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GRADO EN ING. ELECTRONICA INDUSTRIAL.
INGENIERIA DE FABRICACION.
PILAR ZAFRA PULIDO MANUEL ROMERO CORTES IGNACIO GOMEZ MARTIN ANGULO LOPEZ CRISTIAN DAVID
MECANIZADO CON FRESADORA DE EJE VERTICAL
1. Introducción.
1.1 . El proceso de mecanizado
1.2 Factores que intervienen.
1.2.1. Maquina
1.2.1.1. Partes principales de una fresadora de eje vertical (de
torreta).
1.2.1.2. Ejes principales normalizados de fresado vertical.
1.2.2. Amarre
1.2.3. Herramienta.
1.2.4. Material.
2. Operaciones básicas.
2.1. Planeado
2.2. Acanalado
2.3. Ranurado o cajeras
2.4. Otras operaciones.
3. Parámetros específicos de la operación.
3.1. De corte.
3.2. Relativos a la maquina.
4. Etapas del mecanizado.
5. Conclusión.
Libros: 1- Producción por mecanizado: ejecución de procesos de mecanizado, conformado y
montaje / Albert Ginjaume, Felipe Torre.
2- Mecanizado de aleaciones de aluminio.
3- Ingeniería de fabricación: mecanizado por arranque de viruta / Fernando Arranz
Merina...[et.al.].
Páginas web: 1- http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/2_mecanizado_fresadora/curso/index.htm 2- http://www.slideshare.net/nurrego/fresado
3- http://www.youtube.com/watch?v=CFwEZPNCXIU
4- http://www.youtube.com/watch?v=Jv6v27Qup9U&feature=related
INTRODUCCION.
1.1 PROCESO DE MECANIZADO.
Los procedimientos u operaciones de mecanizado por arranque de viruta
son aquellos en cuales se obtiene una forma determinada eliminando el
material sobrante por corte. Este corte se realiza mediante una
herramienta dotada de un filo o multifilos que va rotando.
El material sobrante se elimina en forma de virutas, que según las
condiciones de corte adoptan diferentes formas y colores.
Ventajas:
La maquinaria posee una base y cabeza o columna fuerte que
mantiene la maquina y herramienta rígida y estable.
Los ejes son normalmente guías lineales que garantizan que la
transmisión sea estable y precisa.
Altas velocidades de producción.
Alta precisión.
Alto grado de automatizados, desde la sujeción de la pieza al
mecanizado.
Los costos de la herramienta son reducidos.
No requiere de personal muy capacitado para el uso de la
maquinaria.
El trabajo que efectúan las fresadoras verticales es muy parecido al de las limadoras, mortajadoras y agujereadoras a las cuales pueden reemplazar con ventaja.
Buen acabado superficial.
Limitaciones:
Se genera una gran fuerza de rozamiento por lo que el uso de
lubricantes es indispensable.
La mayor limitación es el coste inicial relatico del equipamiento, la
necesidad y costo de preparación.
La preparación, montaje y sincronización toma mucho tiempo.
El sistema en general es poco flexible debido a su linealidad y
paralelismo.
Una velocidad incorrecta puede producir zonas delaminadas
alrededor de la zona de corte.
Especial mantenimiento lo que requiere un personal cualificado,
pues los fallos o roturas de la maquinaria son costosas. Requiere de
un mantenimiento preventivo.
1.2. FACTORES QUE INTERVIENEN.
LA MAQUINA:
Un factor a tener en cuenta a la hora de realizar un proceso de fresado, es
la elección del tipo de fresadora. En todo proceso siempre debe
considerarse en que máquina se van a realizar las operaciones de
mecanizado.
A la hora de elegir un proceso se considera:
El tamaño de la mesa de la fresadora: Esta limita el tamaño de las
piezas que se pueden mecanizar.
La robustez de la fresadora: Según el tipo de piezas, su material y las
condiciones de corte, se puede prever que si se darán o no
vibraciones durante el mecanizado.
Ejes principales de la fresadora:
Son tres los ejes principales normalizados de los que dispone una fresadora vertical: - Eje Z: Eje principal de traslación y que se corresponde con el que proporciona la potencia de corte. Positivo cuando la distancia entre la herramienta y la pieza aumenta. - Eje X: Eje principal de traslación horizontal y perpendicular al eje Z. - Eje Y: Eje principal de
traslación perpendicular al
plano ZX.
