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Torno paralelo moderno.
Torno paralelo moderno.
Se denomina torno (del latín tornus, y este del griego τόρνος, giro, vuelta)[1] a un conjunto de máquinas herramienta que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado.
El torno es una máquina que trabaja en el plano porque solo tiene dos ejes de trabajo, normalmente denominados Z y X. La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la herramienta a lo largo de la pieza produce torneados cilíndricos, y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la operación denominada refrentado. Los tornos copiadores, automáticos y de Control Numérico llevan sistemas que permiten trabajar a los dos carros de forma simultánea, consiguiendo cilindrados cónicos y esféricos. Los tornos paralelos llevan montado un tercer carro, de accionamiento manual y giratorio, llamado charriot, montado sobre el carro transversal. Con el charriot inclinado a los grados necesarios es posible mecanizar conos. Encima del charriot va fijada la torreta portaherramientas.
Historia [editar]
Tornos antiguos [editar]
Jacques de Vaucanson, inventor de tornos.
Jacques de Vaucanson, inventor de tornos.
Con la posibilidad de poder cilindrar y dar forma a diversos utensilios, instrumentos y piezas ornamentales de madera y hueso, el hombre inventó y desarrolló el proceso de torneado.
El torno es una de las primeras máquinas inventadas remontándose su uso quizá al año 1000 y con certeza al 850 adC. La imagen más antigua que se conserva de los primitivos tornos es un relieve hallado en la tumba de Petosiris, un sumo sacerdote egipcio que murió a fines del s. I1250 nació el torno de pedal y pértiga flexible, que representó un gran avance sobre el accionado por arquillo, puesto que permitía dejar las manos del operario libres para manejar la herramienta. A comienzos del siglo XV se introdujo un sistema de transmisión por correa, que permitía usar el torno en rotación continua. A finales del siglo XV, Leonardo da Vinci trazó en su Códice Atlántico el boceto de varios tornos que no pudieron ser construidos entonces por falta de medios pero que sirvieron de orientación para futuros desarrollos.
Hacia 1480 el pedal fue combinado con un vástago y una biela. Con la aplicación de este mecanismo nació el torno de accionamiento continuo, lo que implicaba el uso de biela-manivela, que debía ser combinada con un volante de inercia para superar los puntos muertos.
Se inició el mecanizado de metales no férreos, como latón, cobre y bronce y, con la introducción de algunas mejoras, este torno se siguió utilizando durante varios siglos. En la primitiva estructura de madera se introdujeron elementos de fundición, tales como la rueda, los soportes del eje principal, contrapunto, apoyo de herramientas y, hacia el año 1586, el mandril [2] (una pieza metálica, cilíndrica, en donde se fija el objeto a tornear)
Tornos mecánicos [editar]
Torno paralelo de 1911
Torno paralelo de 1911
Al comenzar la Revolución Industrial en Inglaterra, durante el siglo XVII, se desarrollaron tornos capaces de dar forma a una pieza metálica. El desarrollo del torno pesado industrial para metales en el siglo XVIII hizo posible la producción en serie de piezas de precisión.
En la década de 1780 el inventor francés Jacques de Vaucanson construyó un torno industrial con un portaherramientas deslizante que se hacía avanzar mediante un tornillo manual. Hacia 1797 el inventor británico Henry Maudslay y el inventor estadounidense David Wilkinson mejoraron este torno conectando el portaherramientas deslizante con el ’husillo’, que es la parte del torno que hace girar la pieza trabajada. Esta mejora permitió hacer avanzar la herramienta de corte a una velocidad constante. En 1820, el mecánico estadounidense Thomas Blanchard inventó un torno en el que una rueda palpadora seguía el contorno de un patrón para una caja de fusil y guiaba la herramienta cortante para tornear una caja idéntica al patrón, dando así inicio a lo que se conoce como torno copiador.
El torno revólver, desarrollado durante la década de 1840, incorpora un portaherramientas giratorio que soporta varias herramientas al mismo tiempo. En un torno revólver puede cambiarse de herramienta con sólo girar el portaherramientas y fijarlo en la posición deseada. Hacia finales del siglo XIX se desarrollaron tornos de revólver automáticos para cambiar las herramientas de forma automática. En 1833, Joseph Whitworth se instaló por su cuenta en Manchester. Sus diseños y realizaciones influyeron de manera fundamental en otros fabricantes de la época. En 1839 patentó un torno paralelo para cilindrar y roscar con bancada de guías planas y carro transversal automático, que tuvo una gran aceptación. Dos tornos que llevan incorporados elementos de sus patentes se conservan en la actualidad. Uno de ellos, construido en 1843, se conserva en el "Science Museum" de Londres. El otro, construido en 1850, se conserva en el "Birmingham Museum".
Fue J.G. Bodmer quien en 1839 tuvo la idea de construir tornos verticales. A finales del siglo XIX, este tipo de tornos eran fabricados en distintos tamaños y pesos. El diseño y patente en 1890 de la caja de Norton, incorporada a los tornos paralelos, dio solución al cambio manual de engranajes para fijar los pasos de las piezas a roscar.[3]
Introducción del Control Numérico [editar]
Torno moderno de Control Numérico
Torno moderno de Control Numérico
El torno de control numérico es un ejemplo de automatización programable. Se diseñó para adaptar las variaciones en la configuración de los productos. Su principal aplicación se centra en volúmenes de producción bajos y medios. Uno de los ejemplos más importantes de automatización programable es el control numérico en la fabricación de partes metálicas. El control numérico (CN) es una forma de automatización programable en la cual el equipo de procesado se controla a través de números, letras y otros símbolos. Estos números, letras y símbolos están codificados en un formato apropiado para definir un programa de instrucciones para desarrollar una tarea concreta. Cuando la tarea en cuestión cambia, se cambia el programa de instrucciones. La capacidad de cambiar el programa hace que el CN sea apropiado para volúmenes de producción bajos o medios, dado que es más fácil escribir nuevos programas que realizar cambios en los equipos de procesado.
