieza. Su elevada estabilidad térmica le permite trabajar durante largos periodos de tiempo a temperaturas de 1000 a 1100 º C.La simbología para cada plaquita o herramienta de corte en función del tipo dematerial que estén fabricadas, serán las correspondientes a la tabla 2.1. 24
  28. 28. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. Materiales Símbolos Metales duros HC recubiertos Metales duros H Cermets HT, HC Cerámicos CA, CN, CC Nitruro de boro cúbico BN Diamantes DP, HC policristalinos Tabla 2.1 Simbología para las plaquitas en función del tipo de material.Como hay tanta variedad en las formas geométricas, tamaños y ángulos de corte,existen una codificación normalizada compuesta de cuatro letras y seis númerosdonde cada una de estas letras y números donde cada una de esas letras ynúmeros indica una característica determinada del tipo de plaquitacorrespondiente. Primera letra Forma geométrica C Rómbica 80º D Rómbica 55º L Rectangular R Redonda S Cuadrada T Triangular V Rómbica 35º W Hexagonal 80º Tabla 2.2 Simbología correspondiente a la forma geométrica. 25
  29. 29. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. Segunda letra Angulo de incidencia A 3º B 5º C 7º D 15º E 20º F 25º G 30º N 0º P 11º Tabla 2.3 Simbología correspondiente a la forma geométrica. Tercera letra Tolerancia dimensional J Menor K L M N U Mayor Tabla 2.4 Simbología correspondiente a la tolerancia dimensional. 26
  30. 30. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. Cuarta letra Tipo de sujeción A Agujero sin avellanar G Agujero con rompevirutas en dos caras M Agujero con rompevirutas en una cara N Sin agujero ni rompevirutas W Agujero avellanado en una cara T Agujero avellanado y rompevirutas en una cara N Sin agujero y con rompevirutas en una cara X No estándar Tabla 2.5 Simbología correspondiente al tipo de sujeción.La parte numérica de dicha designación tiene la siguiente estructura: • Las dos primeras cifras indican en milímetros la longitud de la arista de corte de la plaquita. • Las dos siguientes indican en milímetros el espesor de la plaquita. • Las dos últimas indican en décimas de milímetro el radio de punta de la plaquita.A este código general el fabricante de la plaqueta puede añadir dos letras paraindicar la calidad de la plaqueta o el uso recomendado.Un ejemplo de designación completa de una plaquita sería la siguiente: C N M G 09 03 08 - HT Tabla Tabla Tabla Tabla Long. Espesor Radio Tabla 2.2 2.3 2.4 2.5 corte plaquita punta 2.1 27
  31. 31. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL.2.1.5 Ángulos de corte en las cuchillas.Los ángulos de corte están representados en la figura 2.1. El ángulo de ataque esel que forma la herramienta con la normal a la superficie de la pieza. ᵹ : ángulo de desprendimiento. α: ángulo de incidencia. β: ángulo de filo. α+β: ángulo de corte. Figura 2.2 Ángulos de corte en las cuchillasEl ángulo de desprendimiento puede ser positivo o negativo, según la cuchilla estéinclinada a la derecha o a la izquierda de la normal. El ángulo de ataque esdeterminante de la clase de viruta; oscila entre 0° y 45° dependiendo de la dureza ,y tenacidad del metal.El ángulo que forma la herramienta con la superficie de la pieza se llama ángulo deincidencia. Este ángulo tiene como misión disminuir el rozamiento entre laherramienta y el material; su valor oscila entre 4° y 10° dependiendo del material ,de la herramienta y de la dureza del metal que se trabaja.Al ángulo correspondiente a la cuña que forman las caras de la herramienta se lellama ángulo de filo. Según sea el valor de este ángulo, así será la penetración. Lasuma de los tres ángulos es de 90° El ángulo de fi lo depende de los otros dos. No .debe ser demasiado pequeño, pues puede romperse la herramienta. Ha de oscilarentre 50° y 60° .A la suma de los ángulos alfa y beta se le denomina ángulo de corte.Para muchos materiales estos valores están tabulados. En la siguiente tabla (tabla2.6) se presentan algunos valores de herramientas de acero rápido y de metalduro, con el ánimo de diferenciar sus valores. 28
  32. 32. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. Material de la herramienta Material a Acero Rápido Metal duro mecanizar Incidencia Desprendimiento Incidencia Desprendimiento Acero al carbono 6º 25º *** *** R= 50 Kg/mm 2 Acero al carbono 6º 20º 5º 12º R= 60 Kg/mm 2 Acero al carbono 6º 15º 5º 10º R= 70 Kg/mm 2 Acero al carbono 6º 10º 5º 10º R= 80 Kg/mm 2Fundición gris 140 8º 15º 7º 10º HBFundición gris 180 6º 10º 6º 8º HBBronce duro, Latón 8º 5º 7º 10º agrio Aluminio, Cobre 10º 30º 8º 15º Latón en barra 8º 20 7º 10º Tabla 2.6 Ángulos para las herramientas de acero rápido y de metal duro en función del material a mecanizar 29
