(a)
(b)
Figura 1.3. (a) Elementos principales de una taladradora. (b) Taladro de pie moderno
1.1.3. Cepilladoras y limadoras
Los cepillos quitan el metal en una serie de cortes
rectos. Se caracterizan por el movimiento alternativo ya sea
tanto de la herramienta o de la pieza mientras se produce el
avance de la pieza o de la herramienta respectivamente. Es
capaz de generar superficies planas como: ranuras, chaveteros
y acanaladuras. El herramental que utiliza posee punta sencilla.
Figura 1.4. Cepilladora de dos montantes y un sólo carro porta-herramientas.
1.1.4. Fresadoras
Comparándolas con las otras máquinas básicas, son
relativamente avanzadas y complicadas mecánicamente tanto
en métodos de operación como de ejecución. Se caracterizan
por el uso de herramientas rotatorias complejas de dientes
múltiples, además aplican movimientos de corte compuesto,
tanto rotatorios como alternativos. Las piezas generalmente se
sujetan sobre una mesa movible y avanzan en ángulo recto con
el eje de las fresas o cortadores para producir superficies
planas, encastres, o de contorno.
También, con dispositivos y movimientos específicos, permiten operaciones de alesado,
taladrado, tallado de engranajes y dientes de rueda para cadena o para el fresado de filetes de rosca
y de espirales. Existen dos tipos de cortes: fresado frontal y el fresado periférico.
Figura 1.5. Fresadora tipo cilíndrica. Elementos principales.
Estas máquinas poseen una gran versatilidad, por lo que se pueden dividir en cuatro grupos
principales de maquinas estándar: máquinas de gran velocidad y transmisión del husillo por medio de
correas planas, máquinas de montante y ménsula con cabezal engranado, máquinas de bancada fija
y máquinas tipo cepillo de mesa y de trabajo pesado.
Figura 1.6. Fresadora moderna con control CNC.
1.1.5. Máquinas rectificadoras
Todas estas máquinas se distinguen por una herramienta
(muela) abrasiva rotatoria o una banda también abrasiva en
contacto con la pieza para quitar el metal. Éstas poseen
limitaciones en su velocidad y en la cantidad de material que
pueden quitar. Se las utiliza tanto para desbastar como para el
acabado de las piezas.
Figura 1.7. Rectificadora de bandera
Existen muchos tipos de maquinas rectificadoras de tipo estándar. Algunas de las principales
son: las rectificadoras cilíndricas, de mandril y de interiores, universales, sin centros, de superficies,
tipo de discos, etc.
1.2. Materiales para herramientas de corte
Los materiales para las herramientas de corte y su apropiada selección son uno de los
factores más importante en las operaciones de mecanizado. Las herramientas se encuentran sujetas
a altas temperaturas, tensiones de contacto, y rozamiento con la superficie de la pieza, así como por
la viruta que trepa por la cara de la herramienta.
Consecuentemente, una herramienta de corte debe tener las siguientes características en
orden de producir piezas de buena calidad a bajo costo:
Dureza
Tenacidad
Resistencia al desgaste
Resistencia en caliente
Estabilidad química
La dureza es necesaria con el objeto de que el filo pueda penetrar en el material. Cuando
falta tenacidad se quiebra la cuchilla por acción de la presión del corte. Es necesario que exista una
cierta resistencia en caliente, con objeto de que la dureza se mantenga incluso cuando el filo se
caliente en virtud del rozamiento que se produce en el arranque de viruta. La resistencia al desgaste
tiene por objeto impedir un rápido desgaste del filo. Por ultimo el material de la herramienta no debe
reaccionar con el material de la pieza a mecanizar, por esto debe poseer una buena estabilidad
química.
Varios materiales para herramientas de corte que poseen un rango de propiedades amplio se
encuentran disponibles. Los materiales de las herramientas se dividen usualmente en las siguientes
categorías genéricas, los cuales se listan en el orden cronológico en cual fueron desarrolladas e
implementadas:
1.