El primer desarrollo en el área del control numérico lo realizó el inventor norteamericano John T. Parsons (Detroit 1913-2007), junto con su empleado Frank L. Stulen, en la década de 1940. El concepto de control numérico implicaba el uso de datos en un sistema de referencia para definir las superficies de contorno de las hélices de un helicóptero. La aplicación del control numérico abarca gran variedad de procesos. Se dividen las aplicaciones en dos categorías:
* Aplicaciones con máquina herramienta, tales como el taladrado, laminado, torneado, etc.
* Aplicaciones sin máquina herramienta, tales como el ensamblaje, trazado e inspección.
El principio de operación común de todas las aplicaciones del control numérico es el control de la posición relativa de una herramienta o elemento de procesado con respecto al objeto a procesar.
Gestión económica del torneado [editar]
Euro
Euro
Cuando los ingenieros diseñan una máquina, un equipo o un utensilio, lo hacen mediante el acoplamiento de una serie de componentes de materiales diferentes y que requieren procesos de mecanizado para conseguir las tolerancias de funcionamiento adecuado.
La suma del coste de la materia prima de una pieza, el coste del proceso de mecanizado y el coste de las piezas fabricadas de forma defectuosa constituyen el coste total de una pieza.
Desde siempre el desarrollo tecnológico ha tenido como objetivo conseguir la máxima calidad posible de los componentes así como el precio más bajo posible tanto de la materia prima como de los costes de mecanizado.
Para reducir el coste de torneado y del mecanizado en general se ha actuado en los siguientes frentes:
* Conseguir materiales cada vez mejor mecanizables, materiales que una vez mecanizados en blando son endurecidos mediante tratamientos térmicos que mejoran de forma muy sensible sus prestaciones mecánicas de dureza y resistencia principalmente.
* Conseguir herramientas de mecanizado de una calidad extraordinaria que permite aumentar de forma considerable las condiciones tecnológicas del mecanizado, o sea, más revoluciones del cabezal del torno, más avance de trabajo de la herramienta y más tiempo de duración de su filo de corte.
* Y finalmente conseguir tornos, más robustos, rápidos y precisos que consiguen reducir sensiblemente el tiempo de mecanizado así como conseguir piezas de mayor calidad y tolerancia más estrechas.
Para disminuir el índice de piezas defectuosas se ha conseguido automatizar al máximo el trabajo de los tornos, disminuyendo drásticamente el torneado manual, y construyendo tornos automáticos muy sofisticados o tornos guiados por ordenador que ejecutan un mecanizado de acuerdo a un programa establecido previamente.
Tipos de tornos [editar]
Actualmente se utilizan en las industrias de mecanizados los siguientes tipos de tornos que dependen de la cantidad de piezas a mecanizar por serie, de la complejidad de las piezas y de la envergadura de las piezas
Torno paralelo [editar]
Artículo principal: Torno paralelo
Caja de velocidades y avances de un torno paralelo
Caja de velocidades y avances de un torno paralelo
El torno paralelo o mecánico es el tipo de torno que evolucionó partiendo de los tornos antiguos cuando se le fueron incorporando nuevos equipamientos que lograron convertirlo en una de las máquina herramienta más importante que han existido. Sin embargo, en la actualidad este tipo de torno está quedando relegado a realizar tareas poco importantes, a utilizarse en los talleres de aprendices y en los talleres de mantenimiento para realizar trabajos puntuales o especiales.
Para la fabricación en serie y de precisión han sido sustituidos por tornos copiadores, revólver, automáticos y de CNC. Para manejar bien estos tornos se requiere la pericia de profesionales muy bien calificados, ya que el manejo manual de sus carros puede ocasionar errores a menudo en la geometría de las piezas torneadas
Torno copiador [editar]
Artículo principal: Torno copiador
Esquema funcional de torno copiador
Esquema funcional de torno copiador
Se llama torno copiador a un tipo de torno que operando con un dispositivo hidráulico y electrónico permite el torneado de piezas de acuerdo a las características de la misma siguiendo el perfil de una plantilla que reproduce el perfil de la pieza.
Este tipo de tornos se utiliza para el torneado de aquellas piezas que tienen diferentes escalones de diámetros, que han sido previamente forjadas o fundidas y que tienen poco material excedente. También son muy utilizados estos tornos en el trabajo de la madera y del mármol artístico para dar forma a las columnas embellecedoras. La preparación para el mecanizado en un torno copiador es muy sencilla y rápida y por eso estas máquinas son muy útiles para mecanizar lotes o series de piezas que no sean muy grandes.
Las condiciones tecnológicas del mecanizado son comunes a las de los demás tornos, solamente hay que prever una herramienta que permita bien la evacuación de la viruta y un sistema de lubricación y refrigeración eficaz del filo de corte de las herramientas mediante abundante aceite de corte o taladrina.
Torno revólver [editar]
Operaria manejando un torno revólver
Operaria manejando un torno revólver
Artículo principal: Torno revólver
El torno revólver es una variedad de torno diseñado para mecanizar piezas sobre las que sea posible el trabajo simultáneo de varias herramientas con el fin de disminuir el tiempo total de mecanizado. Las piezas que presentan esa condición son aquellas que, partiendo de barras, tienen una forma final de casquillo o similar. Una vez que la barra queda bien sujeta mediante pinzas o con un plato de garras, se va taladrando, mandrinando, roscando o escariando la parte interior mecanizada y a la vez se puede ir cilindrando, refrentando, ranurando, roscando y cortando con herramientas de torneado exterior.
La característica principal del torno revólver es que lleva un carro con una torreta giratoria de forma hexagonal que ataca frontalmente a la pieza que se quiere mecanizar. En la torreta se insertan las diferentes herramientas que realizan el mecanizado de la pieza. Cada una de estas herramientas está controlada con un tope de final de carrera. También dispone de un carro transversal, donde se colocan las herramientas de segar, perfilar, ranurar, etc.
