Universidad Tecnológica de Panamá

Facultad de Ingeniería Industrial

Centro Regional de Veraguas

Ingeniería Industrial e Ingeniería Mecánica Industrial

II Año

II Semestre

Tecnología Mecánica

Proyecto de Tecnología Mecánica

Brochadora y Mandriladora

Profesor:

Luis López

Integrantes:

Bradvica; Katherine 9-733-1118

Moreno; Fátima 9-731-2440

Ortiz; Alexhander 8-835-1156

Grupos:

4II121-4MI121

2009

Introducción

Brochadora es una máquina-herramienta dotada de una herramienta en forma de barra y provista de varias hileras de dientes, siendo la sección de trabajo de cada hilera un poco mayor que la hilera anterior. El movimiento de corte puede ser horizontal o vertical y producido por empuje o por tracción. Normalmente, el brochado es interior y se utiliza para agujeros de diversas formas, chaveteros, etc. Brochar es: extraer virutas con un útil de varios filos (brocha).

Se denomina mandrinadora a una máquina herramienta que se utiliza básicamente para el mecanizado de agujeros de piezas cúbicas cuando es necesario que estos agujeros tengan una tolerancia muy estrecha y una calidad de mecanizado buena. La necesidad de tener que conseguir estas tolerancias tan estrechas hace que la mandrinadora exija una gran pericia y experiencia a los operarios que la manejan. Básicamente este tipo de máquinas está compuesto por una bancada donde hay una mesa giratoria para fijar las piezas que se van a mecanizar, y una columna vertical por la que se desplaza el cabezal motorizado que hace girar al husillo portaherramientas donde se sujetan las barrinas de mandrinar.

Brochadora

Definición

Una brochadora es una máquina herramienta diseñada y construida para poder mecanizar ranuras. Para ello hace uso de brochas, herramientas de corte multifilo.

Funciones

El principio de funcionamiento de una brocha es como si fuese un buril progresivo, donde a medida que avanza entra en funcionamiento un nuevo buril, habiendo tantos como escalones tenga la brocha.

Las brochadoras se utilizan para hacer los agujeros acanalados que tienen muchos engranajes que se montan en cajas de velocidades para permitir su desplazamiento cuando se efectúa un cambio de velocidades.

Además el brochado se utiliza para producir superficies internas y externas, planas e irregulares. El contorno de las aristas cortantes de las brochas determinan la forma de la superficie, la cual es "imagen de espejo" del perfil de la brocha. El brochado es continuo, con movimientos de corte rectilíneos, aplicados en la brocha o en la pieza de trabajo. Las brochas están construidas para movimiento de avance o retroceso en la pieza de trabajo.

Clasificación

Brochadoras Horizontales (De Tracción O De Corte Continuo)La unidad de corte tiene impulsión mecánica o hidráulica. Pueden trabajar en superficies internas y externas, en piezas de trabajo grandes. Se utilizan para trabajo externo como cuñeros, ranuras y otras formas irregulares. La brochadora horizontal tiene mayor capacidad que la vertical, además puede recibir piezas de trabajo de mayor tamaño, pueden utilizarse brochas mas grandes y hacer el trabajo en una sola pasada.

Brochadoras Verticales Son del tipo de acción ascendente o descendente. La brocha vertical se parece al cepillo de codo vertical, con la diferencia de que puede utilizarse un gran numero de brochas.Las brochadoras verticales descendentes tienen un mecanismo que hace bajar la guía o piloto (extremo pequeño de la brocha) a un agujero en la pieza de trabajo. Después se conectan tiradores automáticos para las brochas que tiran de ellas hacia abajo sobre la pieza de trabajo.Las brochadoras verticales ascendentes tienen la pieza de trabajo colocada de bajo de la mesa. La brocha se avanza contra la pieza desde abajo, se conecta con un mecanismo de tracción de brochas y la sube sobre la pieza de trabajo.

Brochadoras Verticales Para SuperficiesSe utilizan para empujar la brocha hacia abajo contra la pieza de trabajo. La brocha esta montada en una corredera vertical sujeta en la columna. Esta maquina es para trabajo pesado. La mesa puede tener movimiento lateral y rotatorio.

Brochadoras Continuas Para SuperficiesTienen mayor capacidad de producción. Las piezas de trabajo se cargan en un mecanismo de impulsión del tipo de cadena y se tira de ellas para pasar frente a las brochas con una cadena continua. Las piezas de trabajo se cargan en un extremo pasan frente a las brochas y se descargan en el otro extremo.

