UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI

CARRERA DE CIENCAS DE LA INGENIERÍA Y APLICADAS

TRABAJO DE TALLERES II

TEMA:

ACADOS SUPERFICIALES LIMADOS , REFRENTADO , CILIDNRADO ,TALADRADO.

DIFRENCIAS Y SEMEJANZAS ENTRE MECANIZADOS MANUALES Y MAQUINADOS.

NOMBRE: RONNIE GUANGA

NIVEL: CUARTO

ESPECIALIDAD: ING. INDUSTRIAL

DOCENTE: ING. MARCELO TELLO

INFORME

Introducción

Dentro del área de la metrología en el ámbito de la Ingeniería, nos encontramos con dos casos extremos del uso de lo aprendido en este curso, estos casos son los acabados superficiales y la acumulación de tolerancia.

En el primer caso se deben tener las habilidades para interpretar, medir y saber la finalidad de los acabados superficiales; dentro de los cuales, el más común y gran parte de nuestro sujeto de estudio es el acabado por maquinado, el cual genera una rugosidad controlada útil en la superficie que tendrá que realizar una función dentro de la finalidad de la pieza. Para poder representar pictóricamente los valores de rugosidad deseados en la superficie de una pieza se utilizan varios parámetros estadísticos, dentro de los cuales podemos encontrar Ra, Rz, Rc y Ry; estos serán el centro de la siguiente investigación en el área de acabado superficial, así como el uso y finalidades de los acabados en el área de ingeniería.

Es evidente que hoy en día no solo basta con la concreción de las medidas de una pieza, sino que se necesita estudiar y normalizar los estados superficiales de la pieza mecanizada, sobre todo para poder establecer los ajustes y las tolerancias de la propia pieza, de ahí que surja la micro geometría que estudia los defectos de la superficie, rugosidades, ondulaciones, etc. producidas en los procesos de mecanizado de las piezas, las cuales perjudican la precisión y exactitud de las medidas, disminuye los ajustes y producen vibraciones en las máquinas.

Al principio había una mala clasificación porque se utilizaban palabras como basta, fina, alisada, para determinar un estado superficial. En 1940 se inició en USA un método que puede permitía relacionar los distintos grados de acabado con las necesidades del montaje y servicio que deben prestar las piezas en base a establecer una serie de requisitos, es decir, hay unas normas superficiales. Y obliga a que una vez determinado el acabado superficial se debe especificar el proceso de mecanizado concreto.

OBEJTIVO GENERAL:

Uso y Aplicaciones del Acabado Superficial dentro de la Ingeniería Industrial. Definirlos conocimientos básicos acerca de los acabados superficiales, así como de la

acumulación de tolerancias. Esto con el objetivo de proporcionar valiosas herramientas de diseño y aplicarlas para obtener productos de gran calidad.

OBEJTIVO ESPECÍFICO:

Analizar las definiciones y desarrollos de rugosidad, medidas generales, simbología, tipos de dimensionamiento de acumulación de tolerancias y por último la importancia que tienen todos estos en la ingeniería.

Por lo que atañe, la rugosidad y la ondulación (perjudicial) se produce por un perfil erróneo de la herramienta o por la falta de rigidez de la pieza o en su sujeción. También se debe indicar el grado de acabado superficial comparándolo con una muestra.

Uso y Aplicación del Acabado Superficial.

El acabado es un proceso de fabricación empleado en la manufactura cuya finalidad es obtener una superficie con características adecuadas para la aplicación particular del producto que se está manufacturando; esto incluye mas no es limitado a la cosmética de producto.

En algunos casos el proceso de acabado puede tener la finalidad adicional de lograr que el producto entre en especificaciones dimensionales.

El aspecto o calidad superficial de una pieza depende del material empleado en su fabricación y del proceso seguido para su terminación. Obviamente la función a realizar por la pieza debe ser la que nos indique su grado de acabado superficial

Los objetivos funcionales a cumplir por una superficie deben ser:

Protectores

Decorativos

Tecnológicos (Disminución o aumento del rozamiento, Resistencia al desgaste, etc.)

Para dar satisfacción a estos aspectos funcionales llegábamos a la conclusión de la necesidad de introducir tolerancias en el diseño que nos permitieran establecer los límites de aceptación o rechazo de una pieza fabricada. Pues bien, igual sucede con el mecanizado de superficies, pudiendo diferenciar dos tipos de irregularidades:

1.Rugosidades. Provocadas por las huellas de las herramientas que fabricaron la pieza.

2.Ondulaciones. Procedentes de holguras y desajustes en las máquinas-herramienta que fabricaron la pieza .

En la actualidad, los acabados se entienden como una etapa de manufactura de primera línea, considerando los requerimientos actuales de los productos. Estos requerimientos pueden ser:

Estética: Tiene gran impacto psicológico en la calidad del producto.

Liberación o introducción de esfuerzos mecánicos: las superficies manufacturadas pueden presentar esfuerzos debido a procesos de arranque de viruta. Los acabados con remoción de material pueden eliminar estos esfuerzos.

Eliminar puntos de iniciación de fracturas y aumentar la resistencia a la fatiga.

Nivel de limpieza y esterilidad: Una superficie sin irregularidades es poco propicia para albergar suciedad, contaminantes o colonias de bacterias.

Propiedades mecánicas de su superficie

Protección contra la corrosión

Rugosidad

Tolerancias dimensionales de alta precisión

Pues bien, cuando se habla del mecanizado de una superficie podemos identificar dos tipos de irregularidades:

1. Rugosidades. Provocadas por las huellas de las herramientas que fabricaron la pieza.

2. Ondulaciones. Procedentes de holguras y desajustes en las máquinas-herramienta que fabricaron la pieza.

Normalmente la coincidencia de ambas irregularidades dan lugar a los perfiles mostrados en la figura A (Aguilar 1999).

Figura A. Tipos de irregularidades superficiales.

