DMAIC maquinas herramientas

Rivera

CAPÍTULO 2
MARCO TEÓRICO

2.1 MÁQUINAS - HERRAMIENTAS

El término máquina – herramientas se distingue por funcionar con fuentes de energía sin la necesidad de algún movimiento humano. Su función es dar forma a un material, este puede ser acero, madera, carbón, plástico, etc. En su origen se les da el papel como maquinas revolucionarias, demostrando ser la primer maquina en portar un instrumento de corte en un cabezal ajustable mecánicamente, quitándolo de las manos del trabajador.

El maquinado es uno de los métodos principales para trabajar los metales. Los otros métodos son formados en caliente, en frío y la fundición. El maquinado se efectúa cuando se necesita una superficie tersa y precisa. Al metal se le da forma mediante el corte de virutas, ya sea con herramientas cortantes o con abrasivos. Durante el proceso de maquinado, el metal es torneado, cepillado, fresado, tronzado, o algún tipo de modo, cambiando de forma o reduciéndolo, arrancándole virutas con máquinas herramientas para obtener la forma y dimensiones deseadas.

De acuerdo con Alpha Pernía Espinoza, Julio Blanco Fernández, José Manuel Sierra Soto, Juan Carlos Azofra Rueda (2018,pág.17) se denomina “mecanizado” a cualquier proceso que elimine material. Se emplea para fabricar pieza desde una pieza en bruto inicial o para realizar el acabado de piezas ya fabricadas por otros métodos. El mecanizado consiste en varios tipos de procesos de remoción de materia: mecanizado por arranque de viruta (que se lleva a cabo con torno, una fresadora, etc.); procesos abrasivos (que son procesos de rectificado); procesos avanzados de mecanizado.

2.1.1 Fundamentos de máquinas - herramientas

La National Machine Tool Builders Association (NMTBA), “una máquina herramienta es una máquina no portátil impulsada por motor, que se utiliza para conformar metal por medio de corte, impacto, presión, técnicas eléctricas o una combinación de estos procesos.”

Así es, es obvio que las maquinas herramientas pueden construirse en una gran variedad de tipos. Básicamente. Sin embargo, hay solo dos categorías principales. La primera es la del tipo cortante, que da forma y contorno al metal recortándole las porciones indeseables. La segunda es, en realidad, un conjunto de tipos de máquinas, todas ellas de origen reciente. Controlando las características y la fuerza de las sustancias químicas, de la electricidad, del magnetismo, de los líquidos, del sonido, de la luz, y hasta la pólvora, es posible transformar materiales en productos que, con frecuencia rebasan la capacidad del equipo convencional.

Las máquinas herramientas pueden ser catalogadas en cinco clasificaciones principales, identificadas como las técnicas básicas de dar forma al metal. José Carrasco Moreno (2013, pág.24) califica estas operaciones como: taladrado y perforado (incluyendo el escariado y el roscado con machos), torneado, fresado, cepillado, y el rectificado.

El taladrado es una técnica básica de taller que se remonta hasta el hombre primitivo. Consiste en cortar un agujero redondo por medio de una broca giratoria.

Las brocas están fabricadas de acero al carbono HS o acero rápido HSS, que son aceros muy duros. Tienen forma cilíndrica con dos ranuras helicoidales para facilitar la salida del material y sus filos en los extremos para hacer el corte del material.

Sus partes son:

• Punta o boca: esta es la zona donde está el filo
• Cuerpo: zona entre la punta y el mango donde se encuentran las salidas helicoidales para facilitar la salida de la viruta cortada.
• Mango: Es la parte donde se fija la broca al taladro
• Las brocas se fabrican de diferentes materiales dependiendo para la función que vaya a tener como bien lo menciona Algaba Millán (2015, pág.25)

Acero al carbono HS: aleación de acero con hierro, carbono, silicio y manganeso, que se usa para materiales blandos, plástico y madera.

Acero rápido HSS: son mas duras y resistentes que las de acero al carbono. Se usan para taladrar acero de poca dureza, son las más usadas en las operaciones de mecanizado básico.

Acero rápido HSS con titanio rectificadas: brocas recubiertas de titanio, usadas para hacer taladros de gran precisión.

Acero rápido HSS con cobalto rectificadas: brocas de gran calidad, que soportan altas temperaturas y pensadas para trabajar en materiales de gran dureza.

El mandrilado o corte de interiores, implica el acabado de un agujero ya taladrado o formado, mediante una herramienta rotatoria de una sola punta cortante descentrada. En ciertas maquinas mandriladoras, la herramienta es estacionaria la pieza es la que gira; en otras sucede lo contrario.