Partes Principales

Características Principales

El diseño de esta herramienta permite que en el avance de la herramienta cada diente de la misma vaya cortando un poco de material, en torno a 0,05 milímetros. Por tanto, la longitud de la brocha está limitada por la cantidad de material que tiene que cortar.

También se emplean estas máquinas para mecanizar el chavetero de muchas poleas y engranajes fijos.

La brocha es una herramienta muy cara y delicada y por eso existen chaveteros con dimensiones normalizadas y ejes estriados también normalizados.

El brochado es usado ampliamente en la producción de agujeros no circulares. En estos casos la brocha puede ser trabajada a tracción o a compresión a través de un agujero circular para darle la forma requerida.

El brochado se justifica solamente cuando se va a mecanizar un gran número de piezas (100000 a 200000)

Fundamentos de Mecanizado

Dentro de las características más importantes cabe destacar que el espesor mínimo de la brocha es de 3 mm y el espesor máximo es de 20 mm. La altura máxima que puede brochar es de 180 mm. Mientras que el diámetro mínimo a brochar es de 15 mm, el diámetro máximo a brochar depende según la forma y las dimensiones de la pieza. El diámetro exterior máximo de la pieza sin radios es de 460 mm y con radios es de 700 mm. Dispone de un motor con una potencia de 0,75 kW y la velocidad de éste es de 2.800 rpm. La superficie útil de la mesa es de 400 mm x 680 mm. La tensión de la alimentación es de 230/380 U. El peso total de la máquina es de 250 kg.

Mantenimiento y Seguridad

Riesgos Específicos

Proyección de fragmentos o partículas. Golpes por objetos o herramientas. Atrapamientos por o entre objetos. Cortes con la brocha. Contacto o proyección de taladrina.

Causas

Las proyecciones de partículas a zona ocular pueden derivar en un accidente y principalmente se producen por la inexistencia de pantallas protectoras para operario.

Los golpes por objetos o herramientas pueden deberse a la falta de formación en la correcta utilización de los mismos.

Las causas fundamentales por las que ocurren los atrapamientos por o entre objetos son:

Descuido del operario durante las labores de mantenimiento. Falta de carcasas de protección o anulación de las mismas por parte del

operario. Los cortes con la brocha se pueden deber a:

Ausencia de resguardos o barreras. Descuido del operario.

El contacto o proyección del líquido refrigerante (taladrina) se puede deber a:

Inexistencia de pantallas de protección para operario. Descuido del operario

Medidas Preventivas

Prohibir la anulación de cualquier elemento de protección de la máquina Usar brochas con filos de sección en perfectas condiciones Uso de resguardo fijo regulable que proteja la brocha de modo que pueda adaptarse

al grosor de la pieza a la que se va ha realizar el brochado.

Equipos de Protección Individual

Gafas de protección. Calzado de seguridad. Guantes de protección.

Brochadoras de interior convencionales RISCaracterísticas

Accionamiento hidráulicoo electromecánico

Manipulación de pieza manualo automática

Brochado recto o helicoidal Curso: 600 --> 2.500 mm Esfuerzo: 63 --> 400 KNW Velocidad: 2,5 --> 24 m/min.

Brochadoras de mesa móvil RISH Características

Accionamiento hidráulico o electromecánico

Manipulación de pieza manual o automática

Brochado recto o helicoidal Curso: 600 --> 2.500 mm. Esfuerzo: 63 --> 400 KNW. Velocidad: 2,5 --> 24 m/min.

Brochadora de mesa móvil VIH

Características

Accionamiento hidráulico o electromecánico Manipulación de pieza manual o automática Brochado recto o helicoidal Curso: 600 --> 2.500 mm. Esfuerzo: 63 --> 400 KNW. Velocidad: 2,5 --> 24 m/min.

Brochadoras de exteriores RAS

Características

Accionamiento hidráulicoo electromecánico

Manipulación de pieza manualo automática

Brochado recto o helicoidal Curso: 600 --> 2.500 mm

Esfuerzo: 63 --> 250 KNW

Brochado ciego APCaracterísticas

Accionamiento hidráulico o electromecánico

Manipulación de pieza manual o automática

Brochado recto o helicoidal

 

Brochado "Tubo"

Características

Accionamiento hidráulicoo electromecánico

Manipulación de pieza manualo automática

Brochado recto o helicoidal

Mandriladora/Mandrinadora (Taladradora Horizontal)

Definición

Es una máquina-herramienta que comparte cierta similitud con la taladradora y con la fresadora. De hecho existen máquinas-herramienta denominadas fresadoras-mandrinadoras. Se emplea para trabajos de taladro, fresado y tornado en piezas complicadas. La mandrinadora es una máquina normalmente de eje horizontal, pudiendo realizar trabajos completamente análogos a los desarrollados por la fresadora horizontal.

