- Resumen
- Introduccion
- Cabezal universal
divisor - Procesos de montaje de un
cabezal universal en la fresadora - Ventajas del Cabezal Universal
Divisor - Mantenimiento. Montaje de
piezas - Métodos de
aplicación - Fresado de ranuras
espirales - Ejercicio de
aplicación - Conclusiones
Cabezal Universal Divisor, componente de la fresadora,
encargado de hacer la división de la trayectoria circular
del trabajo y
sujetar el material que se trabaja. Constitución, funcionamiento, montaje,
ventajas, mantenimiento,
metodos de aplicación: División directa,
División indirecta, División angular,
División diferencial, Fresado de ranuras
espirales.
La utilización de las fresadoras a sido de gran
ayuda en el trabajo
industrial ya que nos permite un mejor acabado en las diferentes
piezas que se fabrican que se utilizan en la vida cotidiana
así, como también el mejoramiento en su calidad y
presentación y precisión.
El manejo de la fresadora requiere de personal
capacitado para que conozca y determine la materia prima
a utilizar dependiendo del producto a
realizar.
Es muy importante que el operador de estas maquinarias
conozca las medidas de seguridad que hay
que tener al iniciar o poner en marcha este tipo de maquinaria
así como también al termino del trabajo darle el
mantenimiento adecuado para su mejor
utilización.
El cabezal universal divisor es un accesorio de la
fresadora, en realidad es uno de los accesorios más
importantes, diseñado para ser usado en la mesa de la
fresadora. Tiene como objetivo
primordial hacer la división de la trayectoria circular
del trabajo y sujetar el material que se trabaja. El eje
portafresas que posee el cabezal se coloca formando cualquier
ángulo con la superficie de la mesa. Este accesorio se
acopla al husillo principal de la máquina,
permitiéndole realizar las más variadas operaciones de
fresado.
El cabezal universal es uno de los más
comúnmente usados en la industria. Se
usa para ejecutar todas las formas posibles de divisiones. Es un
accesorio muy preciso y versátil. Sujeta la pieza en uno
de sus extremos, bien sea en la copa universal, entre copa y
punta o entre puntas y es posible producirle un movimiento
giratorio a la pieza en combinación con el movimiento
longitudinal de la mesa para el fresado de
hélices.
El cabezal divisor se necesita para la
fabricación de piezas en las que hay que realizar trabajos
de fresado según determinadas divisiones (ruedas dentadas,
cuadrados y hexágonos, árboles
de chavetas múltiples, fresas, escariadores). Con su ayuda
también es posible fresar ranuras en espiral.
Los divisores universales pueden variar en su diseño
y forma, pero su principio de funcionamiento es el
mismo.
Su estructura
fundamental tiene dos partes:
La base es un caja de hierro
fundido que se fija en la mesa de la fresadora, se fija en el
bastidor. Presenta una cornisa circular que permite al
cabezal girar en el plano vertical. Tiene escala
graduada para fijar los grados.Su objetivo principal es servir de cuna al cuerpo
orientable.Lleva una escala de referencia que permite controlar
la inclinación del cuerpo orientable.- BASE (A)
- CUERPO ORIENTABLE
Es una carcaza con dos extremos salientes
cilíndricos, los cuales se apoyan en la base del divisor y
permiten orientar e inclinar el eje del husillo a cualquier
ángulo respecto de la mesa.
Dentro de sí contiene el conjunto de
órganos, que es la parte más importante del
divisor, y que permite dar a la pieza los movimientos para hacer
cualquier número de divisiones.
El cuerpo suele dividirse en dos partes, una parte (B)
que se adapta a la base apoyada en el bastidor, el cual tiene
otra colisa circular; y la otra parte (C) del cuerpo que es la
que contiene el portafresas y puede girar en un plano
perpendicular al de la colisa de la base.
El cabezal divisor (aparato divisor universal) (Figura
1) consta de la carcasa en que va soportado el husillo del
cabezal divisor. Este husillo sirve para alojar el montaje de
sujeción. Las piezas a trabajar pueden sujetarse en
voladizo o entre puntos. El disco divisor va fijado sobre el
husillo del cabezal. En el aparato divisor también existe
un mecanismo de tornillo sin fin necesario para la
división indirecta, así como un dispositivo para la
división diferencial y para el fresado de ranuras
helicoidales.
Figura 1: Cabezal
divisor
Funcionamiento
El movimiento de rotación llega al husillo
secundario o portafresas a través del eje intermediario
que se monta en el husillo principal.
A este se acopla el sistema de
engranajes del mecanismo interior del aparato.