En el torneado duro se trata de tornear con herramientas de nitruro de boro cúbico policristalino piezas de acero ya templado, sustituyendo de esta forma a operaciones de rectificado. Luis Norberto López de Lacalle (2014, pág.78) principal ventaja es que el torneado es una operación cuya trayectoria es absolutamente controlable, ejecutada con una herramienta de contacto casi puntual, pudiéndose perfilar las piezas casi sin limitaciones geométricas.

El torno de torreta, o revolver, difiere del anterior en que está provisto con un soporte de herramientas de varios lados (la torreta) en donde se disponen cierta cantidad de herramientas cortantes diferentes. La torreta hace posible utilizar diferentes herramientas cortantes de forma sucesiva y repetir la secuencia de las operaciones de maquinado una y otra vez, sin que sea necesario ajustar de nuevo las herramientas.

Esta técnica se utiliza con frecuencia para fabricar sólidos de revolución. El torneado se podría definir por tanto como la creación de un perfil que gira a lo largo de un eje. José Miguel Cabero Armijo (2018, pág.20) declara esta operación son muy comunes los trabajos de cilindrado, refrentado, tronzado y roscado. Por lo tanto, todas las piezas susceptibles de ser realizadas mediante movimientos de revolución (bridas, ejes, bujes, etc.) tienen cabida en las operaciones de torneado.

 El cepillado de metal con una máquina herramienta es un proceso algo semejante al de cepillar madera con un cepillo manual de carpintería. La diferencia esencial está en el hecho de que la máquina herramienta es más grande, no es portátil, y la herramienta cortante, en el caso del cepillo de mesa, permanece en posición fija mientras que la pieza es movida hacia atrás y hacia adelante por debajo de ella.

El fresado consiste en maquinar una pieza metálica poniéndola en contacto con una herramienta cortante rotatoria, la cual tiene múltiples filos cortantes. Hay muchos tipos de máquinas fresadoras diseñadas para diversas clases de trabajo.

 El cambio más significativo de este nuevo siglo ha sido la aparición en el mercado de máquinas multitarea, que son una suerte de híbrido de tornos y fresadoras. Luis Norberto López de Lacalle (2014, pág.59) afirma que estas pueden realizar ambos tipos de operaciones de forma similar, sin desmontar la pieza, y con todos los procesos realizados en forma sucesiva.

El rectificado consiste en dar la forma a una pieza poniéndola en contacto con una rueda abrasiva rotatoria. Este proceso se emplea con frecuencia para el acabado final de dimensiones muy precisas de piezas que han sido templadas para hacerlas más duras. Esto se hace así porque le rectificado puede corregir las distorsiones que pudiera haber ocasionado el tratamiento térmico. Las rectificadoras se pueden utilizarse sobre superficies cilíndricas externas, en agujeros, en superficies planas, y hasta para generar roscas. A este proceso de maquinado se le conoce como maquinado abrasivo.

2.1.2 Torno convencional

David Ramírez (2015, pág.02) define que un torno es una máquina herramienta de accionamiento mecánico que se utiliza para cortar y contornear metales. Es una de las máquinas más antiguas y posiblemente la más importante que han producido.

 El torno puede hacer muchas operaciones diferentes. Algunas de las más comunes son: el refrentado, torneado cilíndrico, torneado cónico, tronzado, ranurado, moleteado, corte de filetes de roscas y corte de formas.

El tamaño del torno se determina por el volteo y la longitud de la bancada. El volteo es del doble de la distancia que hay desde el centro de giro del husillo hasta la parte superior de la bancada, o el diámetro mayor que se puede tornear sobre las guías del torno. La longitud de la bancada incluye la parte donde descansa el contrapunto. Determina también la distancia entre centros.

 Un torno debe tener la capacidad de volteo y de distancia entre centros que sea al menos 10% mayor que la necesaria para cualquier trabajo que se pueda requerir. Los tornos estándar se hacen con una variedad de diseños y estilos y pueden tener una capacidad de volteo desde 9 hasta 53 pulgadas. Francisco González Contreras (2015, pág.37) considera que en general, se clasifican como pequeño, mediano y de trabajo pesado.

La bancada es la base de apoyo del torno. Es pesada y fundida de una sola pieza. Es la “espina dorsal” del torno, sostiene o soporta todas las demás partes. Sobre la parte superior están las guías, su precisión determina el desempeño que puede esperarse de un torno. Estas deben estar en perfecta alineación y acabadas con gran precisión, de manera que tanto el cabezal principal, el cabezal del contra punto y el carro estén siempre en perfecto alineamiento. Directamente debajo de las guías frontales se encuentra una cremallera. En la cremallera engrana un piñon que hace mover el carro cuando se gira el volante manual.

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