También se pueden mecanizar piezas de forma individual, fijándolas a un plato de garras de accionamiento hidráulico.
Torno automático [editar]
Artículo principal: Torno automático
Se llama torno automático a un tipo de torno cuyo proceso de trabajo está enteramente automatizado. La alimentación de la barra necesaria para cada pieza se hace también de forma automática, a partir de una barra larga que se inserta por un tubo que tiene el cabezal y se sujeta mediante pinzas de apriete hidráulico.
Estos tornos pueden ser de un solo husillo o de varios husillos:
* Los de un solo husillo se emplean básicamente para el mecanizado de piezas pequeñas que requieran grandes series de producción.
* Cuando se trata de mecanizar piezas de dimensiones mayores se utilizan los tornos automáticos multihusillos donde de forma programada en cada husillo se va realizando una parte del mecanizado de la pieza. Como los husillos van cambiando de posición, el mecanizado final de la pieza resulta muy rápido porque todos los husillos mecanizan la misma pieza de forma simultánea.
La puesta a punto de estos tornos es muy laboriosa y por eso se utilizan principalmente para grandes series de producción. El movimiento de todas las herramientas está automatizado por un sistema de excéntricas y reguladores electrónicos que regulan el ciclo y los topes de final de carrera.
Un tipo de torno automático es el conocido como "tipo suizo", capaz de mecanizar piezas muy pequeñas con tolerancias muy estrechas.
Torno vertical [editar]
Artículo principal: Torno vertical
Torno vertical.
Torno vertical.
El torno vertical es una variedad de torno diseñado para mecanizar piezas de gran tamaño, que van sujetas al plato de garras u otros operadores y que por sus dimensiones o peso harían difícil su fijación en un torno horizontal.
Los tornos verticales tienen el eje dispuesto verticalmente y el plato giratorio sobre un plano horizontal, lo que facilita el montaje de las piezas voluminosas y pesadas. Es pues el tamaño lo que identifica a estas máquinas, permitiendo el mecanizado integral de piezas de gran tamaño.
En los tornos verticales no se pueden mecanizar piezas que vayan fijadas entre puntos porque carecen de contrapunta. Debemos tener en cuenta que la contrapunta se utiliza cuando la pieza es alargada, ya que cuando la herramienta esta arrancado la viruta ejerce una fuerza que puede hacer que flexione el material en esa zona y quede inutilizado. Dado que en esta maquina se mecanizan piezas de gran tamaño su unico punto de sujeción es el plato sobre el cual va apoyado. La manipulación de las piezas para fijarlas en el plato se hace mediante grúas de puente o polipastos.
Torno CNC [editar]
Torno CNC
Torno CNC
Artículo principal: Torno CNC
El torno CNC es un tipo de torno operado mediante control numérico por computadora. Se caracteriza por ser una máquina herramienta muy eficaz para mecanizar piezas de revolución. Ofrece una gran capacidad de producción y precisión en el mecanizado por su estructura funcional y porque la trayectoria de la herramienta de torneado es controlada a traves del ordenador que lleva incorporado, el cual procesa las órdenes de ejecución contenidas en un software que previamente ha confeccionado un programador conocedor de la tecnología de mecanizado en torno. Es una máquina ideal para el trabajo en serie y mecanizado de piezas complejas.
Piezas de ajedrez mecanizadas en un torno CNC.
Piezas de ajedrez mecanizadas en un torno CNC.
Las herramientas van sujetas en un cabezal en número de seis u ocho mediante unos portaherramientas especialmente diseñados para cada máquina. Las herramientas entran en funcionamiento de forma programada, permitiendo a los carros horizontal y transversal trabajar de forma independiente y coordinada, con lo que es fácil mecanizar ejes cónicos o esféricos así como el mecanizado integral de piezas complejas.
La velocidad de giro de cabezal portapiezas, el avance de los carros longitudinal y transversal y las cotas de ejecución de la pieza están programadas y, por tanto, exentas de fallos imputables al operario de la máquina. [4]
Otros tipos de tornos [editar]
Además de los tornos empleados en la industria mecánica, también se utilizan tornos para trabajar la madera, la ornamentación con mármol o granito.
El nombre de "torno" se aplica también a otras máquinas rotatorias como por ejemplo el torno de alfarero o el torno dental. Estas máquinas tienen una aplicación y un principio de funcionamiento totalmente diferentes de las de los tornos descritos en este artículo.
Estructura del torno [editar]
Torno paralelo en funcionamiento
Torno paralelo en funcionamiento
El torno tiene cuatro componentes principales:
* Bancada: sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte superior lleva unas guías por las que se desplaza el cabezal móvil o contrapunto y el carro principal.
* Cabezal fijo: contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y las unidades de avance. Incluye el motor, el husillo, el selector de velocidad, el selector de unidad de avance y el selector de sentido de avance. Además sirve para soporte y rotación de la pieza de trabajo que se apoya en el husillo.
* Contrapunto: el contrapunto es el elemento que se utiliza para servir de apoyo y poder colocar las piezas que son torneadas entre puntos, así como otros elementos tales como portabrocas o brocas para hacer taladros en el centro de los ejes. Este contrapunto puede moverse y fijarse en diversas posiciones a lo largo de la bancada.
* Carros portaherramientas: consta del carro principal, que produce los movimientos de avance y profundidad de pasada y del carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro principal. En los tornos paralelos hay además un carro superior orientable, formado a su vez por tres piezas: la base, el charriot y el porta herramientas. Su base está apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo en cualquier dirección.
Equipo auxiliar [editar]
Plato de garras
Plato de garras
Se requieren ciertos accesorios, como sujetadores para la pieza de trabajo, soportes y portaherramientas. Algunos accesorios comunes incluyen:
* Plato de sujeción de garras: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal y transmite el movimiento.
Plato y perro de arrastre
Plato y perro de arrastre
* Centros: soportan la pieza de trabajo en el cabezal y en la contrapunta.