Funciones

Máquina herramienta que se utiliza básicamente para el mecanizado de agujeros de piezas cúbicas cuando es necesario que estos agujeros tengan una tolerancia muy estrecha y una calidad de mecanizado buena. La necesidad de tener que conseguir estas tolerancias tan estrechas hace que la mandrinadora exija una gran pericia y experiencia a los operarios que la manejan.

Clasificación

Mandriladoras Para PlantillasEsta diseñada para localizar y hacer agujeros en plantillas, accesorios, matrices, calibradores y otras partes de precisión. Las maquinas mandriladoras para plantillas, semejan una fresa vertical, pero se construyen con mayor precisión y van equipadas con dispositivos de medición muy precisos, para controlar los movimientos de la mesa. Se pueden hacer ajustes de 0.0025 mm (0.0001 pulg.) partiendo de los dibujos directamente. Cuenta con dos conjuntos de cuadrantes para lecturas directas, una para dimensionado longitudinal y otro para transversal.El operario fija las cifras en los cuadrantes, de modo que correspondan a las dimensiones en el dibujo, y al oprimir el botón asociado a cada eje, que se encuentra en el tablero de control, la pieza es acomodada automáticamente y con precisión.Esta maquina también se diseña para ser operada por control numérico. Inscribiendo en la cinta los trabajos a realizar, se garantiza una repetición precisa, se eliminan los dispositivos, accesorios y el mandrilado de precisión se hace práctico para el trabajo de lotes pequeños.

Mandriladora VerticalLa mandriladora vertical recibe este nombre, debido a que el trabajo gira sobre una mesa horizontal en forma similar al antiguo torno para cerámica. Las herramientas de corte son estacionarias, excepto para el avance, y están montadas sobre la cruceta de altura ajustable. Estas herramientas son del mismo tipo que las de torno y cepillo, y se adaptan al trabajo de refrentado horizontal, torneado vertical y mandrilado. Esta maquina se llama frecuentemente cepillo rotatorio, y su acción de corte sobre discos

planos es idéntica a la de un cepillo. Clasificadas según el diámetro de la mesa varían en tamaños de 0.9 a 12 m.La mandriladora vertical puede sujetar piezas grandes y pesadas, puesto que las piezas pueden colocarse sobre la mesa con una grúa, y no requieren muchos pernos paras sujetarlas en su lugar. Por otra parte, ocupa muy poco espacio del piso, comparada con otras maquinas capaces de ejecutar el mismo trabajo. Entre los ejemplos que pueden labrarse en una mandriladora vertical, se tienen poleas grandes, discos esmeriladores para plantas devidrio, bridas grandes, carcazas verticales para bombas y motores, volantes y otros muchos artículos de forma circular. En estas maquinas puede hacerse trabajo muy exacto, debido a su extrema rigidez y simplicidad de diseño.

Mandriladora HorizontalLa mandriladora horizontal, que difiere de la vertical en que el trabajo es estacionario y la herramienta gira, se adapta al trabajo de agujeros horizontales. El husillo horizontal para sujetar a la herramienta, se encuentra soportado en un extremo y puede ajustarse verticalmente dentro de los limites de la maquina. Este movimiento y el rotatorio que se imparten a la herramienta, son los únicos que normalmente Tiene esta. Una mesa de trabajo con movimiento longitudinal y transversal, se encuentra soportada sobre guías en la bancada de la maquina. En algunos casos, la mesa puede girarse para permitir la preparación del material y para el mandrilado de agujeros según un ángulo deseado. En el otro extremo de la maquina se encuentra un pedestal para soportar el extremo externo de una barra de torneado interno, cuando se trabaja en agujeros de piezas coladas de gran tamaño.

