La idea de la tipificación de los procesos
tecnológicos surge en 1932, siendo desarrollada por el
profesor A. P.
Sokolovski, en la que consignó dos etapas:
1ra Etapa: Consistente en la clasificación
de las piezas en clases. Este proceso parte
de contemplar en cada clase, a
aquellas piezas que posean igual o similar asignación de
servicio, lo
que genera que los materiales
empleados, formas geométricas de las superficies y
requisitos de precisión sean también iguales o
similares entre ellas.
El profesor A. P. Sokolovski dividió las piezas
en quince clases, las que fueron: bujes, discos, ruedas dentadas,
árboles, excéntricas
(cigüeñales), levas conformadas, crucetas, mandriles,
volantes, cabezales, montantes, angulares, planchas, palancas y
piezas de sujeción.
Sin embargo, pocos años después el
profesor F. S. Demianok propuso la división en siete
clases, siendo las mismas: bujes, discos, ruedas dentadas,
árboles, cuerpos, palancas y piezas de
sujeción.
En sendas clasificaciones se incluyen dentro
de:
Palancas: a las palancas propiamente dicho,
manivelas, horquillas y bielas.
Piezas de sujeción: a los pernos,
tornillos y tuercas.
Existen además otras clasificaciones particulares
establecidas por determinadas industrias y
centros de investigación.
Cada clase se puede dividir en grupos, teniendo
como objetivo
estrechar aún más el rango de
características tecnológicas de las piezas dentro
de la clase, posibilitando normalizar las mismas y unificar
itinerarios tecnológicos, equipamientos, regímenes
de corte y las normas de
tiempos.
Para cada clase o grupo (cuando
existen) se genera una pieza tipo, la cual es ideal pues
es imposible encontrársela en la realidad, que recoge en
sí todas las características tecnológicas de
las piezas que componen a su clase o grupo.
2da Etapa: Consistente en la elaboración
de los procesos tecnológicos tipo, o sea, la
confección de las tecnologías generales para
fabricar las piezas tipo de cada clase o grupo, estando provistas
de los adelantos y experiencias de avanzada en la
rama.
A partir del proceso tecnológico tipo, se pueden
confeccionar los procesos tecnológicos para fabricar
cualquier pieza que esté comprendida dentro de esa clase o
grupo.
Las tecnologías de fabricación de piezas
tipo o procesos tecnológicos tipo posibilitan a la
industria:
Introducir dentro del proceso productivo todos los
adelantos de la ciencia y la técnica.Simplificar y reducir el tiempo de confección
de los procesos tecnológicos de cualquier
artículo.Validar los procesos tecnológicos empleados y
proponer las modificaciones o correcciones que sean
necesarias.
Tecnologías por
grupos
La transformación posterior de la
tipificación de los procesos tecnológicos de
Sokolovski, fue la innovación
tecnológica introducida años más tarde
por el científico S. P. Mitrofanov denominada procesos
tecnológicos en grupo.
Esta idea, aplicada hasta el presente, fue propuesta
para producciones unitarias y seriadas, cuyo fundamento
teórico es el de la tipificación, teniendo por lo
tanto las mismas dos etapas, pero las piezas no se dividen en
clases sino en grupos.
La diferencia fundamental entre esta innovación y la tipificación radica
en el criterio de clasificación de las piezas. En la
tipificación (de Sokolovski) está dado en dividir
las piezas según su asignación de servicio;
mientras que en los procesos tecnológicos por grupo (de
Mitrofanov) está dado en dividir las piezas según
la fabricación de las mismas, o sea, las piezas se agrupan
por similitud de formas geométricas, requisitos de
precisión, itinerarios tecnológicos de
elaboración, máquinas
herramienta (incluidos sus reglajes) – dispositivos –
herramientas
de corte a emplear y secuencia tecnológica de
ensamble.
Nótese que según lo explicado, por
ejemplo, dentro de un mismo grupo pudieran estar bujes, discos y
otros tipos de piezas, siempre que sean iguales los aspectos
relacionados con la fabricación de las mismas.
Una vez establecidos los grupos, se crean para cada uno
las piezas complejas (algo muy parecido a la pieza tipo),
las que deberán contener en sí la
generalización de las características
tecnológicas del grupo que representan.
Esta pieza compleja puede existir en la realidad, o ser
generada por el tecnólogo para que represente al grupo.
Véase a continuación un ejemplo de
estructuración de una pieza compleja representativa de
tres piezas.