Partes principales de la fresadora vertical:
Tipos de fresadora:
Hay dos tipos de fresadoras verticales: las fresadoras de banco fijo o de
bancada y las fresadoras de torreta o de consola. En una fresadora de
torreta, el husillo permanece estacionario durante las operaciones de
corte y la mesa se mueve tanto horizontalmente como verticalmente; sin
embargo, en las fresadoras de banco fijo, la mesa se mueve sólo
perpendicularmente al husillo, mientras que el husillo en sí se mueve
paralelamente a su propio eje.
EL AMARRE:
Otro de los factores a tener en cuenta a lo largo del proceso de fresado,
son los útiles de amarre.
En los procesos, una decisión importante es cómo se va ha amarrar la
pieza en la mesa de fresadora. Esto lleva consigo, la elección de los útiles
de amarre más adecuados para asegurar por un lado que las herramientas
puedan realizar sus recorridos durante el mecanizado sin colisión con
ningún útil de amarre y por otro lado que la pieza se sujeta con suficiente
rigidez.
Se debe indicar el tipo de amarre de cada operación, si este consiste en un
amarre básico. En caso contrario, cuando el amarre depende de la
colocación de bridas, tornillos o cualquier otro útil de amarre.
LAS HERRAMIENTAS:
En un principio se utilizaban plaquitas de metal duro soldadas al
alojamiento en el cuerpo de la fresa, y después se afilaba. Las que tenían
gran diámetro, eran diseñadas basándose en la utilización de las
herramientas soldadas de tornear, fijas de diferentes formas en los
cuerpos de las fresas. Hoy día, existes las plaquitas intercambiables del
metal duro, con las cuales se puede obtener gran producción y menor
tiempo en la preparación de la herramienta.
En muchas ocasiones una herramienta viene a significar una operación en
el mecanizado de una fresadora.
Las herramientas necesitan un tiempo para su preparación, montaje y
verificación, antes de iniciar operaciones de mecanizado.
El fresado comprende una gran variedad de herramientas. Además, la
denominación de la herramienta depende de cada casa comercial, a
excepción de las plaquitas cuya denominación está normalizada según
ISO.
Una de las herramientas mas utilizada es la fresa de planear.
EL MATERIAL:
El material a mecanizar, al igual que la geometría de la pieza, ya viene
dado, bien sea por el cliente o el material que mas crea conveniente el
fabricante. Por lo tanto es un factor que no decide el diseñador del
proceso de mecanizado, pero que inciden en los factores anteriores:
elección de máquina y herramientas. En particular sobre los parámetros
de corte de las herramientas.
OPERACIONES BASICAS.
2.1 PLANEADO.
Es la operación más sencilla de fresado, la
fresa se mueve en dirección recta, de tal
manera que el plano en que la pieza
avanza y el eje de rotación de la pieza son
perpendiculares.
La superficie que se desea obtener es la
que se obtiene con las puntas inferiores del
filo de fresa.
Está:
planeado de desbaste.
planeado de acabado.
planeado en escuadra.
2.3 ACANALADO.
Los canales al contrario de las ranuras son menos profundas y de ancho el
diámetro de la fresa con la que se mecaniza. Las paredes de un canal se
mecanizan al mismo tiempo.
Si no se atraviesa la pieza de lado el canal termina con la forma
redondeada de la fresa. Normalmente los canales son rectos pero en
fresadoras CNC (de control numérico por computadora) es posible realizar
canales de forma variadas.
2.4 RANURADO O CAJERAS.
Las cajeras son cavidades
generalmente cerradas, que se
mecanizan desde una
superficie lisa de la pieza. Esto
obliga a que la fresa sea capaz
de penetrar en esta superficie,
bien sea de manera
perpendicular a la superficie o
en forma de rampa.
2.5 OTRAS.
Ránurar, Taladrar, Puntear, Avellanado, entre otras.
Alojamientos o vaciados:
Se taladra hasta una determinada profundidad y se procede al fresado
posteriormente; o bien se realiza el fresado en rampa en varios cortes.