* Perno de arrastre: Se fija en el plato de torno y en la pieza de trabajo y le transmite el movimiento a la pieza cuando está montada entre centros.
* Soporte fijo o luneta fija: soporta el extremo extendido de la pieza de trabajo cuando no puede usarse la contrapunta.
* Soporte móvil o luneta móvil: se monta en el carro y permite soportar piezas de trabajo largas cerca del punto de corte.
* Torreta portaherramientas con alineación múltiple.
* Plato de arrastre :para amarrar piezas de difícil sujección.
* Plato de garras independientes : tiene 4 garras que actúan de forma independiente unas de otras.
Herramientas de torneado [editar]
Brocas de centraje de acero rápido.
Brocas de centraje de acero rápido.
Herramienta de metal duro soldada.
Herramienta de metal duro soldada.
Las herramientas de torneado se diferencian en dos factores, el material del que están constituidas y el tipo de operación que realizan. Según el material constituyente, las herramientas pueden ser de acero rápido, metal duro soldado o plaquitas de metal duro (widia) cambiables.
La tipología de las herramientas de metal duro está normalizada de acuerdo con el material que se mecanice, puesto que cada material ofrece unas resistencias diferentes. El código ISO para herramientas de metal duro se recoge en la tabla más abajo.
Cuando la herramienta es de acero rápido o tiene la plaquita de metal duro soldada en el portaherramientas, cada vez que el filo se desgasta hay que desmontarla y afilarla correctamente con los ángulos de corte específicos en una afiladora. Esto ralentiza bastante el trabajo. Por ello, cuando se mecanizan piezas en serie lo normal es utilizar portaherramientas con plaquitas cambiables, que tienen varias caras de corte de usar y tirar y se reemplazan de forma muy rápida.
Características de las plaquitas de metal duro [editar]
Herramientas de roscar y mandrinar
Herramientas de roscar y mandrinar
La calidad de las plaquitas de metal duro se selecciona teniendo en cuenta el material de la pieza, el tipo de aplicación y las condiciones de mecanizado.
La variedad de las formas de las plaquitas es grande y está normalizada. Asimismo la variedad de materiales de las herramientas modernas es considerable y está sujeta a un desarrollo continuo. [5]
Los principales materiales de herramientas para torneado son:
Plaquita de tornear de metal duro
Plaquita de tornear de metal duro
Metales duros recubiertos (HC)
Metales duros (H)
Cermets (HT, HC)
Cerámicas (CA, CN, CC)
Nitruro de boro cúbico (BN)
Diamantes policristalinos (DP, HC)
La adecuación de los diferentes tipos de plaquitas según sea el material a mecanizar se indican a continuación y se clasifican según una Norma ISO/ANSI para indicar las aplicaciones en relación a la resistencia y la tenacidad que tienen.
Código de calidades de plaquitas SERIE ISO Características
Serie P ISO 01, 10, 20, 30, 40, 50 Ideales para el mecanizado de acero, acero fundido, y acero maleable de viruta larga.
Serie M ISO 10, 20, 30, 40 Ideales para tornear acero inoxidable, ferrítico y martensítico, acero fundido, acero al manganeso, fundición aleada, fundición maleable y acero de fácil mecanización.
Serie K ISO 01, 10, 20, 30 Ideal para el torneado de fundición gris, fundición en coquilla, y fundición maleable de viruta corta.
Serie N ISO 01, 10. 20, 30 Ideal para el torneado de metales no-férreos
Serie S
Pueden ser de base de níquel o de base de titanio. Ideales para el mecanizado de aleaciones termorresistentes y súperaleaciones.
Serie H ISO 01, 10, 20, 30 Ideal para el torneado de materiales endurecidos.
Herramienta de torneado exterior plaquita de widia cambiable
Herramienta de torneado exterior plaquita de widia cambiable
Código de formatos de las plaquitas de metal duro [editar]
Como hay tanta variedad en las formas geométricas, tamaños y ángulos de corte, existe una codificación normalizada compuesta de cuatro letras y seis números donde cada una de estas letras y números indica una característica determinada del tipo de plaquita correspondiente.
Ejemplo de código de plaquita: SNMG 160408 HC
* La primera letra, indica la forma geométrica de la plaquita:
Existen las siguientes formas geométricas de plaquitas:
W Hexagonal 80º,C Rómbica 80º, T Triangular, D Rómbica 55º, V Rómbica 35º L Rectangular, S Cuadrada, R Redonda.
* La segunda letra, indica el valor del ángulo de incidencia de corte de la plaquita:
A 3º,B 5º C 7º, D 15º, E 20º, F 25º, G 30º, N 0º, P 11º.
* La tercera letra indica la tolerancia que tiene la plaquita en radio y espesor
Existen los siguientes grados de tolerancia: J, K, L, M, N, U
* La cuarta letra indica el tipo de sujeción que tiene la plaquita en el portaherramientas:
A con agujero sin avellanar, G con agujero rompevirutas en dos caras, M con agujero rompevirutas en una cara, N sin agujero y sin rompevirutas, W con agujero avellanado en una cara, T con agujero avellanado y rompevirutas en una cara,R sin agujero y con rompeviruta en una cara, X característica no estándar.
* Las dos primeras cifras indican la longitud en milímetros de la arista de corte de la plaquita.
* Las dos siguientes cifras indican el espesor en milímetros de la plaquita.
* La dos últimas cifras indican el radio de punta de la plaquita.
A este código general el fabricante de la plaqueta puede añadir dos letras para indicar la calidad de la plaqueta o el uso recomendado.
Especificaciones técnicas de los tornos [editar]
Principales especificaciones técnicas de los tornos convencionales [6] :
Capacidad [editar]
* Altura entre puntos;
* distancia entre puntos;
* diámetro admitido sobre bancada;
* diámetro admitido sobre escote;
* diámetro admitido sobre carro transversal;
* anchura de la bancada;
* longitud del escote delante del plato liso.
