Operaciones de mecanizado

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Contenido

Introducción        3

Glosario de términos y abreviaturas        5

Objetivos        7

Materiales        8

Metodología        8

Conclusiones        12

Recomendaciones        13

Bibliografía        14

Introducción

Dentro de la industria manufacturera la elaboración de piezas mediante mecanizado es fundamental en muchas áreas, dado que el mecanizado permite la fabricación de piezas con alta precisión y calidad  de diversas características geométricas a partir de múltiples materiales.

Existen diversos métodos para dar forma a materiales mediante el mecanizado, cada uno con sus características específicas y aplicaciones particulares. A continuación, se describen de forma breve tres principales tipos de proceso de mecanizado:

Mecanizado Convencional: Remoción de material mediante herramientas de corte como tornos y fresadoras, guiadas manualmente.

Procesos Abrasivos: Uso de materiales abrasivos como lijas y sustancias para rectificar y pulir piezas (MILLAN GOMEZ, 2006).

Mecanizado No Convencional: Técnicas innovadoras como electroerosión, láser, chorro de agua, ultrasónico y electroquímico para mecanizar materiales de forma no tradicional (MILLAN GOMEZ, 2006).

En el presente informe nos centraremos en el mecanizado convencional, específicamente en las operaciones de mecanizado que se pueden realizar en el router CNC y en la máquina de torneado.  

El router CNC es una máquina herramienta utilizada en la industria del mecanizado para realizar operaciones de corte, tallado, fresado y grabado en diversos materiales, como madera, plástico, metal, piedra y materiales compuestos. Su funcionamiento se basa en el control preciso de los movimientos de una herramienta de corte mediante un programa de control numérico, que permite obtener piezas con alta precisión y complejas geometrías (Vasquez & Edward, 2019). El Router CNC funciona mediante un proceso que incluye diseño y programación del código g  que también es obtenido por diversos software (CAD/CAM), fijación de la pieza en la mesa de trabajo, calibración, mecanizado con movimientos precisos en ejes X, Y y Z, y control y monitoreo constante para ajustes en tiempo real.

La otra forma de mecanizado a tratar en este informe es el torneado, la cual es una técnica de fabricación ampliamente utilizada para dar forma a piezas cilíndricas, cónicas o esféricas. En este proceso, la pieza gira sobre su propio eje mientras una herramienta de corte se desplaza a lo largo del material, removiendo el exceso de material para obtener la forma deseada (GARCIA CASTRO & URDA FERNÁNDEZ-BRAVO, 2009). La máquina de torneado consta principalmente de dos partes: el cabezal y el carro. El cabezal sostiene la pieza y le permite rotar, mientras que el carro se mueve lateralmente para realizar el corte. La pieza de trabajo se coloca en el cabezal, donde se sujeta firmemente con mandíbulas o platos de sujeción. Estas mandíbulas se ajustan para sujetar la pieza de manera segura y permitir su rotación a alta velocidad.

Es importante  tener en cuenta que la elección del proceso de mecanizado adecuado es crucial para lograr piezas con precisión y calidad óptimas en la industria. Cada tipo de proceso de mecanizado tiene ventajas y limitaciones específicas, lo que determinará cuál es el más adecuado para cada aplicación.

Glosario de términos y abreviaturas

1. Mecanizado: Proceso de fabricación en el cual se remueve material de una pieza para obtener la forma deseada mediante el uso de herramientas de corte o abrasivas. (Umseal, 2020)
2. CAD (Computer-Aided Design): Diseño Asistido por Computadora, software que permite crear modelos y diseños en 2D o 3D para su posterior uso en procesos de mecanizado. (Chai, 2023)
3. CAM (Computer-Aided Manufacturing): Fabricación Asistida por Computadora, software que se utiliza para generar los programas de mecanizado a partir de los diseños creados en CAD. (Deans, 2021)
4. Fresado: Proceso de mecanizado que consiste en remover material de una pieza utilizando una herramienta de corte giratoria con múltiples filos (fresas). (IMH, Recuperado, 2023)
5. Grabado: Proceso de mecanizado que consiste en tallar o marcar superficies con diseños o patrones decorativos mediante el uso de herramientas de corte.
6. Rectificación: Proceso de mecanizado abrasivo utilizado para mejorar la precisión y acabado de superficies ya mecanizadas.
7. Torneado: Proceso de mecanizado que consiste en dar forma a piezas cilíndricas, cónicas o esféricas mediante el giro de la pieza mientras una herramienta de corte se desplaza a lo largo del material. (Grumeber, 2022)
8. Mandíbulas: Dispositivos utilizados en el torno para sujetar y fijar la pieza de trabajo de manera segura durante el proceso de mecanizado.
9. Platos de sujeción: Dispositivos utilizados en el torno para sujetar y fijar la pieza de trabajo de manera segura durante el proceso de mecanizado.
10. Calibración: Ajuste y verificación de la precisión de una máquina herramienta antes de realizar operaciones de mecanizado.
11. Ajustes en tiempo real: Modificaciones o correcciones realizadas durante el proceso de mecanizado para garantizar la precisión y calidad de la pieza.
12. CNC Router: Máquina herramienta utilizada para realizar operaciones de corte, tallado, fresado y grabado en diversos materiales mediante control numérico computarizado. (Sideco, Recuperado: 2023)
13. Código G: Lenguaje de programación utilizado en las máquinas CNC para controlar los movimientos de la herramienta de corte.
14. CAD/CAM: Conjunto de software que combina el diseño asistido por computadora (CAD) y la fabricación asistida por computadora (CAM) para el proceso de mecanizado. (Autodesk, 2023)