Desde el punto de vista funcional tenemos las siguientes definiciones:

a) Superficie funcional. El término se refiere al tipo de superficies que presentan contacto directo y dinámico con otras, es decir, que van a experimentar movimientos relativos de rotación o traslación respecto a superficies de otro u otros elementos. Debido a su trabajo, necesitan de un acabado superficial muy fino para evitar pérdidas importantes de energía y calentamiento por rozamiento.

b) Superficie de apoyo. Son superficies que mantienen un contacto estético, y por tanto sin rozamiento dinámico, con otras, por lo que no necesitaron un acabado demasiado fino.

c) Superficie libre. Se refiere a aquellas superficies que no van a presentar contacto alguno con otras, por lo que podremos especificar un acabado basto, siempre que éste sea regular. En este caso priman generalmente condicionantes estéticos a los meramente funcionales.

(Ver figura B.)

FIGURA B. Clasificación de superficies según su función.

Los acabados superficiales se pueden clasificar según su naturaleza.

Figura C. clasificación de los acabados superficiales. Fuente: Nerey 2008

Nota: Debido a que los tipos de acabado son muchos y variados, solo se presentaran algunos en este trabajo. Consulte las referencias para una mayor información de ellos.

Procesos de manufactura

Los procesos de manufactura son variados y diferentes dependiendo de las exigencias del diseño y la funcionalidad de las piezas. Una diferenciación de los procesos podría hacerse de la siguiente manera: procesos con arranque de material, procesos sin arranque de material, tratamientos térmicos, recubrimientos o revestimientos y procesos de fabricación, o acabado superficial, especiales.

Moleteado.

Operación consistente en tallar sobre una parte de una pieza una serie de estrías que la hacen más rugosa. Se usa para asegurar el agarre del mango o empuñadura de una pieza o herramienta. El moleteado se consigue con una herramienta denominada moleta, de material más duro que la pieza a grabar, que se presiona sobre la zona a moletear. La forma del moleteado puede ser recta (paralela a las generatrices del cilindro; figura F.), oblicua (líneas helicoidales) o cruzada (líneas helicoidales de paso contrario; figura F.).

Simbología de acabados

En su investigación, Flores Paye puntualiza que un dibujo técnico es el plano de una pieza elaborado como instrumento de comunicación y debe:

1. Ser completo.- Contener todos los requisitos de la pieza y proteger su funcionalidad.

2. Ser funcional.- Las dimensiones en el dibujo deben mostrar y asegurar que la pieza va a funcionar como se planeó.

3. Especificar la tolerancia máxima.- Es aquella tolerancia que permite el funcionamiento de la pieza. Entre más cerrada es la tolerancia mayor será la dificultad para fabricarla. Con tolerancias más amplias la pieza será más fácil de trabajar y más económica también.

4. Ser claro.- El dibujo debe ser comprendido de la misma forma, por todas las personas, en todas las actividades del proceso y más aún en todos los idiomas, con una sola interpretación, sin confusiones.

Pues bien, el plano de una pieza no podría está completo sin las indicaciones pertinentes de acabado que la pieza requiere para su óptimo desempeño. Así como existen símbolos para indicar tolerancias geométricas, también existen símbolos para determinar los tipos de acabado de una pieza. Algunos de estos símbolos son los siguientes:

Figura H. Símbolos básicos de acabados superficiales.

Cuando se indica una rugosidad superficial en un dibujo se hace mediante valores numéricos o bien con clasificaciones, ya sea para indicar la rugosidad máxima tolerable o bien un rango de rugosidades mínima y máxima. Cuando no se cuenta con unidades se supone que las unidades son micrómetros.

Cuando es necesario especificar un una característica especial o adicional se hace mediante una línea horizontal a partir del trazo más largo del símbolo.

También podemos indicar un tratamiento superficial en una zona determinada mediante una línea gruesa trazo-punto. Si fuera necesario realizar un mecanizado mediante arranque de viruta para después aplicar un revestimiento superficial de niquelado, se especificaría tal y como aparece en la figura J.

Otras indicaciones pueden ser las siguientes:

Indicación de la longitud básica. Dicha longitud ser Seleccionada sobre la serie dada por la norma UNE 82-301 (ISO/R 468).

Indicación de sobre medida para mecanizado. Las unidades en las que viene dada esta sobre medida serán las mismas que las usadas en la acotación, normalmente milímetros.

Dirección de las estrías de mecanizado sobre la superficie. Si fuera necesario indicar la dirección de las estrías originadas por el mecanizado, dada por la dirección predominante de las irregularidades superficiales, se especificaran los símbolos correspondientes.

Figura L. Símbolos para la especificación de la dirección de las estrías de mecanizado.

a) Estrías paralelas al plano de proyección de la vista sobre la que se aplica el símbolo.

b) Estrías perpendiculares al plano de proyección de la vista sobre la que se aplica el símbolo.

c) Estrías cruzadas según dos direcciones oblicuas en relación al plano de proyección de la vista sobre la que se aplica el símbolo.

d) Estrías multidireccionales.

e) Estrías concéntricas respecto al centro de la superficie mecanizada.

f) Estrías con forma radial respecto al centro de la superficie mecanizada.

En la figura siguiente se puede ver la disposición de todas las indicaciones sobre estados superficiales en relación con el símbolo básico.

Usos y aplicaciones

Existen varios tipos de acabado superficial que pueden que se pueden ver en la siguiente tabla y los distintos tipos de materiales a los cuales pueden ser aplicados.

Tabla B. Aplicaciones generales de los estados superficiales.

ACABADOS SUPERFICIALES

Superficie

Una superficie es aquello que tiene contacto como un barreno que al sujetarse con un objeto tal como una pieza manufacturada. El diseñador especifica las

dimensiones de la pieza, relacionando las distintas superficies una con la otra. Estas superficies nominales representan el contorno relacionado con la superficie de la pieza, y están definidas por las líneas en el plano de ingeniería. Las superficies nominales aparecen como líneas absolutamente rectas, círculos ideales, agujeros redondos, y otras aristas y superficies que son perfectas en su geometría. Las superficies reales de una pieza manufacturada están determinadas por el proceso utilizado para fabricarla. La variedad de procesos disponibles en la manufactura da como resultado variaciones amplias de las características de la superficie, y es importante para los ingenieros entender la tecnología de las superficies.