Aceros rápidos: Son aceros de alto carbono, alta aleación, y alta calidad que poseen una
resistencia al desgaste moderada comparados con el resto de los materiales para
herramientas, pero muy alta tenacidad y un menor costo. Solo pueden utilizarse para
velocidades bajas (30-60 m.min
-1
) por la limitación en su máxima temperatura de trabajo
(500-600
C). Pueden ser reafiladas varias veces y su performance mejora si se recubren con
capas delgadas de materiales intermetálicos como TiC, TiN, etc.
2.
Carburos (metal duro): Consisten en una matriz metálica y una abundante cantidad de
partículas de carburo de gran dureza. Son los materiales mas usados en el mercado de las
herramientas de corte. Se pueden usar hasta velocidades de unos 150 m.min
-1
, pero si se los
recubre con una delgada película de TiC o TiN pueden usarse hasta 280 m.min
-1
. Por lo
general no se afilan.
3.
Cermets: Igual que los carburos son materiales compuestos pero la matriz metálica es una
aleación de Ni en cambio de Co. No son tan tenaces como los carburos pero resisten mejor al
desgaste y la alta temperatura. Se pueden utilizar hasta velocidades de unos 370 m.min
-1
.
4.
Cerámicos: Los principales cerámicos usados son AlO, AlO-TiC, un material compuesto de
matriz de AlO whiskers de SiC y el Si N. Son muy frágiles y caros, tienen baja conductividad
térmica y la resistencia al shock térmico es muy pobre. No son soldables. Se pueden alcanzar
velocidades de 1200 m.min
-1
.
5.
Diamante: Se usa sólo para el mecanizado a gran velocidad de metales no ferrosos y
materiales compuestos. De todos los materiales es el más duro y menos tenaz, lo que limita
su uso. Se pueden llegar hasta velocidades de 4500 m.min
-1
.
Existen herramientas que son monolíticas, de una sola pieza, en ellas tanto la zona de filo de
corte como el resto de la herramienta es del mismo material. Este tipo de herramienta es muy común
en el caso de los aceros rápidos.
Figura 1.8. Herramienta de corte para torno. (a) Monolítica hecha de acero rápido. (b) Parte cortante
de acero rápido soldada a tope. (c) Placa de acero rápido sobrepuesta mediante soldadura. (d)
Diamante con pieza porta-diamante.
Las solicitaciones mecánicas, térmicas y de desgaste a que esta sometida la zona de corte
son muy diferentes respecto de las que ocurren en el resto de la herramienta. Las partes de la
herramienta que no participan realmente en el corte sirven de soporte para las zonas que cortan y
están usualmente solicitadas a menores tensiones, menor temperatura y además no hay desgaste.
Por estas razones, es más frecuente que las herramientas consten de una pieza soporte en la que se
encuentran los llamados insertos que son los que realmente cortan el material a trabajar. Esto permite
usar los materiales para herramientas sólo en las partes activas de la herramienta, mientras que el
resto del herramental es de materiales de menor calidad, de menor costo y de mayor tenacidad. Los
insertos se fabrican con varios filos de corte; cuando uno de ellos pierde el filo, el inserto es rotado y
se pone a cortar un nuevo filo. El reafilado de los mismos no es conveniente económicamente, por lo
que al llegar al fin de la vida del último filo del inserto este se descarta y es reemplazado por uno
nuevo, mientras que el resto de la herramienta se sigue utilizando.
Los insertos pueden ser soldados por brazing al resto de la herramienta, pero actualmente es
mucho más común el uso de diferentes medios de anclaje mecánico para que la rotación y el
reemplazo del inserto sea más rápido y fácil.
Figura 1.6. Herramientas de corte (insertos).
Cuando las herramientas, especialmente las de aceros rápidos, se gastan, se les realiza un
reacondicionamiento para poder continuar utilizándolas, lo cual puede realizarse manualmente o a
través del uso de un control por computadora. Una alta precisión en el reacondicionamiento es de
gran importancia. El reacondicionamiento y reciclado de las herramientas es una decisión que debe
basarse sobre los estudios de los costos relativos que envuelve.
1.3. Lubricantes
También llamados fluidos de corte y líquidos refrigerantes, estos son usados ampliamente en
las operaciones de mecanizado para:
Reducir la fricción y desgaste, mejorando la vida de la herramienta y la terminación
superficial.
Reducir las fuerzas y el consumo de energía.
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