MECANIZADO BASICO

Mecanizado manual y mediante herramientas eléctricas.

El mecanizado es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión.

Se realiza a partir de productos semielaborados como lingotes, tochos u otras piezas previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los productos obtenidos pueden ser finales o semielaborados que requieran operaciones posteriores.

Mecanizado manual

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

Mecanizado mediante maquinas

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

Taladro: La pieza es fijada sobre la mesa del taladro, la herramienta, llamada broca, realiza el movimiento de corte giratorio y de avance lineal, realizando el mecanizado de un agujero o taladro teóricamente del mismo diámetro que la broca y de la profundidad deseada.

Limadora: esta máquina herramienta realiza el mecanizado con una cuchilla montada sobre el porta herramientas del carnero, que realiza un movimiento lineal de corte, sobre una pieza fijada la mesa, que tiene el movimiento de avance perpendicular al movimiento de corte.

Mortajadora: máquina que arranca material linealmente del interior de un agujero. El movimiento de corte lo efectúa la herramienta y el de avance la mesa donde se monta la pieza a mecanizar.

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

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

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

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

Tipos de mecanizado.

Mecanizado sin arranque de viruta

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

Mecanizado por abrasión

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

Mecanizado por arranque de viruta

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

 Limado

 Limas, tipos

La lima es una herramienta manual utilizada en el desgaste y el afinado de piezas de distintos materiales como metal, plástico o madera. Está formada por una barra de acero al carbono templado (llamada caña de corte) que posee unas ranuras llamadas dientes y que en la parte posterior está equipada con una empuñadura o mango.

Según sus características las limas pueden clasificarse en:

Limas para madera, también llamadas escofinas, tienen el intervalo entre dientes mayor que el de las limas bastas de metal.

Limas para uñas. Su centro es plástico, madera o vidrio, con diferentes granulados. Por lo general son suaves.

Limas para endodoncia, que es utilizada por odontologos especialistas en la materia (endodoncistas)

Limas para joyería, limas especiales, que tienen tamaños especiales y trabajan sobre metales endurecidos.

Limas diamante. Estas limas tienen pequeñas partículas de diamantes industriales impregnados en sus dientes y sirven para afinar materiales extremadamente duros, tales como piedras, cristal, acero o carburo endurecido donde no sería posible hacerlo con las limas normales.

Limas de aguja o limas de relojero. Son las más pequeñas que se fabrican y se suministran en un estuche con las diferentes formas que existen. Se utilizan cuando el acabado superficial es extremadamente fino y preciso.

Limas curvadas. De tamaño mediano se utilizan en zonas poco accesibles. Son de uso frecuente en la fabricación de moldes para plásticos. En algunas zonas de España son conocidas como limas de rasquete. También son conocidas como limas de raspar.

Limas de máquina. Se acoplan a máquinas limadoras y actúan de forma similar a como lo hacen las sierras, es decir trabajan cuando van hacia adelante y van de vacío hacia atrás. Están montadas de forma vertical en la máquina en medio de una mesa donde se coloca y fija la pieza que hay que pulir o afinar.

Limas para metal: de diversas formas y granulado. Si se hace una división según su sección existen:

Limas planas: tienen el mismo ancho en toda su longitud o la punta ligeramente convergente. Pueden tener superficies de corte por ambas caras, las caras y los cantos, o sin corte en los cantos, es decir lisos, y que permiten trabajar en rincones en los que interesa actuar tan sólo sobre un lado y respetar el otro.la lima si la ves desde la punta hacia el mango tiene forma rectangular.

Limas de media caña: Tienen una cara plana y otra redondeada, con una menor anchura en la parte de la punta. Se pueden utilizar tanto para superficies planas como para rebajar asperezas y resaltes importantes o para trabajar en el interior de agujeros de radio relativamente grande.

Limas redondas: se usan para pulir o ajustar agujeros redondos o espacios. La lima si la ves desde la punta hacia el mango tiene forma circular.

Limas triangulares: sirven para ajustar ángulos entrantes e inferiores a 90º. Pueden sustituir a las limas planas. La lima si la ves desde la punta hacia el mango tiene forma triangular.

Limas cuadradas: se utilizan para mecanizar chaveteros o agujeros cuadrados. La lima si la ves desde la punta hacia el mango tiene forma cuadrada.