Procesos de
montaje de un cabezal universal en la fresadora
1. Se monta el eje intermedio entre el cabezal universal
y el husillo de la máquina.
- Limpiamos el cono del eje intermedio y el cono del
husillo principal. - Introducimos el eje intermediario y fíjelo con
el tirante.
Atención: Hay que cuidar que las ranuras del eje
penetren en las chavetas de arrastre del husillo.
2. Colocamos el Cabezal Universal
- Hacemos coincidir las referencias que indican la
posición correcta. - Limpiamos las superficies que estén en
contacto, tanto del cabezal universal como de la
máquina. - Como algunos ejes intermedios tienen en su extremo
una chaveta de arrastre, estrías o un engranaje, debemos
cuidar que haya una conexión correcta con los
órganos internos del cabezal universal. - Se coloca una tabla o una lámina de material
blando entre la superficie de la mesa y el cabezal
universal
Nota: hay que ser precavido, para trasladar el cabezal
universal es recomendable hacerlo con ayuda de otras personas, o
se puede utilizar, también, un elevador
mecánico.
3. Fijamos el Cabezal Universal
- Introducimos los tornillos y apretamos con
suavidad. - Al final, debemos apretar con fuerza para
que los tornillos queden bien colocados.
Ventajas del
Cabezal Universal Divisor
El cabezal universal divisor sirve como accesorio para
el montaje de piezas; se inclina para facilitar el fresado en
ángulo; permite hacer cualquier número de
divisiones. Sirve también como Divisor Simple. Esto se
puede lograr por tener sobre el husillo un plato divisor con
ranuras que permite el operarlo directamente, si antes se ha
desconectado el tornillo sinfín de la corona.
El divisor universal es muy valioso y delicado. No debe
golpearse. El transporte
debe ser muy cuidadoso. Hay que mantenerlo siempre limpio y
lubricado.
Montaje de piezas
El montaje de piezas sobre el cabezal divisor universal
permite hacer en la fresadora ciertas operaciones que de otro
modo sería muy difícil o imposible de
hacer.
Por ejemplo:
- Lograr que la pieza gire en relación y
simultáneamente con el desplazamiento de la mesa
(engranajes helicoidales, brocas, sinfín). - Dividir regularmente la periferia de una pieza
(anillos graduados, ruedas dentadas). - Fresar piezas en ángulo (engranaje
cónico).
Clasificación:
Los montajes para mecanizar piezas en el aparato
divisor, podemos agruparlos en tres:
- Montaje al aire
- Montaje entre puntas
- Montaje entre copa y punta
Estos son montajes típicos de torno.
La misma disposición de la nariz del husillo,
tanto del torno como del cabezal divisor universal, como
también los mismos elementos empleados, (copas, puntos de
centraje, contrapunta, bridas, …) permiten efectuar los
montajes en forma similar.
Se pueden aplicar estos métodos:
División directa
División indirecta
División angular
División diferencial
Fresado de ranuras espirales
División directa
En el cabezal divisor universal se puede aplicar el
sistema de división directa, como si se tratara de un
divisor simple.
En el procedimiento de
división directa no están engranados el tornillo
sin fin y la rueda helicoidal. El engrane se obtiene en virtud
del giro de un cojinete rotativo excéntricamente en que va
soportado el tornillo sin fin. La división se produce en
un disco divisor que generalmente tiene 24 agujeros o muescas
(entalladuras) pero algunas veces también 16, 36, 42
ó 60.
El disco divisor en el que encaja un punzón
divisor, está fijado al husillo del cabezal. En cada paso
de división, el disco divisor y con él la pieza
girada en las correspondientes distancias entre agujeros. No
pueden obtenerse más divisiones que las que permiten, sin
resto, el número de agujeros o muescas del plato divisor.
De este modo pueden realizarse divisiones son dispositivos
sencillos, que generalmente poseen discos recambiables. Mediante
la división directa se opera más rápidamente
que con los otros procedimientos.
El divisor universal funciona en esta forma por tener un
planto con ranuras, fijo al husillo principal, y un trinquete que
encaja en las ranuras.
Generalmente el plato trae 24 ranuras, pero algunos
traen 16 – 32 – 42 ó 60 ranuras.
La siguiente es la fórmula para la
división directa con cabezal divisor universal:
F = K
N
F = número de ranuras que se deben
girar
K = número de ranuras del plato
N = número de divisiones que se
requieren
Observaciones
La división directa es muy limitada.
Es aplicable cuando las divisiones que se requieren
obtener corresponden a un submúltiplo del número de
ranuras del plato.