Partes Principales

Características Principales

Las mandrinadoras son máquinas que están quedando obsoletas y están siendo sustituidas por modernos Centros de Mecanizado donde es posible mecanizar casi de forma completa una pieza cúbica que lleve distintos tipos de mecanizado y sea mecanizada por varias caras, gracias al almacén de herramientas que llevan incorporados y al programa de ordenador que permite conseguir todos los mecanizados requeridos.

En cuanto a la herramienta de mandrinar tiene unas connotaciones especiales, de una parte tiene que ser lo más robusta posible, para evitar vibraciones y de otra tiene que tener un mecanismo de ajuste muy preciso para poder conseguir la tolerancia precisa del agujero, donde a veces es necesario conseguir tolerancias IT7 e incluso IT6.

La Máquina permanece estacionaria durante el mecanizado, y todos los movimientos de generación se aplican a la herramienta

La característica más destacada de la mandrinadora es la herramienta empleada, denominada barra de mandrinar o mandrino. Consiste en un eje, sujeto por ambos extremos a la máquina-herramienta, en el que pueden acoplarse varias herramientas monofilo situadas en planos perpendiculares a dicho eje.

La rotación del eje permite mecanizar (mandrinar) varios taladros silumtáneamente, asegurando de forma relativamente precisa la coaxialidad de los mismos.

Fundamentos de Mecanizado y Herramientas Típicas o Trabajos Característicos

En el mandrinado hay seis parámetros clave:

Velocidad de corte.   Se define como la velocidad lineal en la periferia de la

herramienta que está mecanizando. Su elección viene determinada por el material de

la herramienta, el tipo de material de la pieza y las características de la máquina.

Una velocidad alta de corte permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero

acelera el desgaste de la herramienta. La velocidad de corte se expresa en

metros/minuto

Velocidad de rotación de la herramienta,   normalmente expresada en

revoluciones por minuto. Se calcula a partir de la velocidad de corte y del diámetro

mayor de la pasada que se está mecanizando.

Avance , definido como la velocidad de penetración de la herramienta en el

material. Se puede expresar de dos maneras: bien como milímetros de penetración

por revolución de la pieza, o bien como milímetros de penetración por minuto de

trabajo.

Profundidad de pasada: Es la distancia radial que abarca una herramienta en su fase

de trabajo. Depende de las características de la pieza y de la potencia de la máquina.

Potencia de la máquina: Está expresada en kW, y es la que limita las condiciones

generales del mecanizado, cuando no está limitado por otros factores.

Tiempo de mandrinado  . Es el tiempo que tarda la herramienta en efectuar una

pasada.

Estos parámetros están relacionados por las fórmulas siguientes:

o

o

o

Generalmente, la velocidad de corte óptima de cada herramienta y el avance de la

misma vienen indicados en el catálogo del fabricante de la herramienta o, en su

defecto, en los prontuarios técnicos de mecanizado.

En las mandrinadoras y centros de mecanizado, debido al alto coste que tiene el tiempo de mecanizado, es de vital importancia hacer una selección adecuada de las herramientas que permita realizar los mecanizados en el menor tiempo posible y en condiciones de precisión y calidad requeridas.

Factores de selección para operaciones de mandrinar

Diseño y limitaciones de la pieza. Tamaño, tolerancias, tendencia a vibraciones, sistemas de sujeción, acabado superficial. Etc.

Operaciones de mandrinado a realizar: Exteriores o interiores, ranurados, desbaste, acabados, etc.

Estabilidad y condiciones de mecanizado: Cortes intermitente, voladizo de la pieza, forma y estado de la pieza, estado, potencia y accionamiento de la máquina, etc.

Disponibilidad y selección del tipo de máquina: Posibilidad de automatizar el mecanizado, poder realizar varias operaciones de forma simultánea, serie de piezas a mecanizar, calidad y cantidad del refrigerante, etc.

Material de la pieza: Dureza, estado, resistencia, maquinabilidad, barra, fundición, forja, mecanizado en seco o con refrigerante, etc.

Disponibilidad de herramientas: Calidad de las herramientas, sistema de sujeción de la herramienta, acceso al distribuidor de herramientas, servicio técnico de herramientas, asesoramiento técnico.

Aspectos económicos del mecanizado: Optimización del mecanizado, duración de la herramienta, precio de la herramienta, precio del tiempo de mecanizado

Aspectos especiales de las herramientas para mandrinar:

Se debe seleccionar el mayor diámetro de la barra posible y asegurarse una buena evacuación de la viruta. Seleccionar el menor voladizo posible de la barra. Seleccionar herramientas de la mayor tenacidad posible

Cuando se madrinan piezas cúbicas, éstas se fija en la mesa de trabajo de la máquina, y lo que gira es la herramienta de mandrinar que va sujeta en el husillo de la máquina, y donde se le imprime la velocidad adecuada de acuerdo con las caraceterísticas del material, y el material constituyente de la herramienta y el avance axial adecuado.