Cabezal [editar]
* Diámetro del agujero del husillo principal;
* nariz del husillo principal;
* cono Morse del husillo principal;
* gama de velocidades del cabezal (habitualmente en rpm);
* número de velocidades.
Carros [editar]
* Recorrido del carro transversal;
* recorrido del charriot;
* dimensiones máximas de la herramienta,
* gama de avances longitudinales;
* gama de avances transversales.
Roscado [editar]
* Gama de pasos métricos;
* gama de pasos Witworth;
* gama de pasos modulares;
* gama de pasos Diametral Pitch;
* paso del husillo patrón.
Contrapunto [editar]
* Diámetro de la caña del contrapunto;
* recorrido de la caña del contrapunto;
* cono Morse del contrapunto.
Motores [editar]
* Potencia del motor principal (habitualmente en kW);
* potencia de la motobomba de refrigerante (en kW).
Lunetas [editar]
* Capacidad luneta fija mínima-máxima;
* capacidad luneta móvil mínima-máxima.
No todos los tipos de tornos tienen las mismas especificaciones técnicas. Por ejemplo los tornos verticales no tienen contrapunto y solo se mecanizan las piezas sujetas al aire. El roscado a máquina con Caja Norton solo lo tienen los tornos paralelos.
Movimientos de trabajo en la operación de torneado [editar]
* Movimiento de corte: por lo general se imparte a la pieza que gira rotacionalmente sobre su eje principal. Este movimiento lo imprime un motor eléctrico que transmite su giro al husillo principal mediante un sistema de poleas o engranajes. El husillo principal tiene acoplado a su extremo distintos sistemas de sujeción (platos de garras, pinzas, mandrinos auxiliares u otros), los cuales sujetan la pieza a mecanizar. Los tornos tradicionales tienen una gama fija de velocidades de giro, sin embargo los tornos modernos de Control Numérico la velocidad de giro del cabezal es variable y programable y se adapta a las condiciones óptimas que el mecanizado permite.
* Movimiento de avance: es el movimiento de la herramienta de corte en la dirección del eje de la pieza que se está trabajando. En combinación con el giro impartido al husillo, determina el espacio recorrido por la herramienta por cada vuelta que da la pieza. Este movimiento también puede no ser paralelo al eje, produciéndose así conos. En ese caso se gira el carro charriot, ajustando en una escala graduada el ángulo requerido, que será la mitad de la conicidad deseada. Los tornos convencionales tiene una gama fiaj de avances, mientras que los tornos de Control Numérico los avances son programables de acuerdo a las condiciones óptimas de mecanizado y los desplazamientos en vacío se realizan a gran velocidad.
* Profundidad de pasada: movimiento de la herramienta de corte que determina la profundidad de material arrancado en cada pasada. La cantidad de material factible de ser arrancada depende del perfil del útil de corte usado, el tipo de material mecanizado, la velocidad de corte, potencia de la máquina, avance, etc.
* Nonios de los carros: para regular el trabajo de torneado los carros del torno llevan incorporado unos nonios en forma de tambor graduado, donde cada división indica el desplazamiento que tiene el carro, ya sea el longitudinal, el transversal o el charriot. La medida se va conformando de forma manual por el operador de la máquina por lo que se requiere que sea una persona muy experta quien lo manipule si se trata de conseguir dimensiones con tolerancias muy estrechas. Los tornos de control numérico ya no llevan nonios sino que las dimensiones de la pieza se introducen en el programa y estas se consiguen automáticamente.
Operaciones de torneado [editar]
Cilindrado [editar]
Artículo principal: Cilindrado
Esquema de torneado cilíndrico.
Esquema de torneado cilíndrico.
Esta operación consiste en la mecanización exterior a la que se somete a las piezas que tienen mecanizados cilíndricos. Para poder efectuar esta operación, con el carro transversal se regula la profundidad de pasada y, por tanto, el diámetro del cilindro, y con el carro paralelo se regula la longitud del cilindro. El carro paralelo avanza de forma automática de acuerdo al avance de trabajo deseado. En este procedimiento, el acabado superficial y la tolerancia que se obtenga puede ser un factor de gran relevancia. Para asegurar calidad al cilindrado el torno tiene que tener bien ajustada su alineación y concentricidad.
Puntos de centraje de ejes.
Puntos de centraje de ejes.
El cilindrado se puede hacer con la pieza al aire sujeta en el plato de garras, si es corta, o con la pieza sujeta entre puntos y un perro de arrastre, o apoyada en luneta fija o móvil si la pieza es de grandes dimensiones y peso. Para realizar el cilindrado de piezas o ejes sujetos entre puntos, es necesario previamente realizar los puntos de centraje en los ejes.
Cuando el cilindrado se realiza en el hueco de la pieza se llama mandrinado.
Refrentado [editar]
Artículo principal: Refrentado
Esquema funcional de refrentado
Esquema funcional de refrentado
La operación de refrentado consiste en un mecanizado frontal y perpendicular al eje de las piezas que se realiza para producir un buen acoplamiento en el montaje posterior de las piezas torneadas. Esta operación también es conocida como fronteado. La problemática que tiene el refrentado es que la velocidad de corte en el filo de la herramienta va disminuyendo a medida que avanza hacia el centro, lo que ralentiza la operación. Para mejorar este aspecto muchos tornos modernos incorporan variadores de velocidad en el cabezal de tal forma que se puede ir aumentando la velocidad de giro de la pieza.
Ranurado [editar]
Poleas torneadas.
Poleas torneadas.
El ranurado consiste en mecanizar unas ranuras cilíndricas de anchura y profundidad variable en las piezas que se tornean, las cuales tienen muchas utilidades diferentes. Por ejemplo, para alojar una junta tórica, para salida de rosca, para arandelas de presión, etc. En este caso la herramienta tiene ya conformado el ancho de la ranura y actuando con el carro transversal se le da la profundidad deseada. Los canales de las poleas son un ejemplo claro de ranuras torneadas.