Para fresar cada cara es necesario encajar el trinquete
en la ranura correspondiente y bloquear el husillo del
cabezal.
No hay que contabilizar la ranura donde quedó el
trinquete para la nueva división.
Desencajar el trinquete para cada nueva
división.
Si el cabezal lo permite, aislar el husillo de la rueda
(corona) ya que el movimiento entre ambos no es
necesario.
División Indirecta
Es uno de los sistemas de
división que permite obtener un determinado número
de divisiones, que no se lograrían por la división
directa.
En la división indirecta el husillo del cabezal
divisor es accionado a través de un tornillo sin fin y una
rueda helicoidal. La relación de transmisión del
mecanismo de tornillo sin fin es 40 : 1, es decir que 40
revoluciones de la manivela divisora suponen una revolución
del husillo del cabezal divisor. Si, por ejemplo, se quiere tener
una división decimal, para cada paso parcial serán
necesarias 40 : 10 = 4 vueltas de la manivela
divisora.
Para 32 divisiones, por ejemplo, se necesitarán
40 : 32 = 1 8/32 = 1 ¼ revoluciones. Para poder realizar
el ¼ de revolución, hará falta un disco de
agujeros con una circunferencia de agujeros cuyo número
sea divisible por 4, por ejemplo la circunferencia de 16 agujeros
daría ¼ de 16 = 4. La manivela divisora desplazable
radialmente se ajusta en esta circunferencia de agujeros y se
hace girar en 4 distancias entre agujeros. En este procedimiento
de división se sujeta el disco de agujeros mediante la
clavija de fijación.
Los discos de agujeros (Figura 23) son recambiables.
Tienen por lo general de seis a ocho circunferencias
concéntricas de agujeros con diferentes números de
agujeros. Dentro de cada circunferencia las distancias entre
agujeros son iguales. La división se facilita mediante la
utilización de la tijera de dividir (Figura 24). Se ahorra
uno el tiempo perdido
en el engorroso recuento de agujeros, expuesto además a
equivocaciones. Entre ambos brazos de la tijera siempre tiene que
haber un agujero más que el número de espacios
entre ellos que se había calculado. Para evitar errores en
la división hay que tener cuidado al seguir dividiendo, de
que la manivela gire siempre por error, habrá que
retroceder suficientemente la manivela para eliminar la acción
del recorrido muerto, y entonces volver a girar hacia
delante.
También pueden realizarse por el procedimiento
indirecto divisiones que vayan dadas en forma de
ángulo.
Figura 23: Discos de
agujeros
Figura 24:
Empleo de la
tijera en la división
Las operaciones de cálculo se
ejecutan tomando como base la relación existente entre el
tornillo sinfín y el número de dientes de la
corona.
La regla para determinar el número de vueltas de
la manivela, el número de agujeros y la circunferencia de
agujeros del disco divisor, así:
Consideremos la relación 1/40, o sea que la
corona tiene 40 dientes y el tornillo sinfín una entrada.
Cuando hayamos dado una vuelta en el tornillo sinfín, la
corona habrá desplazado un diente y el husillo 1/40 de
vuelta.
Si hacemos girar la manivela 20 vueltas, la corona se
habrá desplazado 20 dientes, y por lo tanto, el husillo
con la pieza habrá dado ½ vuelta.
Para saber el número de vueltas que se deben dar
a la manivela con objeto de lograr un determinado número
de divisiones en el husillo, aplique la siguiente
fórmula:
F = K
N
F = número de vueltas de la manivela
K = número de dientes de la corona
N = número de divisiones por efectuar
División Angular
La división angular es otro de los sistemas de
división que se pueden realizar con la ayuda del cabezal
divisor universal, cuando la medida entre divisiones sobre una
circunferencia está dada en grados y minutos.
El ángulo entre divisiones tiene su
vértice en el centro de la pieza.
División en grados:
Como el husillo del cabezal gira 360 grados en una
vuelta, en una sola vuelta de la manivela gira
360/40 = 9 grados (con una relación de
1/40)
Por tanto, si se quiere desplazar un número
determinado de grados, se aplica la siguiente
fórmula:
F = G
A
F = número de vueltas de la manivela
G = valor del
ángulo entre divisiones
A = giro de la manivela en una vuelta (9
grados)
División diferencial
La división diferencial constituye una
ampliación del procedimiento indirecto de división.