Para taladrar es necesario que los filos de corte atraviesen el centro de la
herramienta, para ello existen fresas muy polivalentes: aplicables a
taladros y/o ranuras.
Copiados:
Se utilizan fresas de ranurar con filo de corte redondo, necesario para el
mecanizado continuo de formas convexas y cóncavas:
- Fresas de punta esférica
- Fresas de plaquitas redondas (limitaciones)
Chaflanes:
Normalmente se utilizan herramientas específicas, a veces herramientas
de planear o ranurar mediante giro del husillo, y otras se emplean limas
(trabajo por abrasión).
PARAMETROS ESPECIFICOS DE LA OPERACIÓN.
3.1 PARAMETROS DE CORTE.
Una vez determinados cuales son los elementos del mecanizado, el tipo
de material (con el cual sabremos la dureza, tipo de viruta,
comportamiento del material en el mecanizado, etc.), las herramientas a
utilizar ( siempre dependiendo del tipo del material, propio material de la
herramienta, operaciones a realizar, acabados superficiales, geometría,
etc.), la máquina ( dimensiones, robustez, potencia del cabezal, avances
máximos y de trabajo, etc.) y el refrigerante ( capacidad de enfriar la parte
activa de la herramienta, evacuación de la viruta ), podremos determinar
cuales son las variables o parámetros de corte más adecuados para
conseguir buenos resultados en el mecanizado de diferentes piezas.
Velocidad de corte:
Es la velocidad lineal con la cual los filos de corte de la herramienta se
desplazan a lo largo de la pieza.
La velocidad de corte está directamente relacionada con la velocidad de
giro de la pieza, N (rpm) y con el Diámetro (ø en mm) de la herramienta
con la cual se esté mecanizando.
La velocidad de corte a aplicar en un mecanizado depende principalmente
del material de la pieza a trabajar, material del filo de la herramienta, del
refrigerante, tipo de operación y los otros dos parámetros de corte
principales, la profundidad de pasada y el avance.
Movimiento de avance:
Es el movimiento relativo existente entre la pieza y la herramienta. El
movimiento mediante el cual se pone bajo la acción de la herramienta
nuevo material a separar. Este movimiento es generalmente rectilíneo y lo
puede tener la pieza o la herramienta, dependiendo del tipo de máquina
que se esté utilizando.
En el fresado en general el avance se determina atendiendo a las variables
de:
Avance por diente de la fresa, que es la distancia lineal recorrida por
la herramienta durante el corte de uno de sus filos.
Números de dientes o filos de la herramienta.
El numero de revoluciones de la herramienta.
Profundidad de pasada:
Es el movimiento rectilíneo que regula la profundidad de penetración de
la herramienta en la pieza, o viceversa. Este movimiento es el que define
la PROFUNDIDAD DE PASADA y se expresa en milímetros (mm). De esta
manera la profundidad de pasada es la profundidad AXIAL de corte de la
fresa, esta se mide a lo largo del eje de giro de la fresa, y es la profundidad
que penetra la fresa en la pieza al estar mecanizando en el planeado y,
normalmente, es el ancho de la fresas en las fresas de disco.
3.2 RELATIVO A LA MÁQUINA.
Clasificación de las fresas por sus aplicaciones: Las fresas presentan muy variadas formas para adaptarse al trabajo que se ha de ejecutar. Las fresas se muestran a continuación:
Fresas para labrar superficies planas: Pueden ser cilíndricas y frontales, según que los dientes se encuentren en la cara cilíndrica o en una de las caras planas. Cuando se trata de trabajos fuertes, se emplean fresas dobles, cuyos dientes están inclinados en sentido opuesto, para evitar las presiones axiales. Las fresas frontales pueden ser de dientes postizos.
Fresas para ranurar: Se llaman así las que se emplean para construir ranuras de perfil rectilíneo. Las hay cortantes por una cara, por dos caras y por tres caras.
Fresas para labrar herramientas: las hay para ranurar brocas, machos, mandriles, fresas, etc.