Objetivos

Objetivo general:

• El objetivo general de este informe es analizar y comprender el proceso de fresado y torneado mediante la utilización de poliestireno y duralon respectivamente, con el fin de adquirir habilidades prácticas en el uso de estas máquinas.

Objetivos específicos:

• Evaluar el proceso de fresado utilizando poliestireno como material de trabajo, analizando los parámetros de corte, la velocidad de avance y la profundidad de corte para obtener una superficie maquinada de alta calidad y precisión.
• Aplicar las técnicas de torneado en el cilindro de duralon, enfocándose en la selección adecuada de las herramientas de corte, la velocidad de giro y los movimientos  de avance para obtener un acabado óptimo y dimensiones precisas.

Materiales

• Router CNC
• Maquina de torneado
• Cuchilla ISO 2
• Cuchilla Form 3 HSS
• Brocas
• Llaves hexagonales
• Cuchilla para la fresadora
• Pieza de teflón sólido
• Pieza de espuma flex de 20x20  

Metodología

La realización de operaciones de mecanizado para la actividad prácticas se desarrollan tanto en el router CNC como en el torno. El procedimiento a seguir para la realización de las siguientes operaciones son:  

Operación de limpieza de áreas por desbaste en Router CNC:

Haciendo uso del software Artcam se obtendrá el archivo con el código g,  el proceso a seguir es:

1. Abrir el programa Artcam y crear un nuevo archivo de trabajo. Los primeros requerimientos son establecer las dimensiones de la área de trabajo y configurar el punto de origen que es el lugar de partida desde donde empieza a trabajar el router y el lugar al que va a regresar luego de finalizar cada operación.
2. Definir la figura o pieza a ser mecanizada, el sofware utilizado impide la realización de figuras complejas, sin embargo se puede importar archivos CAD (.dwg o .sldasm) para mayor practicidad.
3. Seleccionar la figura a ser mecanizada y dirigirse al apartado de trayectoria para definir la operación requerida, en este caso limpieza de áreas.
4. Configurar los parámetros de dicha operación; Profundidad final(hasta donde se requiere el mecanizado), altura de seguridad (altura a la cual va realizar movimientos que no sean de mecanizado), etc.
5. Escoger la herramienta de trabajo (broca) que se va utilizar de forma correcta, teniendo en cuenta las características geométricas, dimensionales de esta.
6. La herramienta de corte viene predefinida con parámetros como velocidad de corte, velocidad de avance, paso transversal y paso unvertical. Sin embargo, el operario puede modificarlos según sea el requerimiento.
7. Una vez completado todos los requerimientos, se debe dar un nombre a la trayectoria realizada para luego obtener el código g en el formato correcto compatible con la máquina CNC  y guardarlo.
8. Haciendo uso de la herramienta de software propia de la máquina CNC cargar el archivo que contiene el código g, una vez completada la carga se debe revisar que se haya generado de forma correcta las direcciones de operación.
9. Teniendo en cuenta los requerimientos configurados en el paso 1, colocar y fijar con las mordazas la pieza de trabajo a la cama del router. Asegurarse que la posición de las mordazas no impidan el trabajo de mecanizado.
10. Calibración del equipo para asegurar el funcionamiento correcto del equipo y alcanzar una mayor precisión.
11. Control y monitoreo una vez puesta en marcha el proceso de mecanizado, se monitorea el Router CNC para asegurarse de que las operaciones se realicen correctamente y sin contratiempos. Se pueden realizar ajustes en tiempo real o detener la operación.