Se emplea en lo casos en que no es posible la división
indirecta por no existir en ninguno de los discos los agujeros,
las circunferencias de agujeros necesarias. Se elige por ello un
número auxiliar de división (T´) que pueda
ser obtenido por división indirecta y que pueda ser mayor
o menor que el número pedido (T). La diferencia resultante
(T´ – T) se compensa mediante un movimiento de giro del
disco de agujeros se produce partiendo del husillo del cabezal a
través de ruedas de cambio. Debe
marchar paralelamente al movimiento de la manivela de
división cuando T´ es mayor que T, tener sentido
opuesto cuando T´ se eligió menor que T. En la
división diferencial el disco de agujeros no debe quedar
sujeto a la carcasa mediante la clavija de fijación, tal
como suceda en la división indirecta (Figura 25). Tiene
que poder girar, con la clavija suelta.
Figura 25: Divisor
diferencial.
En el fresado de ranuras (ranuras helicoidales), como
por ejemplo en la fabricación de fresas con un dentado
especial, de escariadores, de brocas espirales, así como
de brocas helicoidales, es necesario que el útil realice
durante el proceso de
fresado un movimiento rectilíneo y uno de
rotación.
El movimiento rectilíneo de avance se realiza por
medio del husillo de mesa. El movimiento uniforme de giro se
produce partiendo del husillo de mesa, a través de ruedas
de cambio, ruedas cónicas, ruedas rectas, disco de
agujero, clavija divisora, tornillo sin fin y rueda helicoidal,
sobre el husillo del cabezal divisor (Figura 26). No pueden
proveerse de ranuras espirales nada más que las piezas
cuya división pueda realizarse por el método
indirecto. En el fresado de ranuras helicoidales hay que elegir
la relación de dientes de las ruedas de cambio de tal modo
que el avance de la mesa para una revolución completa de
la pieza sea igual al paso pedido para la
hélice.
Figura 26: Fresado de
ranuras helicoidales.
La pieza tiene que colocarse mediante basculación
de la mesa de la máquina oblicua al eje de la pieza con
oblicuidad igual al ángulo de posición o de ajuste
b . Esto no resulta posible de
conseguir nada más que en una fresadora universal o en una
máquina fresadora dotada de un cabezal
basculante.
Si las piezas han de llevar varias ranuras espirales,
tendrá que realizarse la división de la distintas
ranuras igualmente con el cabezal divisor.
Con objeto de disminuir la proporción, a veces
importante, de los tiempos invertidos en la de fresar, así
como para satisfacer las más altas exigencias en cuanto a
precisión, se emplean aparatos divisores ópticos,
hidráulicos, neumáticos y
electro-automáticos.
División Indirecta
En una pieza montada en un divisor universal cuya corona
posee 50 dientes, es decir con una relación 1/40,
encuentre el número de vueltas que se deben dar a la
manivela para hacer 4 divisiones a igual distancia.
Aplicamos la fórmula:
F = K
N
F = número de vueltas de la manivela =
?
K = número de dientes de la corona =
50
N = número de divisiones por efectuar =
4
® F = 50 = 12
1/2
4
® F = 12 1/2
Es necesario dar 12 vueltas completas más una
fracción de ½ vuelta.
Las vueltas enteras se dan partiendo de un agujero
cualquiera del plato divisor, y volviendo al mismo.
Para la fracción de vuelta se necesita disponer
de un círculo cuyo número de agujeros sea
múltiplo de la fracción.
Las máquinas
fresadoras pueden ejecutar una gran cantidad de operaciones
complejas, como cortes de ranuras, planificación, perforaciones, encaminado,
etcétera, siendo el cabezal universal divisor, una pieza
muy importante, para que esta máquina herramienta
realice estas tareas. El
conocimiento de este elemento nos capacita para entender,
analizar y estudiar una de las máquinas herramientas
más versátiles y usadas de la
industria.
La fresadora en la que nos basamos era una fresadora
universal, pero los principios
básicos de funcionamiento son los mismos y nos sirven de
mucho para prepararnos como futuros profesionales en el campo
de la industria orientada a los procesos
metalmecánicos de arranque de viruta.
- Operador de Máquinas – Herramientas.
Fresado Básico. Servicio
Nacional de Aprendizaje,
SENA (Atlántico). - www.google.com.co/maquinadefresar
Datos del Autor:
Ronnie A. Solar Martínez
Estudios realizados: curso
Séptimo semestre de Ingeniería
Industrial en la Universidad
Autónoma del Caribe, de Barranquilla, Colombia.
Fecha de realización: lo realice en la
segunda semana de mayo del 2006, sobre cabezal universal divisor,
un componente de la fresadora, máquina-herramienta para
mecanizado.
Categoría: Ingeniería (Industrial)