Mantenimiento y Seguridad

Riesgos Especificos

Las proyecciones de partículas y/o líquido refrigerante a zonas oculares. Contactos fortuitos o atrapamientos durante el proceso productivo. Caída de piezas.

Causas

Las proyecciones de partículas y/o líquido refrigerante a zona ocular principalmente se producen por:

Inexistencia o anulación de pantallas protectoras para operario. Los contactos fortuitos o atrapamientos, con ropa o guantes, en la zona de giro de la

pieza durante el proceso de mecanizado se puede deber a: Descuido del operario. Acceso de tercer operario ajeno al proceso productivo.

La caída de piezas puede ser muy grave en las mandrinadoras ya que éstas pueden tener un peso considerable. Las causas pueden ser varias:

Falta de formación en la utilización de medios de carga (puente grúa, grúas portátiles, polipastos, etc.).

Inadecuados medios para la carga y descarga de piezas. Inadecuada sujeción de la pieza a la mesa.

Sistemas de Protección

En este tipo de máquinas es muy complicado diseñar sistemas de seguridad que protejan al operario ya que no se puede diseñar una protección envolvente que nos sirva para todos los trabajos que vamos a realizar y compatible para todas las piezas a trabajar. De todas formas se tomarán las siguientes medidas:

Poseer al menos una parada de emergencia a no ser que no disponga de sistema de frenado, ya que entonces es totalmente ineficaz por la inercia que lleva el eje (mandrino).

Disponer de un foco orientable debido a que en el operario debe realizar muchas veces acciones de ajuste o medida que necesitan tener una iluminación localizada.

El operario deberá llevar siempre gafas de protección, pero además como su puesto de trabajo muchas veces requerirá que se localice cerca del área de mecanizado se deberá implementar una protección de policarbonato orientable para protegerse de las proyecciones de viruta y taladrina. Es recomendable que esta protección que puede ser en forma de placa posea una base magnética para poder localizarla en la posición más adecuada para cada trabajo.

Para evitar accidentes por acceso de tercer operario es muy recomendable implementar protección periférica y métodos de trabajo seguros. En los casos de mandrinadoras para mecanizado de grandes piezas se debería implementar protección periférica y además colocar puertas de acceso con interruptores de seguridad con enclavamiento electromagnético.

Las puertas de acceso se diseñaran con la posibilidad de apertura interna y con una botonera en la entrada para petición de acceso y piloto de indicación para señalizar estado (abierto-cerrado).

En el caso de las plataformas de trabajo para las mandrinadoras de columna móvil deberán estar dotadas de barandillas, rodapiés y enrejados adecuados para que el trabajo se realice de forma segura. El operario deberá disponer de parada de emergencia en la plataforma.

Se deberá colocar en el caso de mandrinadoras grandes balizas de señalización para informar del estado de la máquina sobre todo con la intención de indicar comienzo de producción y situaciones de emergencia.

Equipos de Protección Individual

En este equipo de trabajo será necesaria la utilización de:

Botas de seguridad debido a que se trabaja con piezas metálicas y puede producirse caída de las mismas durante su manipulación.

Gafas de protección debido a que se producen proyecciones de material mecanizado y líquido refrigerante.

Guantes para la manipulación de piezas y herramientas.

Conclusión

Gracias a este proyecto hemos podido conocer más acerca de algunas maquinas-herramientas que podemos encontrar en un taller de mecánica. Hemos analizado lo que es la brochadora y la mandrinadora dos maquinas-herramientas que por simple definición sirven mas para producciones masivas por el alto costo que genera producir una sola pieza con estas maquinas. Estas dos maquinas trabajan ambas para moldear piezas cilíndricas pero algunas de estas maquinas por el alto costo de producción que generan se están quedando obsoletas.

El trabajo nos ha brindado un pantallazo de la función y aspectos relevantes que necesitamos conocer acerca de ambas maquinas para poder abarcar este aspecto de gran importancia en la materia ya que es de interés de nosotros conocer y reconocer estas maquinas que podremos encontrar en futuro en nuestras áreas de trabajo.