  33. 33. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL.2.1.6 Influencias de los ángulos de la cuchilla en el mecanizado.La variación de los ángulos que forman entre sí los planos principales del extremoafilado de la cuchilla elemental influye mucho en el desarrollo del trabajo de ésta.Los ángulos que más influyen son el ángulo de incidencia y el ángulo dedesprendimiento. • Influencia del ángulo de incidencia: Si es demasiado pequeño, la cuchilla no penetra bien y roza excesivamente con la pieza, lo que conlleva un aumento de temperatura y por tanto la cuchilla se desafila antes. Igualmente si éste es demasiado grande resulta un filo frágil, ya que no está suficientemente apoyado para resistir las fuerzas de corte. Cuanto más duro es el material a mecanizar, menor debe ser el ángulo de incidencia, para que así pueda resistir mejor la fuerza de corte. • Influencia del ángulo de desprendimiento: En primer lugar influye, en el ángulo de doblado de la viruta, que es complementario. Si es demasiado pequeño la energía consumida es excesiva, calentándose la herramienta más de lo normal. En cambio si es más grande, y el filo queda muy debilitado, la viruta se separa mejor, obteniéndose un mejor acabado superficial. Con el fin de evitar la rotura del filo en las herramientas frágiles, como pueden ser los carburos metálicos, se ensayaron ángulos de desprendimientos negativos, hasta conseguir que las fuerzas actuasen solamente a compresión sobre la herramienta. Factores que influyen en el ángulo de desprendimiento. Este ángulo depende de los siguientes factores: - Resistencia del material herramienta. - Material a mecanizar. - Avance. Cada factor influirá de una manera distinta a cada característica, como son: Influencia del material mecanizado. Cuanto más duro sea éste, mayores serán las fuerzas de corte y, por tanto, tendrá que ser mayor la sección de la herramienta capaz de resistir estos esfuerzos, lo que se conseguirá disminuyendo el ángulo de desprendimiento. Existen dos excepciones y es cuando el material a mecanizar es bronce o bien fundición de hierro, con todas sus variedades, el acero inoxidable, los aceros rápidos recocidos y algunos otros tipos de aceros muy resistentes. En los primeros, es decir, en la mecanización de bronces el ángulo de desprendimiento es casi nulo y en los segundos también es más pequeño de lo normal. 30
  34. 34. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. Influencia del avance. Al cortar la cuchilla lateralmente a la pieza y cuando tiene el filo inclinado, el espesor de la viruta depende del avance por vuelta. Por lo tanto, cuanto mayor sea el avance, menor ha de ser el ángulo de desprendimiento, con el fin de ofrecer mayor resistencia las fuerzas de corte que se originan.2.1.7 Duración de la herramienta.La duración de la herramienta entre dos afilados consecutivos puede valorarsesegún los siguientes criterios: • Tiempo efectivo o total de mecanizado. • Volumen de material arrancado. • Número de piezas mecanizadas. • Velocidad de corte equivalente, es decir, la velocidad de corte a la que la herramienta tendría una duración preestablecida, expresada en tiempo efectivo. • Velocidad de corte relativa, es decir, la velocidad a la cual la herramienta presenta la misma duración tanto para el material que se ensaya como para un material de referencia a igualdad de las restantes condiciones de corte.2.1.8 Desgaste y afilado de las herramientas de corte.Como resultado del rozamiento de la viruta con la cara de desprendimiento de lacuchilla y de las caras de incidencia de la misma con la superficie de la pieza atrabajar, se desgasta la parte de trabajo de la cuchilla.Para el afilado de las cuchillas se usa la máquina afiladora-rectificadora. Paragarantizar una posición estable de la cuchilla que se afila, en la máquina seencuentra un dispositivo especial llamado apoya manos Al afilar la cuchilla esnecesario presionar ligeramente la superficie que se afila contra la muela enrotación y, para que el desgaste de esta última sea más uniforme y la superficieque se afila resulte plana, la cuchilla se debe desplazar continuamente a lo largode la superficie de trabajo de la muela.Se afilan primeramente las caras principales y auxiliares de incidencia, acontinuación la cara de desprendimiento y el vértice de la cuchilla.Después del afilado se efectúa el afinado de la cuchilla, consistente en elesmerilado de las caras de desprendimiento a incidencia en una parte estrecha alo largo del borde cortante, lo que garantiza la rectificación del filo y la elevación de 31