Las superficies tienen importancia tecnológica y comercial por varias razones, diferentes para distintas aplicaciones de los productos:

1) razones estéticas, las superficies que son tersas y sin marcas y manchas es más probable que causen una impresión favorable en el consumidor.

2) Las superficies afectan la seguridad.

3) La fricción y el uso dependen de las características de las superficies.

4) Las superficies afectan las propiedades mecánicas y físicas; por ejemplo, los defectos de las superficies pueden ser puntos de concentración de esfuerzos.

5) El ensamblaje de las piezas se ve afectado por sus superficies; por ejemplo, la resistencia de las juntas unidas con adhesivos se incrementa si las superficies tienen poca rugosidad.

6) Las superficies suaves constituyen contactos eléctricos mejores.

La tecnología de superficies tiene que ver con:

1) la definición de las características de una superficie

2) la textura de la superficie

3) la integridad de la superficie

4) la relación entre los procesos de manufactura y las características de la superficie resultante.

Superficie real: Superficie que limita el cuerpo y lo separa del medio que lo separa.

Superficie geométrica: Superficie ideal cuya forma está especificada por el dibujo y/o todo documento técnico

Superficie de referencia. Superficie a partir de la cual se determinan los parámetros de rugosidad.

Tiene la forma de la superficie geométrica. Se puede calcular por el método de mínimos cuadrados.

Perfil real: es la intersección de la superficie real con un plano normal.

Acabado

Es un proceso de fabricación empleado en la manufactura cuya finalidad es obtener una superficie con características adecuadas para la aplicación particular del producto que se está manufacturando; esto incluye mas no es limitado a la cosmética de producto. En algunos casos el proceso de acabado puede tener la finalidad adicional de lograr que el producto entre en especificaciones dimensionales.

Antiguamente, el acabado se comprendía solamente como un proceso secundario en un sentido literal, ya que en la mayoría de los casos sólo tenía que ver con la apariencia del objeto u artesanía en cuestión, idea que en muchos casos persiste y se incluye en la estética y cosmética del producto.

En la actualidad, los acabados se entienden como una etapa de manufactura de primera línea, considerando los requerimientos actuales de los productos. Estos requerimientos pueden ser:

Estética: el más obvio, que tiene un gran impacto sicológico en el usuario respecto a la calidad del producto.

Liberación o introducción de esfuerzos mecánicos: las superficies manufacturadas pueden presentar esfuerzos debido a procesos de arranque de viruta, en donde la superficie se encuentra deformada y endurecida por la deformación plástica a causa de las herramientas de corte, causando esfuerzos en la zona superficial que pueden reducir la resistencia o inclusive fragilizar el material. Los acabados con remoción de material pueden eliminar estos esfuerzos.

Eliminar puntos de iniciación de fracturas y aumentar la resistencia a la fatiga: una operación de acabado puede eliminar micro fisuras en la superficie.

Nivel de limpieza y esterilidad. Una superficie sin irregularidades es poco propicia para albergar suciedad, contaminantes o colonias de bacterias.

Propiedades mecánicas de su superficie

Protección contra la corrosión

Rugosidad

Tolerancias dimensionales de alta precisión.

Características de las superficies

Una vista microscópica de la superficie de una pieza revela sus irregularidades e imperfecciones. Los rasgos de una superficie común se ilustran en la sección transversal magnificada de la superficie de una pieza metálica. Ver figura 1.1. Aunque aquí el análisis se concentra en las superficies metálicas, los comentarios vertidos aquí se aplican a las cerámicas y polímeros, con

modificaciones debidas a las diferencias en la estructura de estos materiales. El cuerpo de la pieza, conocida como sustrato, tiene una estructura granular que depende del procesamiento previo del metal; por ejemplo, la estructura del sustrato del metal se ve afectada por su composición química, el proceso de fundición que se usó originalmente para el metal, y cualesquiera operaciones de deformación y tratamientos térmicos llevados a cabo sobre el material de fundición.

El exterior de la pieza es una superficie cuya topografía es todo menos recta y tersa.

En la sección transversal magnificada, la superficie tiene rugosidad, ondulaciones y defectos. Aunque aquí no se observan, también tiene un patrón o dirección que resulta del proceso mecánico que la produjo. Todos estos rasgos geométricos quedan incluidos en el término textura de la superficie.

Justo por debajo de la superficie se encuentra una capa de metal cuya estructura difiere de la del sus trato. Se denomina capa alterada, y es una manifestación de las acciones que se mencionaron al hablar de la superficie, durante la creación de ésta y etapas posteriores. Los procesos de manufactura involucran energía, por lo general en cantidades importantes, que opera sobre la pieza, contra su superficie. La capa alterada puede resultar del endurecimiento por trabajo (energía mecánica), calor (energía térmica), tratamiento químico, o incluso energía eléctrica. El metal de esta capa resulta afectado por 1ft aplicación de energía, y su micro estructura se altera en consecuencia. Esta capa alterada cae dentro del alcance de la integridad de la superficie, que tiene que ver con la definición, la especificación y el control de las capas de la superficie de un material (metales, los más comunes), en la manufactura y el desempeño posterior en el uso. El alcance de la integridad de la superficie por lo general se interpreta para incluir la textura de la superficie, así como la capa alterada ubicada bajo ella.

Además, la mayoría de las superficies metálicas están cubiertas por una capa de óxido, si se da el tiempo suficiente para que se forme después del procesamiento. El aluminio forma en su superficie una capa delgada, densa y dura de Al2O3 (que sirve para proteger al sustrato de la corrosión), y el fierro forma óxidos de varias composiciones químicas sobre su superficie (el óxido, que virtualmente no da ninguna protección). También es probable que en la superficie de la pieza haya humedad, mugre, aceite, gases adsorbidos, y otros contaminantes.

fig. 1.1 Sección transversal de una superficie metálica común.

Textura de las superficies

La textura de la superficie consiste en las desviaciones repetitivas o aleatorias de la superficie nominal de un objeto; la definen cuatro características: rugosidad, ondulación, orientación y defectos o fallas, como se observa en la figura 1.2

fig. 1.2 Rasgos de la textura de una superficie.