Proceso de limado

Limado es la operación que tiene por fin rebajar, pulir o retocar piezas metálicas y arrancar, así, pequeñas porciones de material, en forma de virutas o limaduras. Consiste en trabajar caras planas o curvas, interiores o exteriores, por medio de las limas, para obtener: la planitud, las medidas fijadas, la calidad superficial. Para realizar esta operación nos servimos de una lima.

Bruñido

El bruñido es un proceso de superacabado con arranque de viruta y con abrasivo duro que se realiza a una pieza rectificada previamente, con el objetivo de elevar la precisión y calidad superficial además de mejorar la macrogeometría (cilindridad, planicidad, redondez,…). Generalmente es utilizado en la mayoría de los casos para rectificar diámetros interiores, este tipo de trabajo consiste en alisar y mejorar la superficie con relieves y/o surcos unidireccionales por medio de piedras bruñidoras. Es muy utilizado en la fabricación de camisas de motores, bielas, diámetros interiores de engranajes, etc. El Bruñido es una operación de acabado de la superficie, no una operación de modificación de la geometría en bruto.

Las herramientas que se utilizan en el bruñido se denominan piedras o barretas abrasivas. El bruñido es un proceso muy utilizado en el acabado de cilindros para motores de combustión interna, bielas, diámetros interiores de engranajes, etc.

Taladrado

Se llama taladrar a la operación de mecanizado que tiene por objeto producir agujeros cilíndricos en una pieza cualquiera, utilizando como herramienta una broca. La operación de taladrar se puede hacer con un taladro portátil, con una máquina taladradora, en un torno, en una fresadora, en un centro de mecanizado CNC o en una mandrinadora.

De todos los procesos de mecanizado, el taladrado es considerado como uno de los procesos más importantes debido a su amplio uso y facilidad de realización, puesto que es una de las operaciones de mecanizado más sencillas de realizar y que se hace necesario en la mayoría de componentes que se fabrican.

Torneado

El torneado se utiliza para la fabricación de piezas de revolución. Permite pequeñas tolerancias y acabados superficiales buenos. Árboles, ejes, casquillo, mangos son piezas que normalmente se obtienen por torneado.

El torneado consiste en arrancar viruta por medio de un filo o herramienta que avanza longitudinalmente mientras la pieza a mecanizar gira accionada por el torno.

En el torno se pueden realizar muchas operaciones

Roscado

Concepto de rosca

Un roscado o rosca es una superficie cuyo eje está contenido en el plano y en torno a él describe una trayectoria helicoidal cilíndrica.

El roscado puede ser realizado con herramientas manuales o máquinas herramientas como taladradora, fresadoras y tornos. Para el roscado manual se utilizan machos y terrajas, que son herramientas de corte usadas para crear las roscas de tornillos y tuercas en metales, madera y plástico. El macho se utiliza para roscar la parte hembra mientras que la terraja se utiliza para roscar la porción macho del par de acoplamiento. El macho también puede utilizarse para roscado a máquina.

Si se necesita producir grandes cantidades de roscados tanto machos como hembras se utiliza el roscado por laminación según el material con que esté construido.

Tipos de rosca

Las roscas difieren según la forma geométrica de su filete. Según esta característica pueden ser roscas triangulares, cuadradas, trapezoidales, diente de sierra, etc. La distancia entre dos filetes sucesivos se denomina paso y está normalizado según el sistema de rosca que se aplique. Estos sistemas pueden ser:

Rosca métrica

Rosca Whitworth

Rosca Sellers

Rosca Gas

Rosca SAE

Rosca UNF

Roscas BSP y NTP

Otras características de las roscas son el ángulo de la hélice y los diámetros, que puede ser tanto interior (o de fondo) como medio (o de flanco).

Procedimiento de roscado

El roscado manual puede realizarse por medio de un macho o de una terraja. El macho es una herramienta de corte con la que se hacen roscas en la parte interna de agujeros, generalmente en una pieza metálica o de plástico.

Ambas herramientas deben tener un diámetro específico y un paso de rosca establecido por algún sistema de rosca. El proceso del roscado a mano se realiza aplicando tres machos en forma sucesiva. El primer macho posee una entrada larga cónica y carece de dientes. Se utiliza para comenzar y guiar la rosca. El siguiente se utiliza para desbastar la rosca y el último acaba y calibra la rosca. También se puede emplear como macho de máquina.