Roscado en el torno [editar]
Hay dos sistemas de realizar roscados en los tornos, de un lado la tradicional que utilizan los tornos paralelos, mediante la Caja Norton, y de otra la que se realiza con los tornos CNC, donde los datos de la roscas van totalmente programados y ya no hace falta la caja Norton para realizarlo.
Para efectuar un roscado con herramienta hay que tener en cuenta lo siguiente:
* Las roscas pueden ser exteriores (tornillos) o bien interiores (tuercas), debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan enroscarse.
* Los elementos que figuran en la tabla son los que hay que tener en cuenta a la hora de realizar una rosca en un torno:
Rosca exterior o macho Rosca interior o hembra
1 Fondo o base Cresta o vértice
2 Cresta o vértice Fondo o base
3 Flanco Flanco
4 Diámetro del núcleo Diámetro del taladro
5 Diámetro exterior Diámetro interior
6
Profundidad de la rosca
7
Paso
Imagen:Tornillo (rosca definiciones).png
Para efectuar el roscado hay que realizar previamente las siguientes tareas:
* Tornear previamente al diámetro que tenga la rosca
* Preparar la herramienta de acuerdo con los ángulos del filete de la rosca.
* Establecer la profundidad de pasada que tenga que tener la rosca hasta conseguir el perfil adecuado.
Roscado en torno paralelo
Una de las tareas que pueden ejecutarse en un torno paralelo es efectuar roscas de diversos pasos y tamaños tanto exteriores sobre ejes o interiores sobre tuercas. Para ello los tornos paralelos universales incorporan un mecanismo llamado “caja Norton”, que facilita esta tarea y evita montar un tren de engranajes cada vez que se quisiera efectuar una rosca.
La caja Norton es un mecanismo compuesto de varios engranajes que fue inventado y patentado en 1890, que se incorpora a los tornos paralelos y dio solución al cambio manual de engranajes para fijar los pasos de las piezas a roscar. Esta caja puede constar de varios trenes desplazables de engranajes o bien de uno basculante y un cono de engranajes. La caja conecta el movimiento del cabezal del torno con el carro portaherramientas que lleva incorporado un husillo de rosca cuadrada.
El sistema mejor conseguido incluye una caja de cambios con varias reductoras. De esta manera con la manipulación de varias palancas se pueden fijar distintas velocidades de avance de carro portaherramientas, permitiendo realizar una gran variedad de pasos de rosca tanto métricos como withworth. Las hay en baño de aceite y en seco, de engranajes tallados de una forma u otra, pero básicamente es una caja de cambios.
Moleteado [editar]
Artículo principal: Moleteado
Eje moleteado.
Eje moleteado.
El moleteado es un proceso de conformado en frío del material mediante unas moletas que presionan la pieza mientras da vueltas. Dicha deformación produce un incremento del diámetro de partida de la pieza. El moleteado se realiza en piezas que se tengan que manipular a mano, que generalmente vayan roscadas para evitar su resbalamiento que tendrían en caso de que tuviesen la superficie lisa.
El moleteado se realiza en los tornos con unas herramientas que se llaman moletas, de diferente paso y dibujo.
Un ejemplo de moleteado es el que tienen las monedas de 50 céntimos de euro, aunque en este caso el moleteado es para que los invidentes puedan identificar mejor la moneda.
El moleteado por deformación se puede ejecutar de dos maneras:
* Radialmente, cuando la longitud moleteada en la pieza coincide con el espesor de la moleta a utilizar.
* Longitudinalmente, cuando la longitud excede al espesor de la moleta. Para este segundo caso la moleta siempre ha de estar biselada en sus extremos.
Torneado de conos [editar]
Un cono o un tronco de cono de un cuerpo de generación viene definido por los siguientes conceptos:
* Diámetro mayor
* Diámetro menor
* Longitud
* Ángulo de inclinación
* Conicidad
Pinzas cónicas portaherramientas.
Pinzas cónicas portaherramientas.
Los diferentes tornos mecanizan los conos de formas diferentes.
* En los tornos CNC no hay ningún problema porque, programando adecuadamente sus dimensiones, los carros transversales y longitudinales se desplazan de forma coordinada dando lugar al cono deseado.
* En los tornos copiadores tampoco hay problema porque la plantilla de copiado permite que el palpador se desplace por la misma y los carros actúen de forma coordinada.
* Para mecanizar conos en los tornos paralelos convencionales se puede hacer de dos formas diferentes. Si la longitud del cono es pequeña, se mecaniza el cono con el charriot inclinado según el ángulo del cono. Si la longitud del cono es muy grande y el eje se mecaniza entre puntos, entonces se desplaza la distancia adecuada el contrapunto según las dimensiones del cono.
Torneado esférico [editar]
Esquema funcional torneado esférico
Esquema funcional torneado esférico
El torneado esférico, por ejemplo el de rótulas, no tiene ninguna dificultad si se realiza en un torno de Control Numérico porque, programando sus medidas y la función de mecanizado radial correspondiente, lo realizará de forma perfecta.
Si el torno es automático de gran producción, trabaja con barra y las rótulas no son de gran tamaño, la rotula se consigue con un carro transversal donde las herramientas están afiladas con el perfil de la rótula.
Hacer rótulas de forma manual en un torno paralelo presenta cierta dificultad para conseguir exactitud en la misma. En ese caso es recomendable disponer de una plantilla de la esfera e irla mecanizando de forma manual y acabarla con lima o rasqueta para darle el ajuste final.
Segado o Tronzado [editar]
Herramienta de ranurar y segar.
Herramienta de ranurar y segar.
Se llama segado a la operación de torneado que se realiza cuando se trabaja con barra y al finalizar el mecanizado de la pieza correspondiente es necesario cortar la barra para separar la pieza de la misma. Para esta operación se utilizan herramientas muy estrechas con un saliente de acuerdo al diámetro que tenga la barra y permita con el carro transversal llegar al centro de la barra. Es una operación muy común en tornos revólver y automáticos alimentados con barra y fabricaciones en serie.