La rugosidad se refiere a las desviaciones pequeñas, espaciadas finamente, de la superficie nominal y que están determinadas por las características del material y el proceso que formó la superficie.

La ondulación se define como las desviaciones de espaciamiento mucho mayor; ocurren debido a la deflexión del trabajo, vibraciones, tratamiento térmicas, y factores similares. La rugosidad está sobre impuesta a la ondulación.

La orientación es la dirección predominante o patrón de la textura de la superficie. Está determinada por el método de manufactura utilizado para crear a la superficie, por lo general a partir de la acción de una herramienta de corte. En la figura 1.3 se ilustran la mayoría de las orientaciones posibles que puede haber en una superficie, junto con el símbolo que utiliza el diseñador para especificarlas.

Fig. 1.3 Orientaciones posibles de una superficie.

Los defectos son irregularidades que ocurren en forma ocasional en la superficie; incluyen: grietas, ralladuras, inclusiones y otros defectos similares. Aunque algunos de los defectos se relacionan con la textura de la superficie también afectan su integridad.

Rugosidad de la Superficie

La rugosidad de una superficie es una característica mensurable, con base en las desviaciones de la rugosidad según se definió antes. El acabado de la superficie es un término más subjetivo que denota la suavidad y calidad general de una superficie. En el habla popular, es frecuente utilizar el acabado superficial o de la superficie como sinónimo de su rugosidad. La calidad de la rugosidad superficial se maneja por las siguientes normas: UNE 82301:1986 Rugosidad superficial. Parámetros, sus valores y las reglas generales para la determinación de las especificaciones (ISO 468: 1982), UNE-EN ISO 4287:1998 Especificación geométrica de productos (GPS). Calidad superficial: Método del perfil. Términos, definiciones y parámetros del estado superficial (ISO 4287:1997), y UNE 1037:1983. Indicaciones de los estados superficiales en los dibujos (ISO 1302: 1978)La medida que se emplea más comúnmente para la textura de una superficie, es su rugosidad. Respecto a la figura 1.4, la rugosidad de la superficie se define como el promedio de las desviaciones verticales a partir de la superficie nominal, en una longitud especificada de la superficie. Por lo general se utiliza un promedio aritmético (AA), con base en los valores absolutos de las desviaciones, y este valor de la rugosidad se conoce con el nombre de rugosidad promedio.

Fig. 1.4 Desviaciones de la superficie nominal.

En forma de ecuación es:

Donde R =media aritmética de la rugosidad, m (in); y es la desviación vertical a partir de la superficie nominal (convertida a valor absoluto), m (in); y Lm es la distancia especificada en la que se miden las desviaciones de la superficie. Quizá sea más fácil de entender una aproximación de la ecuación (5.1), dada por Donde Ra tiene el mismo significado que antes; yi son las desviaciones verticales convertidas a valor absoluto e identificadas por el subíndice i, m (in) y n es el número de desviaciones incluidas en Lm. Se ha dicho que las unidades en estas ecuaciones son m (in). Éstas son las unidades de uso más común para expresar la rugosidad de una superficie.

Hoy día, el AA es el método de promedios que se emplea más para expresar la rugosidad de una superficie. Una alternativa, que en ocasiones se utiliza en Estados Unidos, es el promedio según la raíz media cuadrática (RMS), que es la raíz cuadrada de la media de las desviaciones elevadas al cuadrado sobre la longitud de medición. Los valores RMS de la rugosidad de la superficie casi siempre serán mayores que los AA, debido a que las desviaciones grandes pesan más en los cálculos del valor RMS.

La rugosidad de la superficie tiene la misma clase de deficiencias que cualquier medida que se use para evaluar un atributo físico complejo. Por ejemplo, falla para tomar en cuenta las orientaciones del patrón superficial; así, la rugosidad de la superficie varía en forma significativa, en función de la dirección en que se mida.

Otra deficiencia es que la ondulación queda incluida en el cálculo de Ra. Para evitar este problema se emplea un parámetro denominado longitud de corte, que se usa como un filtro que separa la ondulación de una superficie medida de las desviaciones de la rugosidad. En realidad, la longitud

de corte es una distancia muestral a lo largo de la superficie. Una distancia muestral más corta que el ancho de la ondulación eliminará las desviaciones verticales asociadas con ésta y sólo incluirá aquellas que se relacionan con la rugosidad. En la práctica, la longitud de corte más común es 0.8 mm (0.030 in). La longitud de medición Lm, se establece normalmente como de cinco veces la longitud de corte.

Las limitaciones de la rugosidad de la superficie han motivado la creación de medidas adicionales que describan en forma más completa la topografía de una superficie dada. Estas mediciones incluyen salidas gráficas tridimensionales de la superficie, como se describe en la referencia.

Medición de la Rugosidad

Comparadores viso táctiles

Fig. 1.5

Elementos para evaluar el acabado superficial de piezas por comparación visual y táctil con superficies de diferentes acabados obtenidas por el mismo proceso de fabricación.

Rugosímetro de palpador mecánico

Fig. 1.6

Instrumento para la medida de la calidad superficial basado en la amplificación eléctrica de la señal generada por un palpador que traduce las irregularidades del perfil de la sección de la pieza.

Fig. 1.7 Rugosímetro

Símbolos para la textura de la superficie

Los diseñadores especifican la textura de la superficie en un plano de ingeniería, por medio de símbolos como los que se ven en la figura 1.8, 1.9, 1.10 y 1.11. El símbolo que designa los parámetros de la textura de una superficie es una marca de revisión (se parece al símbolo de la raíz cuadrada), con acotaciones para la rugosidad promedio, ondulación, corte, orientaciones y espaciamiento máximo de la rugosidad. Los símbolos para las orientaciones están tomados de la figura 1.3.

Fig. 1.8 Símbolos para la textura de la superficie en los planos de ingeniería: a) el símbolo, y b) símbolo con leyendas de identificación. Los valores de R, están dados en micro pulgadas; las unidades para otras mediciones se dan en pulgadas. Los diseñadores no siempre especifican todos los parámetros en los planos de ingeniería.

Fig. 1.9 símbolos sin indicaciones.

Fig. 1.10 Símbolos con indicación del criterio principal de la rugosidad, (Ra).

