y a la usada en el hueco dejado por la primera en el almacén. La operación sólo dura unos
segundos.
Los cambiadores de herramientas incorporan frecuentemente el posicionamiento lógico, que
se basa en realizar gira de la torreta o el carro en el sentido que permite ubicar el útil deseado de
forma más rápida desde la posición actual.
Figura 3.8. Torreta con sentido lógico
Los tiempos muertos son afectados por el tiempo que se tarda en el cambio de la
herramienta. Esto depende del número de movimientos requeridos (grado de libertad) y del tamaño
de las partes o los ángulos que tienen que ser realizados durante el cambio de herramienta. Las
unidades de cambio simple maneja una herramienta a la vez y son, por lo tanto, solo económicas
para emplear en combinación con una torreta de herramientas o como sujetadores auxiliares. Los
cambiadores de herramientas dobles remueven una herramienta del husillo principal y del carro y
revierte las dos posiciones simultáneamente. Esto disminuye considerablemente los tiempos muertos.
Los tiempos muertos de carga y descarga, instalación y afianzamiento de las piezas con
abrazaderas pueden realizarse paralelamente al tiempo de producción donde los dispositivos
cambiadores de herramientas están en uso. Donde los sistemas de plataformas intercambiables son
usadas las piezas se afianzadas con abrazaderas en la plataforma se traen al espacio de trabajado
vía el movimiento lineal o rotatorio de la plataforma alternadamente.
Algunas de las máquinas disponen de mesas giratorias y/o cabezales orientables. En ellas las
piezas pueden ser mecanizadas por diferentes planos y ángulos de aproximación. Los ejes sobre los
que giran estas mesas y cabezales se controlan de forma independiente y se conocen con el nombre
de ejes complementarios de rotación. Su velocidad también es regulada de forma autónoma.
Figura 3.9. Distintos tipos de torretas.
Los centros de mecanizado presentan usualmente en adición a los tres ejes principales, un
cuarto eje para la orientación del cabezal, un quinto para el giro de la mesa y hasta un sexto de
aproximación de la herramienta (U, V, W). En muchos casos este sexto eje opera cuando el resto de
los ejes permanecen fijos y se usa para trabajos menores de taladrado en cualquier dirección.
Figura 3.10. Centro de mecanizado de 6 ejes.
3.2.4. Selección y aplicaciones
Los centros de mecanizado requieren un gasto de capital significante. Por lo tanto, para que
sea económicamente rentable la inversión en ellos, debe existir la suficiente y continua demanda de
productos a realizarse en estos centros de mecanizado. Sin embargo, por su inherente versatilidad,
los centros de mecanizado pueden ser usados para producir una amplia gama de productos.
La selección de un particular tipo y tamaño de centro de mecanizado depende de varios
factores, algunos de los cuales son:
Tipo de productos, su tamaño, y su complejidad geométrica
Tipo de operación de mecanizado a realizar y tipo y numero de herramientas requeridas
Tolerancias dimensionales requeridas
Velocidad de producción requeridas
Piezas muy costosas (debido a que los centros de mecanizado raramente produce
rechazos)
Aunque la versatilidad es el factor clave en la selección de los centros de mecanizado, estas
consideraciones deben ser tenidas en cuenta para poder decidir realizar la fabricación de las piezas
con este tipo de centros de mecanizado o la utilización de las tradicionales máquinas-herramientas.
Los centros de mecanizado han sido principalmente usados para automatizar la
manufacturación de pequeños lotes de una amplia variedad formas y tamaños de piezas que
requieren múltiples operaciones. Actualmente, los centros de mecanizado están siendo cada vez más
usados para lotes medios.
Un programa de cuidado es necesario para mantener los centros de mecanizado operativos.
La mayoría de las empresas tratan de operar sus centros de mecanizado como otra máquina de
control numérico, por lo menos dos cambios por día para obtener un más rápido recupero de la
inversión. Otra aplicación de los centros de mecanizado es la integración de estos centros con otras
máquinas a control numérico para formar sistemas de mecanizado flexibles.
3.2.5. Ventajas los centros de mecanizado
Sus principales ventajas son el aumento de la productividad y la versatilidad. La capacidad de
realizar torneados, taladrado, cepillado, etc. en una sola máquina elimina la necesidad de un número
de máquinas herramientas individuales, reduciendo la inversión de capital en equipos y los
requerimientos de labor. Un operador relativamente inexperto puede manejar dos centros de
mecanizado y a veces más. La mayoría de las piezas pueden ser completadas en un solo centro de
mecanizado. También produce una disminución de los costos de los accesorios y de los requisitos de
espacio. La sustancial cantidad de tiempo que convencionalmente se gasta en transportar la pieza de
una máquina a otra es evitada, y el rendimiento del proceso es mucho más rápido.