Operación de cilindrado mediante el torno:

1. Centrado de la pieza, en el torno encontramos una punta de acero o también conocido como punto fijo el cual nos ayuda centrar la pieza la cual va estar sujeta por mordazas las mismas que también son responsables de el centrado de la pieza a mecanizar.
2. Centrado de la cuchilla, nuevamente en el torno con el punto fijo y con ayuda de la torre porta herramienta ubicamos la cuchilla de forma que la punta esté al nivel del punto fijo.
3. Encarado de la pieza, aquí se mecaniza la parte superior de la pieza esto se hace comúnmente para las piezas que tengan deformaciones en ese sector. El encarado se realiza desde adentro hacia afuera esto es para dar mejor acabado y a más velocidad de giro y menos velocidad movimiento de las manivelas, la profundidad dependerá de cada pieza.
4. Cambio de cuchilla para mecanizar el cilindro, cambiamos la cuchilla utilizada para en encarado. La diferencia de las cuchillas las encontramos en la forma de punta al ser la cuchilla de encarado tiene una forma de rombo y la de cilindrado tiene forma de triángulo.
5. Cilindrado, aquí se realiza el mecanizado más importante del proceso donde damos la profundidad deseada a la pieza con ayuda de la manivela de avance transversal permitiendo a elección nuestra dar la longitud a mecanizar. Se realizan pasadas de 3 mm para el cilindrado ya que nos permite ir detectando si cometemos un error al mecanizar.

Conclusiones

• Importancia del mecanizado en la industria manufacturera: El mecanizado es un proceso fundamental en muchas áreas de la industria manufacturera, ya que permite fabricar piezas con alta precisión y calidad, con diversas características geométricas y a partir de diferentes materiales.
• Variedad de procesos de mecanizado: Existen diferentes métodos para dar forma a materiales mediante mecanizado, como el mecanizado convencional, los procesos abrasivos y el mecanizado no convencional. Cada tipo de proceso tiene sus ventajas y limitaciones específicas, lo que determinará la elección adecuada para cada aplicación.
• Funcionamiento del router CNC: El router CNC es una máquina herramienta que utiliza control numérico computarizado para realizar operaciones de corte, tallado, fresado y grabado en diversos materiales. Su precisión y capacidad para crear geometrías complejas lo convierten en una herramienta valiosa en la industria del mecanizado.
• Proceso de torneado: El torneado es una técnica ampliamente utilizada para dar forma a piezas cilíndricas, cónicas o esféricas. La pieza gira sobre su propio eje mientras una herramienta de corte se desplaza a lo largo del material, removiendo el exceso de material para obtener la forma deseada.

Recomendaciones

• Selección adecuada del proceso de mecanizado: Es crucial seleccionar el proceso de mecanizado adecuado para cada aplicación, teniendo en cuenta las características del material, las tolerancias requeridas y las geometrías específicas. La elección correcta garantizará la obtención de piezas con precisión y calidad óptimas.
• Uso de software CAD/CAM: Para optimizar el proceso de mecanizado, se recomienda utilizar software CAD/CAM que permita diseñar y programar las piezas de forma más eficiente y precisa, lo que facilitará la generación de códigos G compatibles con las máquinas CNC.
• Calibración y monitoreo constante: Antes de realizar operaciones de mecanizado, es esencial calibrar correctamente las máquinas para asegurar su precisión. Además, se debe realizar un monitoreo constante durante el proceso de mecanizado para realizar ajustes en tiempo real si es necesario.
• Conocimiento de las herramientas de corte: Es importante que los operarios tengan un conocimiento profundo de las herramientas de corte utilizadas en los procesos de fresado y torneado. Esto incluye su selección adecuada, ajuste de parámetros y mantenimiento para garantizar un mecanizado eficiente y seguro.
• Seguridad en el trabajo: El mecanizado conlleva ciertos riesgos, por lo que es fundamental seguir las normas de seguridad en el manejo de las máquinas y las herramientas. Capacitar a los operarios en las prácticas seguras y proporcionar equipos de protección personal adecuados es esencial para prevenir accidentes y lesiones.

Bibliografía

GARCIA CASTRO, J. M., & URDA FERNÁNDEZ-BRAVO, P. (2009). Mecanizado básico. Ediciones Paraninfo, S.A.

MILLAN GOMEZ, S. (2006). Procedimientos de mecanizado. Ediciones Paraninfo, S.A.

Vasquez, N., & Edward, P. (2019, 11 18). Diseño y construcción de un prototipo de máquina ROUTER CNC de 3 ejes para el mecanizado de piezas. Ingeniería mecánica y eléctrica, 12. https://hdl.handle.net/20.500.12893/7886

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