Obsérvese en la figura 1, que la pieza A puede
ser considerada del tipo disco y las piezas B y C del tipo buje,
en las cuales se han numerado las superficies exteriores e
interiores de revolución
de acuerdo a sus similitudes de formas geométricas y
dimensiones, representando cada número una superficie
diferente. Una vez realizado este proceso, se puede concluir, que
ninguna recoge en sí las características de las
tres piezas del grupo que se desean fabricar, por lo que se tiene
que generar una pieza compleja ficticia que cumpla con el
requerimiento antes planteado.
Figura 1. Piezas a elaborar que forman parte de un grupo
por sus similitudes de fabricación.
Quedaría entonces la pieza compleja como se
muestra en la
figura 2.
Figura 2. Pieza compleja representativa de las tres
piezas a fabricar.
Nótese como en la pieza compleja generada
están incluidas todas las superficies numeradas en cada
una de las piezas, continuándose entonces con la siguiente
etapa.
En la 2da Etapa se elaboran los procesos
tecnológicos para cada pieza compleja, como resultado de
lo cual, se podrá confeccionar el proceso
tecnológico para fabricar cualquier pieza que este
comprendida dentro de alguno de los grupos formados.
Los procesos tecnológicos en grupo, posibilitan a
la industria además de las ventajas de la
tipificación las siguientes:
Aumentar la productividad sobre la base de la
optimización de los procesos tecnológicos, la
automatización y la proyección de dispositivos
para el maquinado por grupos.Reducir el tiempo invertido y costos del
maquinado.
A continuación se pasará al análisis detallado de siete de las piezas
tipo (bujes, discos, ruedas dentadas, árboles, cuerpos,
palancas y elementos de sujeción) más importantes,
por ser las de mayor complejidad, alta frecuencia de
presentación en los trabajos mecánicos y
posibilidad de extrapolar la teoría
de las mismas a otros tipos de piezas que no se
estudiarán.
Elaboración de
piezas tipo buje
Los bujes se caracterizan por estar formados de
superficies exteriores e interiores de revolución
(cilíndricas), así como por superficies planas. Las
superficies interiores de revolución pueden ser ciegas o
pasantes, lisas o escalonadas y además poseer chavetero,
estrías y ranuras diametrales. En su superficie exterior
de revolución pueden ser lisos o con brida (pequeño
escalón en un extremo), poseer chavetero, estrías,
ranuras diametrales y agujeros transversales.
La asignación de servicio de estas piezas
se refiere en lo fundamental, a soportar y determinar la
posición de otras piezas que se instalan sobre ellas
(cojinetes de contacto plano), como elementos compensadores de
diámetros (bujes prensados) o longitudes (manguitos
separadores) y para la transmisión de movimiento a
otras piezas (poleas). Los
materiales más empleados para este tipo de pieza son
los aceros, bronces, latones, hierros fundidos, polímeros
y metalocerámicos. Por lo tanto, las piezas brutas
que servirán de base para el mecanizado y convertirlas en
piezas terminadas serán laminadas (macizas o huecas),
inyectadas, fundidas, forjadas / estampadas y
metalocerámicas.
La característica fundamental en cuanto a
relación de dimensiones de las superficies de las mismas,
es encontrarse en el rango de 0,5 < L / D >= 3, siendo L la
longitud total de la pieza y D el diámetro
mayor.
Desde el punto de vista de la relación de bases
tecnológicas durante el ensamble de estas piezas, la
superficie exterior de revolución o la interior de
revolución será la de mayor importancia (en
función
del diámetro por donde se instale el buje en su ensamble),
considerándose como base doble guía, por medio de
la cual se le eliminan a la pieza cuatro grados de libertad (dos
desplazamientos y dos rotaciones), por lo que la mayoría
de los requisitos de precisión (posición relativa)
se establecen respecto a ella; y una superficie plana,
considerada de menor importancia con relación a la
cilíndrica y empleada como base de apoyo, por medio de la
cual se elimina un grado de libertad a la pieza (el
desplazamiento axial de la misma).
Como consecuencia de lo explicado anteriormente y de
otros argumentos tecnológicos y de diseño,
los requisitos de precisión más frecuentes
en los bujes serán: de medidas lineales (IT), que van
desde IT-6 hasta IT-14; de posición relativa de
coaxialidad entre los cilindros oscilando entre 0,03 – 0,1 mm,
perpendicularidad de las superficies planas con respecto a la
superficie exterior o interior de revolución de 0,01
– 0,2 mm, así como paralelismo entre las superficies
planas dentro del mismo rango de la perpendicularidad; y de
rugosidad superficial oscilando entre 0,4 – 12,5 en
Ra.