Fig. 1.11 Símbolos con indicaciones complementarias.

Indicaciones en los dibujos

Los símbolos y las indicaciones deben orientarse de tal forma que se puedan leer desde la base o desde la derecha del dibujo. Si no pudiera colocarse de esta forma y el símbolo no llevara ninguna indicación, salvo la rugosidad, puede representarse en cualquier posición, excepto la indicación de la rugosidad que debe tener la orientación correcta (ver figura 1.12).

Fig. 1.12

Si el estado superficial fuera igual para todas las superficies debe indicarse con una nota cerca del dibujo y del cajetín a continuación de la marca de la pieza como se muestra en la figura 1.13.

Clases de Rugosidad

Procesos de fabricación

Procesos para mecanizado del material

La fabricación de piezas mediante arranque de viruta o material se consigue a partir del mecanizado de su superficie, lo que puede realizarse por varios procedimientos, entre ellos:

A) Fresado.

Arranque de viruta mediante la acción de una herramienta con dientes de filos cortantes, denominada fresa, que gira alrededor de su eje, pudiendo actual tangencial o frontalmente respecto a la superficie mecanizada (Figura 1.14).

Fig. 1.14 Fresado tangencial y frontal.

B) Torneado.

Se denomina así al procedimiento de fabricación para el que se emplea la máquina–herramienta considerada como fundamental, el torno. Con ella se pueden realizar múltiples operaciones, aunque la más importante es el torneado o fabricación de piezas de revolución (Figura 1.15).

Fig. 1.15 Esquema de un torno.

C) Taladrado.

Consiste en la perforación de una pieza, parcial (taladro ciego) o totalmente (taladro pasante), mediante una herramienta llamada broca. La broca gira alrededor de su eje de revolución a la vez que se desplaza en la dirección del mismo.

D) Aserrado.

Procedimiento de fabricación que consta de una herramienta de acero denominada sierra, dotada de un movimiento alternativo longitudinal, con la cual se consigue cortar chapas y planchas. También se puede realizar este tipo de cortes con un soplete oxiacetilénico.

Por otra parte, los procedimientos de fabricación sin arranque de viruta tienen la particularidad de que moldean o forjan el material sin arrancar parte del mismo. Entre estos procedimientos de fabricación podemos destacar:

A) Fundición.

Consiste en rellenar un molde o modelo negativo de la pieza a fabricar con metal fundido. Una vez enfriado el metal se procede al desmoldeo para obtener la pieza deseada. Según el tipo de molde utilizado diferenciamos el moldeo en arena, moldeo en molde metálico o coquilla (fundición mediante inyección de metal fundido a presiones de 25–50 atmósferas), y moldeo a la cera o resina perdida.

B) Forja.

Consiste en la conformación de la pieza mediante golpes o prensado, calentándola previamente para facilitar la operación. Dentro de la forja podemos diferenciar:

— Forja manual o libre. Conformación de la pieza a través de mazo y yunque.

— Forja en estampa. Consiste en utilizar una prensa que consta de estampa y contra estampa. La estampa o matriz, que actúa como yunque, contiene el vaciado correspondiente a la forma de la pieza, mientras la contra estampa o martillete, que actúa como mazo, golpea la estampa,

prensando el material previamente calentado para mejorar su fluidez, de forma que éste rellena el vaciado de la matriz.

C) Laminado.

Se emplea en la obtención de perfiles laminados de gran longitud en relación a su sección transversal.

Por ejemplo, es muy utilizado en la fabricación de perfiles resistentes de construcciones agroindustriales metálicas (perfiles IPN, UPN, etc.). La laminadora es una máquina que consta de dos árboles horizontales y paralelos en los que se acoplan sendos cilindros simétricos que dejan una zona libre con la forma requerida por el perfil. Generalmente el proceso precisa de varias pasadas por diferentes trenes de laminado, de forma que se logre una transición gradual de la pieza en basto al perfil de diseño.

D) Extrusionado

Operación consistente en obligar a pasar por un orificio de forma predeterminada a un material o metal en estado fluido.

La indicación en los dibujos técnicos de la rugosidad superficial de diseño se lleva a cabo mediante la asignación del valor numérico de máxima rugosidad tolerada (Figura 9.8). Si no se disponen unidades se supone que dicho valor se expresa en micrómetros.

Procesos de fabricación especiales

En algunas ocasiones es necesario especificar algunas características o exigencias adicionales para la ejecución de una determinada superficie. Estas características deben consignarse sobre un trazo horizontal dispuesto a partir del trazo más largo del símbolo básico

a) Procesos de fabricación o acabado superficial especiales.

Rectificado. Operación cuyo objetivo es conseguir un excelente acabado superficial. Aunque puede realizarse con fresa o torno, el mejor grado de calidad se consigue con la herramienta

denominada muela, constituida por granos de material abrasivo cementados con una substancia cerámica.

Bruñido. Su objeto es obtener una superficie con una rugosidad muy pequeña. Generalmente se emplea en el acabado de piezas de precisión, realizando el afinado mediante una muela recubierta de piel.

Rasqueteado. Es una operación realizada de forma manual con una herramienta llamada rasquete, que sirve para alisar y mejorar la calidad de dos superficies funcionales que van a estar en contacto.

Moleteado. Operación consistente en tallar sobre una parte de una pieza una serie de estrías que la hacen más rugosa. Se usa para asegurar el agarre del mango o empuñadura de una pieza o herramienta.

El moleteado se consigue con una herramienta denominada moleta, de material más duro que la pieza a grabar, que se presiona sobre la zona a moletear. La forma del moleteado puede ser recta (paralela a las generatrices del cilindro; figura 1.17), oblicua (líneas helicoidales) o cruzada (líneas helicoidales de paso contrario; figura 1.17).

Fig. 1.17. Aplicación de moleteados cruzados y rectos.

Limado. Rebaje de una superficie practicado con una herramienta llamada lima.

Escariado. Operación realizada con un escariador cuyo objetivo es la mejora de la calidad superficial de taladros cilíndricos.

b) Tratamientos térmicos.