Además, en el
inventario de proceso representado por los deslizamientos
de los objetos vistos normalmente en
varias máquinas, es substituido por el trabajo en solamente una máquina.
La mayoría de los centros de mecanizado mantienen las tolerancias constantemente
repetitivas, dando por resultado piezas de más alta calidad, reduciendo costosas inspecciones y el
rechazo de piezas. En particular, la relación de características trabajadas a máquina en las varias
caras de una pieza se lleva a cabo más fácilmente dentro de tolerancias. El cambio de la producción
de una pieza a otra puede ser hecho rápidamente.
Actualmente el tiempo de mecanizado de los centros de mecanizado puede ser la mitad o
menos que el de las máquinas-herramientas simples, estimando un incremento en la productividad
por hora-hombre de un 300 a 500% ó más, especialmente en las aplicaciones que requieren varias
herramientas y cambios frecuentes. El rango de capacidades típico se encuentra por encima de los
75kW (100 hp) y las velocidades máximas de los husillos se encuentran usualmente en el rango de
las 4000 – 8000 rpm, pero algunos pueden llegar hasta las 75000 rpm para aplicaciones especiales.
Algunas mesas de trabajo son capaces de soportar piezas de hasta 7000 kg, sin embargo mayores
se encuentran disponibles mesas de trabajo para aplicaciones especiales que soportan mayores
pesos.
Los centros de mecanizado actualmente se encuentran disponibles en un amplio rango de
tamaños y características, tienen un costo inicial elevado, más que el de otras máquinas
herramientas, pero el retorno anual en la inversión ha sido conservadoramente estimado alrededor
del 30%. Los modelos compactos disponibles hacen que estas máquinas se encuentren al alcance de
las pequeñas empresas. Los costos aproximados se encuentran en un rango entre los U$S 50.000 a
U$S 1.000.000 y más también.
La precisión que pueden mantener y la confiabilidad de las máquinas y sus controles se han
mejorado continuamente. Actualmente se están construyendo máquinas con módulos periféricos y
accesorios que pueden ser instalados y modificados según la demanda y los cambios del tipo de
productos. Por ejemplo un aumento en la productividad de los centros de mecanizados produce una
mayor cantidad de viruta la cual debe ser recolectada y almacenada correctamente, para lo cual se
encuentran disponibles diseños con recolector de viruta.
3.2.6. Desventajas de los centros de mecanizado
Los centros de mecanizado típicos tienen una desventaja importante para grandes
producciones: sólo aplica una herramienta de corte a la vez. Los centros de mecanizado tienen lugar
en los sistemas de manufactura flexible, junto con máquinas de herramientas múltiples. Se han hecho
esfuerzos para que los centros de mecanizado sean más competitivos para grandes producciones.
Unas pocas unidades han sido construidas con múltiples husillos, pero el desarrollo más importante
ha sido la adición del almacenaje de múltiples cabezales de herramientas y dispositivos transferibles.
Los múltiples cabezales de herramientas, por ejemplo las cabezas de taladro, pueden ser
almacenadas en estantes o en un transportador sinfín, tomándolas mediante una llamada por un
cambiador de la herramienta, y luego fijada en el husillo de la máquina. Los cabezales de
herramientas pueden también ser entremezclados con herramientas simples según se requiera.
3.3. Secuencia de un proceso de mecanizado
Se llama proceso de mecanizado a la sucesión ordenada de operaciones de corte que son
necesarias para obtener una pieza con la forma y dimensiones exigidas.
Para el establecimiento del proceso de mecanizado hay que partir de las operaciones
básicas existentes en la máquina a utilizar. Una buena combinación de estas operaciones es
fundamental para reducir el tiempo empleado en la fabricación y por tanto el costo de la pieza, por lo
que, durante el establecimiento del proceso se perseguirá la reducción del tiempo de mecanizado
mediante la óptima combinación de diferentes operaciones. Como paso previo al establecimiento del
proceso de mecanizado completo de una pieza, es indispensable, por parte del programador, el
conocimiento exacto de las operaciones básicas que puede realizar la máquina.
A continuación se resumen, de forma general, las distintas operaciones realizables para la
confección de una pieza con marcada complejidad.
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