  35. 35. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL.la durabilidad de la cuchilla. El acabado de afinado se efectúa en las muelas deacabado de diamantes.La geometría de la cuchilla después del afilado se comprueba con plantillasespeciales, transportadores de ángulos y otros instrumentos.El afilado de las cuchillas lo tienen que realizar solamente aquellos obreros queconozcan las instrucciones sobre la técnica de seguridad Para trabajar con lamáquina afiladora hay que observar los siguientes requisitos de seguridad: • Antes de comenzar el afilado de la herramienta hay que asegurarse del buen estado de lodos los mecanismos y dispositivos de la máquina, incluso de la cubierta protectora de la muela y el sentido correcto de rotación de la misma (la muela debe girar hacia la cuchilla); • Comprobar la colocación correcta del apoya manos: la holgura entre la cara de trabajo de la muela y el extremo del apoya manos no debe exceder de 3 mm. • Se permite una nueva colocación del apoya manos solamente después de que la muela esté parada por completo; se prohíbe trabajar en una máquina de afilar sin apoya manos ni cubierta protectora; • Durante el afilado se debe cerrar la zona del afilado instalando una pantalla protectora transparente o ponerse gafas protectoras.Es imprescindible observar las siguientes reglas para el use de las cuchillas: • Antes de conectar el avance, es necesario apartar la cuchilla de la pieza, lo qua protege el borde de corte contra el desmenuzamiento; • Se recomienda afilar periódicamente la cuchilla con una barra abrasiva de grano fino directamente en el portacuchillas, lo qua alarga la duración de servicio de la cuchilla; • Se prohíbe dejar qua el borde de incidencia de la cuchilla se desgaste considerablemente, es necesario re afilar esta última antes de qua comience a destruirse el borde de corte, o sea, con una anchura de la partes desgastada de la cara de incidencia principal de la cuchilla 1,5 mm; • Se prohíbe emplear las cuchillas como guarniciones, • La cuchilla de aleación dura se debe entregar al almacén, cuando la plaquita de aleación dura se ha separado del mango. • Se prohíbe colocar las cuchillas sin orden (en montón) en la caja para las herramientas. 32
  36. 36. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL.2.1.9 Criterios para determinar la vida de la herramienta.La duración económica de la herramienta puede ser definida con ayuda de lossiguientes criterios: • Destrucción total del filo, con esta condición la herramienta no puede trabajar más sin afilado. Este criterio es aplicable a herramientas de aceros rápidos y máquinas no automáticas. • Dimensiones preestablecidas de la franja de desgaste y del cráter. Al aumentar la anchura de la franja de desgaste, aparecen modificaciones en las dimensiones de las piezas, esto es muy importante en las máquinas automáticas. • Acabado superficial de la pieza, las variaciones de calidad de la pieza en su superficie, indican un deterioro de la herramienta. La aparición de este criterio no es fácil, ya que el acabado superficial de la pieza no varía uniformemente con el desgaste de la herramienta. • Variaciones de las fuerzas de corte, ya que éstas varían a causa del desgaste.2.1.10 Tratamientos térmicos para las herramientas de corte.Las herramientas de acero se templan siempre y revienen para darles la dureza ytenacidad adecuadas. Algunas veces las herramientas de aceros rápidos una veztempladas y revenidas, se someten a tratamientos superficiales como son lanitruración sulfinización para darles mayor dureza y resistencia al desgaste.Existe otro tratamiento superficial, el cromado duro el cual aumenta la resistenciaal desgaste y disminuye el coeficiente de rozamiento. Pero se utiliza más para larestauración de herramientas desgastadas.2.1.11 Recubrimiento de las herramientas de corte.Hay dos factores que deben ser considerados en la evaluación de recubrimientosde insertos: los materiales usados y el proceso mediante el cual son aplicados.Ambos influyen en el rendimiento del sistema del inserto. El mismo recubrimientoactúa como interfaz entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte. Según laaplicación, los recubrimientos pueden proporcionar resistencia al desgaste, a laabrasión, a la formación de cráteres, a la acumulación de adherencias en el filo, ala resistencia química, o una simple reducción de la fricción que disminuye lastemperaturas de corte. 33