Son operaciones de acabado superficial cuyo objetivo primordial es generalmente aumentar la dureza del material y resistencia al desgaste, facilitar su mecanizado y/o conferirle algunas propiedades específicas.

Templado. Fuerte calentamiento de una pieza de acero, seguido de un enfriamiento. La temperatura alcanzada y la rapidez del enfriamiento dependen de la calidad del acero y de la dureza perseguida.

Revenido. Tratamiento térmico posterior al templado que intenta limitar la presencia de grietas debidas al enfriamiento rápido. Suele dar una mayor tenacidad al acero. Las operaciones de templado y revenido son práctica habitual en la fabricación de herramientas de acero.

Recocido. Consiste en elevar la temperatura del hierro o del acero para continuar con un enfriamiento lento. Facilita el posterior mecanizado de la pieza.

Cementado. Operación compleja basada en un tratamiento térmico del hierro o del acero para añadirle alguna substancia que mejore básicamente su dureza. Un ejemplo podría ser la aplicación de un cemento carburante.

c) Recubrimientos o revestimientos.

Se emplean para proteger al material de la pieza de agentes externos agresivos, mejorando su resistencia al desgaste y corrosión. También pueden tener como objetivo la capacitación de la pieza para ciertas funciones específicas, por ejemplo la de aislamiento eléctrico. Según el material con el que se recubra la superficie podemos hablar de niquelado (Ni), cromado (Cr), estañado (Sn), etc. En estos casos la operación de revestimiento consiste en un galvanizado mediante baño electrolítico. El esmaltado, cuyo objetivo fundamental es la protección y mejora de la estética de una pieza, se consigue mediante la aplicación de una capa de esmalte y su posterior vitrificación en horno.

Moleteado

El moleteado es una operación de realizar sobre la superficie exterior unas estrías que impidan el deslizamiento, se realiza sin arranque de viruta con la ayuda de unos rodillos, llamados moletas, aplicadas tangencialmente a gran presión.

La norma DIN 82 especifica diferentes formas de moleteado, en función de la disposición del relieve y a la dirección de las estrías del moleteado. Cada una de estas formas, con sus variantes respectivas, recibe un símbolo literal (ver figura 1.18).

Fig. 1.18

La indicación de un moleteado se indica con el signo general de acabado superficial, añadiendo la especificación de sus características sobre un trazo horizontal, la cual incluirá: forma, paso, ángulo y norma.

Los moleteados se representan utilizando el patrón de sombreado correspondiente con línea continua de trazo fino. Si la superficie moleteada se refiere a una parte limitada de la pieza, ésta deberá acotarse.

Diámetro nominal es el indicado en el plano y corresponde con la dimensión resultante después de realizar el moleteado.

El paso es la distancia entre los vértices de dos relieves consecutivos. Los pasos normalizados son: 0.5-0.6-0.8-1-1.2-1.6 mm.

Angulo del perfil es el ángulo que forman los flancos de un relieve. Los valores normalizados son 90° y 105°

Fig. 1.19

Algunas aplicaciones de los estados superficiales

Diferencias entre datos de Rugosidad

Entendemos por rugosidad de una superficie la huella que se produce en la misma como consecuencia de los procesos de mecanización a los que se ha sometido. Por lo tanto, la rugosidad está relacionada con el procedimiento de trabajo empleado de tal forma que este se elige en función de la calidad superficial que se desee obtener.

Figura 1.- Perfil amplificado de una superficie rugosa.

Línea media (Lm).- Línea imaginaria trazada de tal forma que el área de las crestas (salientes) sea igual a las de los valles (entrantes) y que corresponde al perfil medio.

Línea envolvente (Le).- Línea imaginaria que pasa por los puntos más prominentes de las crestas y se corresponde con el perfil de referencia.

Línea de fondo (Lf).- Línea imaginaria que pasa por los puntos más profundo de los valles y corresponde al perfil de base.

Profundidad de aspereza (Rt) o (Rmax).- Altura máxima de las irregularidades que se presenta en la longitud base o tramo de referencia, o bien, la diferencia entre el punto de cota más alta y el de la cota más baja o también distancia de Le y Lf a la línea media y tangentes al perfil en los puntos más alto y más bajo de la longitud básica.

Rugosidad media aritmética (Ra).-Medida aritmética de las desviaciones respecto a la línea media del perfil. Este valor de rugosidad es el valor práctico que suele utilizarse.

Rugosidad media (Rs).- Medida geométrica de las distancias del perfil de rugosidad R respecto a la línea media, en la longitud Lm.

Máxima rugosidad (Rt).- O altura máxima, distancia vertical existente entre el punto más alto y el más bajo, es decir, entre la cresta más elevada y el valle más profundo.

Altura media (Rp).- También llamada profundidad de alisadura. Distancia entre la cresta más elevada y la línea central.

Paso medio (Ar).- Valor medio de los pasos entre oscilaciones consecutivas.

Profundidad media sobre diez puntos (Rz).- valor medio de las diferencias entre los cinco picos más elevados y los cinco valles más profundos. [4]

Altura máxima del perfil (Ry).- Distancia entre el pico de cresta más alto y el fondo del valle más profundo dentro de la longitud básica.

Altura media de las irregularidades del perfil (Rc).-Es la suma de los valores medios de las alturas

de las crestas y de las profundidades de los valles, dentro de la longitud básica.

Movimientos de corte

En el proceso de mecanizado por arranque de material intervienen dos movimientos:

Movimiento principal: es el responsable de la eliminación del material.

Movimiento de avance: es el responsable del arranque continuo del material, marcando la trayectoria que debe seguir la herramienta en tal fin.

Cada uno de estos dos movimientos lo puede tener la pieza o la herramienta según el tipo de mecanizado.

Mecanizado manual

Es el realizado por una persona con herramientas exclusivamente manuales: sierra, lima, cincel, buril; en estos casos el operario maquina la pieza utilizando alguna de estas herramientas, empleando para ello su destreza y fuerza.