La tecnología de
fabricación de piezas tipo buje se fundamenta en la
forma de establecer los requisitos de precisión,
respondiendo a las siguientes reglas generales de
relación entre las bases tecnológicas:
a) En la primera instalación se toman
como bases tecnológicas a las superficies de mayor
importancia de la pieza, maquinándose las superficies
secundarias y otras que completan la configuración de
la pieza. En caso de esto no ser posible por la forma de la
pieza bruta, entonces en la primera instalación, se
tomarán como bases a aquellas superficies de la pieza
que garanticen una instalación adecuada para elaborar
a las superficies de mayor importancia y prepararlas como
futuras bases tecnológicas, pasándose
inmediatamente después a la primera parte del paso
a).b) En la segunda instalación se toman
como bases tecnológicas a las elaboradas en el primer
paso y se maquinan las de mayor importancia.c) Si se necesitara de otras operaciones debido
a las exigencias de los requisitos de precisión del
buje (por ejemplo el rectificado), o para completar su
configuración (por ejemplo agujeros transversales),
entonces, se terminarán primero las superficies de
mayor importancia tomándose como bases para ello a las
secundarias y posteriormente se terminan las secundarias y el
resto de las superficies tomándose como bases para
ello a las de mayor importancia.
Es a partir de estas reglas generales que se obtienen
los itinerarios típicos particulares que se muestran en la
tabla 1, los que han sido diseñados para brindar una
aplicación práctica más directa y en
función de la siguiente clasificación:
1. Para piezas brutas laminadas en
barras.2. Para piezas brutas obtenidas con el agujero
y sobremedida indispensable en las superficies
planas.3. Para piezas brutas laminadas cortadas a la
sobremedida indispensable en las superficies
planas.
Cuando aparece ??ext o ??int significa que
esa es la superficie de mayor importancia de la pieza. Las siglas
ST y T significan sin tratamiento térmico o
con tratamiento térmico de temple, alcanzándose
dureza superficial por encima de 40 HRc.
Tabla 1. Tecnologías típicas de
fabricación de piezas tipo buje.
Para confeccionar el proceso tecnológico
definitivo de una pieza cualquiera contemplada dentro de la clase
de los bujes, usted deberá guiarse por la secuencia que
brinda el itinerario típico de la tabla 1, seleccionando
las elaboraciones que necesite realizar en función de los
itinerarios previos determinados para cada superficie de la
pieza. No obstante se debe aclarar, que el número de
operaciones
tecnológicas a emplear para ejecutar la secuencia de
elaboraciones estará en función del tipo de
producción (concentración o
diferenciación de elaboraciones) y del equipamiento
tecnológico disponible en la entidad
productora.
Para ilustrar todo lo expuesto, se tomará de
ejemplo un buje con brida, cuyo material es acero con dureza
superficial de 45 HRc después del tratamiento
térmico, el cual se instala en su ensamble al cuerpo por
la superficie exterior de revolución y una cara plana (ver
figura 3), donde por su superficie interior de revolución
se instala un eje a tope con un escalón que gira a altas
revoluciones con lubricación y con el siguiente sistema de
ajustes:
Figura 3: Ensamble del buje.
Como puede apreciarse en la figura, las superficies por
donde se instala el buje al cuerpo (que son las de mayor
importancia) son el diámetro exterior de 50 mm utilizado
como base doble guía y la cara frontal intermedia empleada
como base de apoyo. El diámetro interior y la cara frontal
del buje que hace contacto con el escalón del eje son
superficies secundarias, cuyos requisitos de precisión
(posición relativa) deberán estar dados con
relación a las primeras.
Otro elemento fundamental que corrobora lo antes
explicado, es lo referido a que el diámetro exterior tiene
mejor precisión de medida lineal (p6) que el agujero
(H7).
Por lo tanto, como resultado del establecimiento de los
requisitos de precisión al buje se obtiene lo mostrado en
la figura 4.
Obsérvese que la coaxialidad se refleja del
agujero respecto a la superficie cilíndrica exterior A
(pues esta es la superficie más importante), ocurriendo
algo semejante con la perpendicularidad de la cara frontal
intermedia.
Figura 4: Requisitos de precisión
del buje.
Se partirá de una pieza bruta laminada maciza en
barra y los itinerarios previos de las superficies son los
siguientes:
??50 p6 – Cilindrados de desbaste y semiacabado,
rectificados previo y de acabado.