  37. 37. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL.Las características principales de los recubrimientos se resumen en los siguientespuntos: • Aumentan la dureza en los filos de corte de la herramienta. • Facilitan la disipación del calor acumulado en el filo de corte. • Baja conductividad térmica que favorece la eliminación del calor a través de la viruta. • Aumentan la resistencia a la abrasión, disminuyen la afinidad herramienta-pieza. • El grosor del recubrimiento varía entre 0.002 mm y 0.01 mm. • Los recubrimientos se aplican mediante deposición química de vapor o deposición física de Vapor.Los recubrimientos más usuales son: 1. Recubrimientos de TiAlN: Son los que más se utilizan actualmente, y poco a poco van dejando atrás los demás. Los recubrimientos TiAlN multicapa están remplazando los de TiCN, y los monocapa a los de TiN. TiAlN (multicapa y monocapa) son recubrimientos extraduros (PVD) basados en nitruro de titanio aluminio que destacan por su dureza, estabilidad térmica y resistencia a ataques químicos. Protegen las aristas de corte por abrasión y adhesión así como por carga térmica. - Multicapa: combina la elevada tenacidad de la estructura multicapa, con su alta dureza HV (Dureza Vickers) 3.000 y la buena estabilidad térmica, 800º C, y química de la capa TiAlN. Así protege las herramientas de corte de acero rápido y metal duro contra el desgaste prematuro producido por tensiones severas. Debido a su estabilidad térmica, permite trabajar en mecanizados a altas velocidades e incluso en seco o con mínima cantidad de lubricante. - Monocapa: desarrollado para su aplicación en fresas de metal duro utilizadas en condiciones de mecanizado severas. Su elevada dureza, HV 3.500, y notable estabilidad térmica, 800º C, y química hacen que sea óptimo para las fresas que se utilizan en el mecanizado de materiales térmicamente tratados empleados, como por ejemplo en moldes, punzones, matrices y utillajes de forja. 2. Recubrimiento de diamante: Se utiliza en herramientas para mecanizar materiales muy abrasivos como el grafito. Durante el mecanizado de estos materiales las herramientas se desgastan rápidamente y la calidad de las superficies mecanizadas y la precisión dimensional son pobres. 34
  38. 38. MANUAL DE TÉCNICAS PARA LA CONFORMACIÓN MECÁNICA BLOQUE I: MECANIZADO POR ARRANQUE DE MATERIAL. Con las herramientas recubiertas de diamante, un recubrimiento cuya dureza es superior a los 8.000 Vickers, además de obtener una vida útil más larga y poder aumentar las velocidades de corte. 3. Recubrimiento WC/C: Realizado por deposición física al vapor a temperaturas alrededor de los 200º C. Al realizarse el proceso de recubrimiento en alto vacío, las propiedades del recubrimiento son sustancialmente mejores que las logradas a presión atmosférica (proyección térmica), o en gases y baños (nitruración, galvanizado). Los recubrimientos tienen un espesor de capa de solo unas micras de espesor y son la última operación dentro de los componentes de precisión. Este recubrimiento presenta una combinación única de características: bajo coeficiente de fricción, alta resistencia al desgaste, una excelente capacidad de carga. 4. Recubrimientos de TiAlN monocapa combinado con WC/C: Este recubrimiento hace frente a todos aquellos mecanismos de desgaste que se dan en la formación y evacuación de viruta. Este recubrimiento combina la alta dureza y estabilidad térmica del recubrimiento TiAlN con las buenas propiedades de deslizamiento y lubricación del recubrimiento WC/C. Se utiliza sobre todo en taladrados y roscados.En la siguiente tabla se representan los datos característicos de cada tipo derecubrimiento citado anteriormente. TiAINRecubrimiento TiN TiCN WC/C (monocapa) TiAIN TiAIN (multicapa) (monocapa) +WC/C) Microdureza 2300 3000 1000 1000-2600 3000 3500 µacero 0.4 0.4 0.2 0.2 0.4 0.4 Tmax trabajo 600 ºC 400 ºC 300 ºC 1000 ºC 800 ºC 800 ºC Azul- Gris Gris Violeta- Purpura- Color oro gris claro oscuro gris gris Espesor 1-4 µm 1-4 µm 1-4 µm 2-6 µm 1-5 µm 1-3 µmrecubrimiento Tabla 2.7 Características principales de los recubrimientos para las herramientas de corte, en el mecanizado por arranque de material. (µacero: coeficiente de rozamiento contra el acero)Existen cuatro tecnologías principales utilizadas en la industria actual de lasherramientas de corte. Se diferencian primordialmente por la temperatura a la cualoperan. Esto es importante porque la temperatura del recubrimiento influyedirectamente en el desempeño de las propiedades del sustrato. La tecnología de 35

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