Chaflanado [editar]
El chaflanado es una operación de torneado muy común que consiste en matar los cantos tanto exteriores como interiores para evitar cortes con los mismos y a su vez facilitar el trabajo y montaje posterior de las piezas. El chaflanado más común suele ser el de 1mm por 45º. Este chaflán se hace atacando directamente los cantos con una herramienta adecuada.
Mecanizado de excéntricas [editar]
Cigüeñales excéntricos.
Cigüeñales excéntricos.
Una excéntrica es una pieza que tiene dos o más cilindros con distintos centros o ejes de simetría, tal y como ocurre con los cigüeñales de motor, o los ejes de levas. Una excéntrica es un cuerpo de revolución y por tanto el mecanizado se realiza en un torno. Para mecanizar una excéntrica es necesario primero realizar los puntos de centraje de los diferentes ejes excéntricos en los extremos de la pieza que se fijará entre puntos.
Mecanizado de espirales [editar]
Una espiral es una rosca tallada en un disco plano y mecanizada en un torno, mediante el desplazamiento oportuno del carro transversal. Para ello se debe calcular la transmisión que se pondrá entre el cabezal y el husillo de avance del carro transversal de acuerdo al paso de la rosca espiral. Es una operación poco común en el torneado. Ejemplo de rosca espiral es la que tienen en su interior los platos de garras de los tornos, la cual permite la apertura y cierre de las garras.
Taladrado [editar]
Contrapunto para taladrados.
Contrapunto para taladrados.
Muchas piezas que son torneadas requieren ser taladradas con brocas en el centro de sus ejes de rotación. Para esta tarea se utilizan brocas normales, que se sujetan en el contrapunto en un portabrocas o directamente en el alojamiento del contrapunto si el diámetro es grande. Las condiciones tecnológicas del taladrado son las normales de acuerdo a las características del material y tipo de broca que se utilice. Mención aparte merecen los procesos de taladrado profundo donde el proceso ya es muy diferente sobre todo la constitución de la broca que se utiliza.
No todos los tornos pueden realizar todas estas operaciones que se indican, sino que eso depende del tipo de torno que se utilice y de los accesorios o equipamientos que tenga.
Factores tecnológicos del torneado [editar]
En el torneado hay seis parámetros clave:
1. Velocidad de corte ~(V_c): se define como la velocidad lineal en la periferia de la zona que se 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 normalmente en metros/minuto.
2. Velocidad de rotación de la pieza ~(N): normalmente expresada en revoluciones por minuto (RPM), se calcula a partir de la velocidad de corte y del diámetro mayor de la pasada que se está mecanizando.
3. Avance ~(F): 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.
4. 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 del torno.
5. 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.
6. Tiempo de torneado ~(T): es el tiempo que tarda la herramienta en efectuar una pasada.
Estos parámetros están relacionados por las fórmulas siguientes:
V_c mathrm{(m/minuto)} = frac{N mathrm{(rpm)} times 3,14 times mathrm{Diacute ametro (mm)}}{1000}
F mathrm{(mm/minuto)} = N mathrm{(rpm)} times F mathrm{(mm/revoluciacute on)}
T mathrm{(minutos)} = frac{mathrm{ Longitud de pasada (mm)}}{F mathrm{(mm/minuto)}}
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.
Factores que influyen en las condiciones tecnológicas del torneado [editar]
* Diseño y limitaciones de la pieza: tamaño, tolerancias del torneado, tendencia a vibraciones, sistemas de sujeción, acabado superficial, etc.
* Operaciones de torneado a realizar: cilindrados exteriores o interiores, refrentados, ranurados, desbaste, acabados, optimización para realizar varias operaciones de forma simultánea, etc.
* Estabilidad y condiciones de mecanizado: cortes intermitentes, voladizo de la pieza, forma y estado de la pieza, estado, potencia y accionamiento de la máquina, etc.
* Disponibilidad y selección del tipo de torno: 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. [7]
Formación de viruta [editar]
El torneado ha evolucionado tanto que ya no se trata tan solo de arrancar material a gran velocidad, sino que los parámetros que componen el proceso tienen que estar estrechamente controlados para asegurar los resultados finales de economía calidad y precisión. En particular, la forma de tratar la viruta se ha convertido en un proceso complejo, donde intervienen todos los componentes tecnológicos del mecanizado, para que pueda tener el tamaño y la forma que no perturbe el proceso de trabajo. Si no fuera así se acumularían rápidamente masas de virutas largas y fibrosas en el área de mecanizado que formarían madejas enmarañadas e incontrolables.
La forma que toma la viruta se debe principalmente al material que se está cortando y puede ser tanto dúctil como quebradiza y frágil.
El avance con el que se trabaje y la profundidad de pasada suelen determinar en gran medida la forma de viruta. Cuando no bastan estas variables para controlar la forma de la viruta hay que recurrir a elegir una herramienta que lleve incorporado un rompevirutas eficaz.
Mecanizado en seco y con refrigerante [editar]
Hoy en día el torneado en seco es completamente viable. Hay una tendencia reciente a efectuar los mecanizados en seco siempre que la calidad de la herramienta lo permita.
La inquietud se despertó durante los años 90,cuando estudios realizados en empresas de fabricación de componentes para automoción en Alemania pusieron de relieve el coste elevado de la refrigeración y sobre todo de su reciclado.
Sin embargo, el mecanizado en seco no es adecuado para todas las aplicaciones, especialmente para taladrados, roscados y mandrinados para garantizar la evacuación de las virutas.
Tampoco es recomendable tornear en seco materiales pastosos o demasiado blandos como el aluminio o el acero de bajo contenido en carbono ya que es muy probable que los filos de corte se embozen con el material que cortan,produciendo mal acabado superficial,dispersiones en las medidas de la pieza e incluso rotura de los filos de corte.
En el caso de mecanizar materiales de viruta corta como la fundición gris la taladrina es beneficiosa como agente limpiador,evitando la formación de nubes de polvo toxicas.