Mecanizado con máquina-herramienta

Barra de aluminio mecanizada

Véase también: herramienta de corte

El mecanizado se hace mediante una máquina herramienta, manual, semiautomática o automática, pero el esfuerzo de mecanizado es realizado por un equipo mecánico, con los motores y mecanismos necesarios. Las máquinas herramientas de mecanizado clásicas son:Taladro: La pieza es fijada sobre la mesa del taladro, la herramienta, llamada broca, realiza el movimiento de corte giratorio y de avance lineal, realizando el mecanizado de un agujero o taladro teóricamente del mismo diámetro que la broca y de la profundidad deseada.

Limadora: esta máquina herramienta realiza el mecanizado con una cuchilla montada sobre el porta herramientas del carnero, que realiza un movimiento lineal de corte, sobre una pieza fijada la mesa, que tiene el movimiento de avance perpendicular al movimiento de corte.

Mortajadora : máquina que arranca material linealmente del interior de un agujero. El movimiento de corte lo efectúa la herramienta y el de avance la mesa donde se monta la pieza a mecanizar.

Cepilladora: de mayor tamaño que la limadora, tiene una mesa deslizante sobre la que se fija la pieza y que realiza el movimiento de corte deslizándose longitudinalmente, la cuchilla montada sobre un puente sobre la mesa se desplaza transversalmente en el movimiento de avance.

Brochadora : Máquina en la que el movimiento de corte lo realiza una herramienta brocha de múltiples filos progresivos que van arrancando material de la pieza con un movimiento lineal.

Torno: el torno es la máquina herramienta de mecanizado más difundida, éstas son en la industria las de uso más general, la pieza se fija en el plato del torno, que realiza el movimiento de corte girando sobre su eje, la cuchilla realiza el movimiento de avance eliminando el material en los sitios precisos.

Fresadora: en la fresadora el movimiento de corte lo tiene la herramienta; que se denomina fresa, girando sobre su eje, el movimiento de avance lo tiene la pieza, fijada sobre la mesa de la fresadora que realiza este movimiento. Es junto al torno la máquina herramienta más universal y versátil.

Desde hace ya tiempo, la informática aplicada a la automatización industrial, ha hecho que la máquina-herramienta evolucione hacia el control numérico. Así pues hablamos de centros de mecanizado de 5 ejes y tornos multifunción, que permiten obtener una pieza compleja, totalmente terminada, partiendo de un tocho o de una barra de metal y todo ello en un único amarre.

Estas máquinas con control numérico, ofrecen versatilidad, altas capacidades de producción y preparación, ofreciendo altísima precisión del orden de micras.

Economía del mecanizado

Gráfico aproximado en escalas logarítmicas del coste del mecanizado en función del número de piezas por mecanizar por lote.

Máquinas tradicionales. Máquinas de control numérico. Máquinas especiales o de transferencia (transfert).

Los costes de producción de una serie de piezas en una máquina-herramienta se dividen en unos costes fijos y unos costes por unidad de producción.

C (n) = C_f (n) + c_o * n

Donde C (n) es el coste de producción de una serie de n piezas, Cf (n) es el coste no productivo del proceso para n piezas, co es el coste unitario de operación y n es el número de piezas producido. El valor de estas variables depende del número de piezas de la serie.

Atendiendo a los tiempos del proceso, el coste de producción puede analizarse mediante la siguiente expresión:

C = C_h * t_{np} + C_h * t_{op} + \left ( C_f + C_h * t_{rf} \right ) * \left ( {t_m \over T} \right )

donde Ch es el coste horario, incluyendo el coste de la mano de obra directa, amortización de instalaciones, mantenimiento, etc; tnp es el tiempo no productivo, que incluye los tiempos de preparación de la máquina (tiempo de fase); top es el tiempo de operación, Cf es el coste de los filos de corte, que es el coste de las plaquitas en caso de utilizar plaquitas intercambiables, o el coste de toda la herramienta en el caso de herramientas enterizas; trf es el tiempo de reposición de los filos de corte; tm es el tiempo de maquinado, es decir, el tiempo durante el cual la herramienta está cortando; y T es la duración o tiempo de vida de la herramienta.El coste horario será mayor cuanto mayor sea el coste de amortización de la máquina y la cualificación de la mano de obra. Los procesos que utilizan máquinas-herramienta de control numérico tienen un coste horario superior a los procesos que utilizan máquinas convencionales, pero inferior a los procesos que utilizan máquinas especiales, como las máquinas de transferencia (transfert). En el mismo sentido, los tiempos de preparación para un lote son mayores en una máquina de control numérico que en una máquina convencional, pues se necesita preparar la programación de control numérico de las operaciones del proceso. Los tiempos de operación son menores en una máquina de control numérico que en una máquina convencional, por lo cual, a partir de cierto número de piezas en un lote, el maquinado es más económico utilizando el control numérico. Sin embargo, para lotes grandes, el proceso es más económico utilizando máquinas especiales, como las máquinas de transferencia.

CONCEPTOS BASICOS ENTRE MECANIZADO MANUAL Y MAQUINADO

El Mecanizado es el conjunto de operaciones que partiendo de una pieza en bruto (tocho), y eliminando o arrancando parte del material que la compone se obtiene una pieza de la forma y dimensiones deseadas. Por lo tanto, en este tipo de proceso, por definición, no se produce aporte de material, ni se le da forma por doblado, ni estiramiento.

El mecanizado manual es (hombre –herramienta)

Son los realizados por una persona con herramientas exclusivamente manuales, serrado, limado, cincelado, burilado, en estos casos un operario un ajustador, burilista o artesano mecaniza una pieza con las herramientas indicadas, y el esfuerzo manual.

Mecanizado con máquina herramienta ES (hombre- máquina)

El mecanizado se hace mediante una máquina herramienta, manual, semiautomática o automática, pero el esfuerzo de mecanizado es realizado por un equipo mecánico, con los motores y mecanismos necesarios.

Las maquinas herramientas de mecanizado clásicas son:

Taladro: La pieza es fijada sobre la mesa del taladro, la herramienta, llamada broca, realiza el movimiento de corte giratorio y de avance lineal, realizando el mecanizado de un agujero o taladro del mismo diámetro que la broca y de la profundidad deseada.