Empleo de líquidos refrigerantes durante el fresado:
Los líquidos lubricantes-refrigeradores se usan, principalmente, para la extracción del calor del instrumento cortante. Ellos hacen descender la temperatura en la zona de maquinado, con lo que elevan la resistencia de
la herramienta, mejora la calidad de la superficie que se trata y protegen contra la corrosión la herramienta cortantes y la pieza bruta que se trabaja. Los lubricantes- refrigerantes debe tener los siguientes requisitos: elevadas calidades refrigerantes y lubricantes, resistencia anticorrosiva, aseguramiento de correctas condiciones sanitarias e higiénicas de trabajo. Refrigeración y lubricación para el trabajo de los metales:
Para el trabajo de los metales. Ya sea con o sin desprendimiento de viruta, se necesita disponer de medios de refrigeración y lubricación. Estos medios han de evacuar el calor de la herramienta y maquinaria, lubricar entre la herramienta y la pieza, disminuir la resistencia al rozamiento y con ello disminución del consumo de fuerza. Sirven además para elevar el tiempo de duración de la maquinaria. La taladrina es uno de los medios de lubricación más usados en los talleres, por sus cualidades químicas y por ser uno de los más económicos en el mercado. 3.3 DEFECTOS DEL PROCESO.
Existen varias posibles causas para la mayoría de los defectos en el fresado
vertical e inexactitudes en las dimensiones de una característica o
rugosidad de la superficie.
Incorrectos parámetros de corte:
Si los parámetros de corte tales como la velocidad de avance, la velocidad
del husillo, o la profundidad de corte axial son demasiado altos, la
superficie de la pieza será más dura de lo deseado y puede contener
marcas de quemaduras o arañazos. Además, una gran profundidad de
corte puede dar lugar a la vibración de la fresa y las inexactitudes
causando el corte.
Corte aburrido:
Como un cortador se utiliza, los dientes se desgastan y llegan a ser
aburridos. Un cortador de mate es menos capaz de hacer cortes de
precisión.
Pieza de trabajo sin garantía:
Si la pieza no está bien sujeta en el partido, la fricción de la molienda
puede hacer que cambie y altere los cortes deseados.
ETAPAS DEL MECANIZADO.
La fresadora es una de las máquinas-herramientas más versátiles y útiles en los sistemas de manufactura. El fresado permite mecanizar superficies planas, ranuras, engranajes e incluso superficies curvas o alabeadas. Constituye, junto con el torneado, el grupo de operaciones mayoritariamente empleadas en el mecanizado. El movimiento principal en el fresado es de rotación, y lo lleva la herramienta o fresa. Los movimientos de avance y penetración son generalmente rectilíneos, pudiendo llevarlos la herramienta o la pieza según el tipo de máquina-herramienta y la operación realizada. El fresado es una operación de corte interrumpido: los dientes de la fresa entran y salen del trabajo durante una revolución. La fuerza de corte y la potencia no son constantes. Los dientes están sometidos a fuerzas de impacto y choque térmico en cada rotación. La fresadora vertical es muy peligrosa si es usada por alguien que no ha
sido entrenado para usarlo de manera segura. Esta máquina puede cortar
el acero y por lo que puede cortar rápidamente carne y hueso con gran
facilidad. También hay que llevar la ropa adecuada de protección,
incluyendo gafas de seguridad.
Proceso:
Se establece el material a cortar en un tornillo de máquina de gran
tamaño que está atornillado a la mesa de la máquina de fresado.
Se ponen los guardias de manera que las piezas pequeñas que
vuelan fuera de la superficie no alcancen al operador de la
máquina.
Se pone en marcha el avance automático para que la herramienta
de corte y elimine el exceso de metal muy lentamente.
En todo momento se vigila y nunca hay que dejarla desatendida.
CONCLUSION. Después del estudio y realización de este trabajo, se puede llegar a la
conclusión que la fresadora vertical es la máquina-herramienta más
compleja y usada en el área de maquinarias por los innumerables usos y
aplicaciones que se pueden realizar para el mecanizado de piezas, además
de su alto nivel producción.
Durante el desarrollo de este trabajo con ilustraciones que facilitan la
visualización y el entendimiento por medio de esquemas y dibujos
esperamos que sea de fácil entendimiento el mecanizado con fresadora de
eje vertical.