La taladrina es imprescindible torneando materiales abrasivos tales como inoxidables,inconells,etc
En el torneado en seco la maquinaria debe estar preparada para absorber sin problemas el calor producido en la acción de corte.
Para evitar sobrecalentamientos de husillos,etc suelen incorporarse circuitos internos de refrigeración por aceite o aire.
Salvo excepciones y a diferencia del fresado el torneado en seco no se ha generalizado pero ha servido para que las empresas se hayan cuestionado usar taladrina solo en las operaciones necesarias y con el caudal necesario.
Es necesario evaluar con cuidado operaciones, materiales, piezas, exigencias de calidad y maquinaria para identificar los beneficios de eliminar el aporte de refrigerante.
Puesta a punto de los tornos [editar]
Para que un torno funcione correctamente y garantice la calidad de sus mecanizados, es necesario que periódicamente se someta a una revisión y puesta a punto donde se ajustarán y verificarán todas sus funciones.
Las tareas más importantes que se realizan en la revisión de los tornos son las siguientes:
Revisión de tornos Nivelación Se refiere a nivelar la bancada y para ello se utilizará un nivel de precisión.
Concentricidad del cabezal Se realiza con un reloj comparador y haciendo girar el plato a mano, se verifica la concentricidad del cabezal y si falla se ajusta y corrige adecuadamente.
Comprobación de redondez de las piezas Se mecaniza un cilindro a un diámetro aproximado de 100 mm y con un reloj comparador de precisión se verifica la redondez del cilindro.
Alineación del eje principal Se fija en el plato un mandril de unos 300 mm de longitud, se monta un reloj en el carro longitudinal y se verifica si el eje está alineado o desviado.
Alineación del contrapunto Se consigue mecanizando un eje de 300 mm sujeto entre puntos y verificando con un micrómetro de precisión si el eje ha salido cilíndrico o tiene conicidad.
Otras funciones como la precisión de los nonios se realizan de forma más esporádica principalmente cuando se estrena la máquina.
Normas de seguridad en el torneado [editar]
Cuando se está trabajando en un torno, hay que observar una serie de requisitos para asegurarse de no tener ningún accidente que pudiese ocasionar cualquier pieza que fuese despedida del plato o la viruta si no sale bien cortada. Para ello la mayoría de tornos tienen una pantalla de protección. Pero también de suma importancia es el prevenir ser atrapado(a) por el movimiento rotacional de la máquina, por ejemplo por la ropa o por el cabello largo. [8]
Normas de seguridad 1 Utilizar equipo de seguridad: gafas de seguridad, caretas, etc..
2 No utilizar ropa holgada o muy suelta. Se recomiendan las mangas cortas.
3 Utilizar ropa de algodón.
4 Utilizar calzado de seguridad.
5 Mantener el lugar siempre limpio.
6 Si se mecanizan piezas pesadas utilizar polipastos adecuados para cargar y descargar las piezas de la máquina.
7 Es preferible llevar el pelo corto. Si es largo no debe estar suelto sino recogido.
8 No vestir joyería, como collares o anillos.
9 Siempre se deben conocer los controles y funcionamiento del torno. Se debe saber como detener su operación.
10 Es muy recomendable trabajar en un área bien iluminada que ayude al operador, pero la iluminación no debe ser excesiva para que no cause demasiado resplandor.
Perfil de los profesionales torneros [editar]
Ante la diversidad de tornos diferentes que existe, también existen diferentes perfiles de los profesionales dedicados a estas máquinas, entre los que se puede establecer la siguiente clasificación:[9]
Programadores de tornos CNC [editar]
Los torno de Control Numérico CNC, exigen en primer lugar de un técnico programador que elabore el programa de ejecución que tiene que realizar el torno para el mecanizado de una determinada pieza. En este caso debe tratarse de un buen conocedor de factores que intervienen en el mecanizado en el torno, y que son los siguientes:
* Prestaciones del torno
* Prestaciones y disponibilidad de herramientas
* Sujeción de las piezas
* Tipo de material a mecanizar y sus características de mecanización
* Uso de refrigerantes
* Cantidad de piezas a mecanizar
* Acabado superficial. Rugosidad
* Tolerancia de mecanización admisible.
Además deberá conocer bien los parámetros tecnológicos del torneado que son:
* Velocidad de corte óptima a que debe realizarse el torneado
* Avance óptimo del mecanizado
* Profundidad de pasada
* Velocidad de giro (RPM) del cabezal
* Sistema de cambio de herramientas.
A todos estos requisitos deben unirse una correcta interpretación de los planos de las piezas y la técnica de programación que utilice de acuerdo con el equipo que tenga el torno.[10]
Preparadores de tornos automáticos y CNC [editar]
En las industrias donde haya instalados varios tornos automáticos de gran producción o tornos de Control Numérico, debe existir un profesional encargado de poner estas máquinas a punto cada vez que se produce un cambio en las piezas que se van a mecanizar porque es una tarea bastante compleja la puesta a punto de un torno automático o de CNC.
Una vez que el torno ha sido preparado para un trabajo determinado, el control posterior del trabajo de la máquina suele encargarse a una persona de menor preparación técnica que sólo debe ocuparse de que la calidad de las piezas mecanizadas se vaya cumpliendo dentro de las calidades de tolerancia y rugosidad exigidas. A veces un operario es capaz de atender a varios tornos automáticos, si éstos tienen automatizados el sistema de alimentación de piezas mediante barras o autómatas.
Torneros de tornos paralelos [editar]
Operario de torno paralelo.
Operario de torno paralelo.
Los torneros tradicionales eran los que atendían a los tornos paralelos. Este oficio exige ciertas cualidades y conocimiento a sus profesionales, entre los que cabe citar:
* una buena destreza en el manejo de los instrumentos de medición, especialmente pie de rey y micrómetro
* conocer las características de mecanizado que tienen los distintos materiales
* conocer bien las prestaciones de la máquina que manejan,
* saber interpretar adecuadamente los planos de las piezas, etc.
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