Cepillo de carnero: Esta máquina herramienta realiza el mecanizado con una cuchilla montada sobre el porta herramientas del carnero, que realiza un movimiento lineal de corte, sobre una pieza fijada la mesa del cepillo, que tiene el movimiento de avance perpendicular al movimiento de corte.

Cepilladora: De mayor tamaño que el cepillo de carnero, tiene una enorme mesa deslizante sobre la que se fija la pieza y que realiza el movimiento de corte deslizándose longitudinalmente, la cuchilla montada sobre un puente sobre la mesa se desplaza transversalmente en el movimiento de avance.

Torno: El torno es la máquina herramienta de mecanizado más difundida, si bien en la actualidad puede fresar y tornear, estas son en la industria las de uso más general, la pieza se fija en el plato del torno, que realiza el movimiento de corte girando sobre su eje, la cuchilla realiza el movimiento de avance eliminando el material en los sitios precisos.

Fresadora: En la fresadora el movimiento de corte lo tiene la herramienta; que se denomina fresa, girando sobre su eje, el movimiento de avance lo tiene la pieza, fijada sobre la mesa de la fresadora que realiza este movimiento.

DIFERENCIA ENTRE MECANIZADO MANUAL Y MAQUINADS

La diferencia es que el mecanizado manual es usado con hombre –herramienta y el maquinado es usado con hombre – máquina los acabados son muy diferentes y depende del material y la pieza a trabajar para lograr la calidad en el producto terminado La importancia de estas máquinas deriva, especialmente, de la variedad de trabajos que con ella pueden ejecutarse.

En efecto, además de las superficies cilíndricas – que en mecánica son las mas empleadas-, con el torno se pueden obtener superficies cónicas, planas, cóncavas, convexas, helicoidales, etc. Figura 13/1.

Figura 13/1. – Superficies que se pueden obtener en el torno: A) Cilíndrica exterior; B) Cilíndrica interior; C) Cónica interior y exterior; D) Plana; E) Helicoidales; F) Convexa; G) Cóncava.

Si a todo esto se le agrega que su trabajo es económico, rápido y preciso; es fácil resulta comprender cómo el torno ha llegado a ser una de las máquinas herramientas más difundidas y de mayor utilidad en el maquinado de piezas.

Tratándose de una máquina de tanta importancia, un conocimiento superficial, ni es suficiente una cierta práctica. Es necesario un profundo estudio de las diversas parte que la componen, de los cuidados que exige y del modo como debe ser usada, para poder realizar en ella, correctamente, todas las operaciones fundamentales y especiales que hace posible esta máquina.

Se da el nombre de máquinas herramientas a los mecanismos que trabajan en frío los metales u otros materiales y arrancan de forma de viruta las partes sobrantes, con el objeto de producir piezas de formas y dimensiones establecidas previamente.

Movimiento de avance y de penetración:

Todas las máquinas que trabajan con producción de viruta, poseen en distinta forma, dos movimientos fundamentales; es decir, de la

herramienta y de la pieza, lo que permite el maquinado.

Principios de trabajo de las máquinas herramientas:

1)Movimiento de trabajo;

2) Movimiento de avance.

Los diversos movimientos posibilitan el despego de la viruta: el primero es el que provoca el arranque de la viruta y se llama movimiento de trabajo; el segundo, es el de avance, que va poniendo las distintas partes de las piezas, progresivamente, bajo a acción cortante de la herramienta y establece de tal modo la continuidad del trabajo.

En las figuras anterior se indican con los números 1 y 2 respectivamente, los movimientos de avance y de trabajo de las diversas máquinas herramientas: Torno (Fig.1), Cepilladora (Fig. 2), Mortajadora (Fig. 3), Limadora (Fig. 4), Fresadora (Fig. 5), y rectificadora (Fig. 6).

Figuras 7-12/1.- Cómo trabajan las distintas máquinas herramientas: a) movimiento de alineación; s) movimiento de avance; v) movimiento de trabajo. a) movimiento de ajuste.

A los dos movimientos principales se le añade el que llamaremos de penetración – y también de ajuste -, que es perpendicular al avance y con el cual se establece en todas las máquinas la profundidad de corte.

Las figuras 7/1 a 12/1 ilustran, además, en perspectiva el aserrado y el agujereado: v, trabajo; s, avance; a, ajuste.

Teniendo en cuenta como se realiza el principal movimiento de trabajo, las máquinas se dividen en dos grandes clases a saber:

1) De movimiento circular: Tornos, alesadoras, fresadoras, rectificadoras y taladros.

2) De movimiento rectilíneo alternado: Limadoras, cepilladoras, mortajadoras.

CONCLUSIONES:

El conocer los estados superficiales y su normatividad nos permite crear piezas bajo norma que podrán desempeñar un buen funcionamiento, ya que como estas piezas por lo general van acopladas a otras y la mayoría de las veces están en constantes esfuerzos, cualquier deformidad o error en su creación provocará una falla en el sistema al que se acopló.

Es por eso que es muy importante tener información sobre los acabados superficiales y la normatividad de la misma.

RECOMENDACIÓN:Mi recomendación seria que el docente nos dé un previo conocimiento del tema tanto práctico como teórico para en el futuro no tener falencias en el ámbito profesional.

BIBLIOGRAFIA:

http://www.ondacuadrada.es/viewtopic.php?f=12&t=145

http://www.demaquinasyherramientas.com/mecanizado/mecanizado

http://www.hoffmann-group.com/es/expertos-en-servicios/descargas/manual-de-mecanizado-con-arranque-de-viruta.html

http://www.hoffmann-group.com/fileadmin/catalog/es/Manual_de_Mecanizado.pdf

http://www.monografias.com/trabajos70/acabados-superficiales-normas-simbologia/acabados-superficiales-normas-simbologia2.shtml

http://www.monografias.com/trabajos70/acabados-superficiales-normas-simbologia/acabados-superficiales-normas-simbologia2.shtml

http://www.monografias.com/trabajos70/acabados-superficiales-normas-simbologia/acabados-superficiales-normas-simbologia2.shtml#procesosda

http://jheartagram.blogspot.com/2011/12/acabado-superficial-y-acumulacion-de.html

http://www.monografias.com/trabajos70/acabados-superficiales/acabados-superficiales2.shtml