Cuando se requiere que alguna rosca sea muy precisa se rectifica con rectificadoras en centros de mecanizado (CNC), que permiten realizar perfiles de todos los sistemas de roscado y además tienen una gran precisión pues son máquinas dirigidas por un software al que un operador le añade parámetros, disminuyendo costos y simplificando la labor.

El fresado de roscas permiten roscar materiales de mayor dureza y desarrollar velocidades de corte y avance muy superiores al roscado con macho. También puede realizar varias operaciones en los orificios, como taladrar un orificio, hacerle un chaflán, mecanizar la rosca y ranurar el final de la misma. Puede hacer que la rosca llegue más cerca del fondo de un orificio ciego, e incluso roscar agujeros de diferentes dimensiones en la misma pieza.

Un macho solo puede producir "el sentido" de la rosca —derecho o izquierdo— que ha sido tallado en la herramienta. Pero la fresadora puede producir roscas en ambos sentidos cambiando la programación CNC.

El control de las virutas mejora mucho con el fresado de roscas. Además la fresa de roscar se puede ajustar radialmente para conseguir una tolerancia distinta de la teórica o para alargar la vida de la herramienta.

El torneado de roscas se realiza frecuentemente en tornos CNC, con herramientas de metal duro con plaquita intercambiable que ya tienen adaptado el perfil de la rosca que se trate de mecanizar.

Los intervalos de avance de la máquina deben coincidir con el paso de las mismas, lo que se logra con la programación de los tornos CNC. El torneado con plaquitas intercambiables se realiza haciendo varias pasadas de corte a lo largo de toda la longitud de la rosca, dividiendo la profundidad total de la rosca en pequeñas pasadas.

Cuando se requieren producir grandes cantidades de piezas roscadas se recurre a la laminación en lugar del arranque de viruta. En este método las fibras del material no son cortadas sino desplazadas. Esto reduce el tiempo de fabricación, extendiendo la durabilidad de las herramientas, además de reducir los sobrantes de material.

El roscado por laminación se puede realizar en varios tipos de tornos, centros de mecanizado y tornos CNC. Aquí se toma en cuenta el diámetro de los flancos de la rosca. Las características mecánicas y funcionales de los tornillos con rosca métrica, cementados y revenidos se encuentra en la norma UNE-EN ISO 7085:2000.

IDENTIFICACIÓN

Para saber que agujero tenemos que realizar tenemos que saber el diámetro de la broca a utilizar dependiendo del tamaño y tipo de la rosca. Para la rosca métrica que es la que vamos a tratar en estas líneas, tenemos que dentro de métrica podemos distinguir dos tipos de rosca, que son la métrica normal y la métrica de rosca fina.

En las siguientes tablas podemos comprobar el diámetro de broca a utilizar en función del diámetro de métrica que vamos a realizar la rosca, tanto para rosca métrica normal, como rosca métrica fina.

Diámetro de la broca para rosca métrica normal

Diámetro de la broca para rosca métrica fina

Verificación y medición de roscas

Las roscas pueden medirse o verificarse en forma directa o indirecta. Para la medición directa se utilizan generalmente micrómetros con puntas adaptadas que son introducidas en el flanco de las roscas. También puede introducirse un juego de varillas para medir los diámetros medios.

Para la medición indirecta de las roscas se utilizan varios métodos, como las galgas, que están compuestas de dos partes que permite medir tanto las roscas macho como hembras. Otro tipo de galgas es un juego de plantillas que presentan los pasos de rosca de los diferentes sistemas. En laboratorios de metrología también se usan los proyectores de perfiles, que permiten verificar roscas de precisión.

Fallos y defectos de las roscas

Las roscas pueden presentar varios defectos. El primero está asociado con su cálculo y diseño. Pueden no haber sido seleccionadas adecuadamente las dimensiones de la rosca, el sistema adecuado y el material adecuado. Esto produce el deterioro prematuro o incluso súbito del apriete.

La rosca también puede deteriorarse por corrosión u oxidación, lo que produce la pérdida de presión de apriete y podría originar una avería porque se afloje el conjunto. Adicionalmente, si el apriete supera el par de apriete límite del elemento roscado, puede ocasionarse una laminación del componente más lábil del par.