??40 H7 – Taladrado, barrenado / mandrilado y
rectificados previo y de acabado.
Las caras frontales relacionadas por el paralelismo
– Refrentados de desbaste y acabado.
El resto de las superficies – Etapa de
desbaste.
Tomándose como guía al itinerario
típico de la tabla 1 (grupo 1, diámetro exterior y
con tratamiento térmico) y seleccionando las elaboraciones
a realizar en función de los itinerarios previos
establecidos (obtenidos a partir de los requisitos de
precisión y tipo de superficie), queda el orden de las
elaboraciones de la siguiente forma: refrentado de desbaste,
taladrado de centro, taladrado, mandrilado / barrenado,
cilindrado de desbaste, ranurado exterior para salida del
rectificado, cilindrado de semiacabado, biselados, tronzado de la
pieza, refrentado de acabado, biselados, rectificado
cilíndrico para terminar el diámetro exterior y el
rectificado cilíndrico para terminar el diámetro
interior. Se puede deducir, que se necesita por lo menos de tres
operaciones tecnológicas para fabricar la pieza (el
torneado, el rectificado cilíndrico exterior y el
rectificado cilíndrico interior), por lo que solo resta
confeccionar el itinerario definitivo pudiendo quedar de
siguiente forma:
Operación de torneado.
1. Se instala la pieza tomándose como
base el diámetro exterior en bruto dejándose un
voladizo en una longitud mayor que la de la pieza terminada
(75 mm) y se realizan los siguientes pasos
tecnológicos: refrentado del extremo, taladrado de
centro, taladrado del agujero pasante, barrenado /
mandrilado, cilindrados de desbaste de los diámetros
exteriores, ranurado exterior para salida de rectificado,
cilindrado de semiacabado del diámetro de 50 mm
obteniéndose la cara frontal intermedia, biselados de
los dos escalones exteriores y del agujero y tronzado de la
pieza.2. Se cambia la instalación,
invirtiéndose la pieza, tomándose como bases al
diámetro exterior elaborado (superficie A) y a la cara
frontal intermedia como tope, realizándose los
siguientes pasos tecnológicos: refrentados de desbaste
y acabado del extremo a obtener la longitud final del buje y
biselados de los extremos del diámetro exterior y
agujero.
Operación de tratamiento
térmico.
Operación de rectificado
exterior.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases al agujero y a la cara frontal extrema de mejor
rugosidad superficial, realizándose los pasos de
rectificados cilíndricos exteriores previo y de
acabado.
Operación de rectificado
interior.
1. Se instala la pieza tomándose como
base al diámetro exterior de 50 mm y se realizan los
pasos tecnológicos de rectificados cilíndricos
interiores previo y de acabado.
Es de señalarse que si los rectificados previo y
de acabado se van a realizar en máquinas rectificadoras
preparadas al efecto e independientes uno del otro, entonces se
maquina primero el diámetro exterior en previo y
después el diámetro interior en previo,
repitiéndose el mismo orden en los rectificados de
acabado.
De esta manera se deben llevar las instrucciones a los
documentos
tecnológicos (cartas de ruta
tecnológica, de operaciones y otras necesarias) para
elaborar definitivamente la tecnología del buje tomado
como ejemplo.
El procedimiento
desarrollado en el ejemplo se deberá seguir ante la
presencia de cualquier pieza que esté contemplada dentro
del grupo de los bujes, o sea, analizar cuales son las
superficies de mayor importancia y que otras superficies se
asocian a estas, para finalmente en función de la
tecnología típica establecer la secuencia de
elaboraciones definitiva.
Elaboración de
piezas tipo disco
Los discos tienen grandes similitudes con los bujes
desde el punto de vista de las superficies que los componen.
Estos se caracterizan por estar formados de superficies
exteriores e interiores de revolución
(cilíndricas), así como por superficies planas. Las
superficies interiores de revolución pueden ser ciegas o
pasantes, lisas o escalonadas y además poseer chavetero,
estrías y ranuras diametrales. En su superficie exterior
de revolución pueden ser lisas o con brida (pequeño
escalón en un extremo), poseer chavetero, estrías,
agujeros transversales y ranuras diametrales. Las superficies
planas pueden tener agujeros frontales.
La asignación de servicio de estas piezas
se refiere en lo fundamental, a soportar y determinar la
posición de otras piezas que se instalan sobre ellas
(cojinetes de rodamientos), al cierre de mecanismos (tapas), como
elementos compensadores de diámetros o longitudes y para
transmitir movimiento a otras piezas.
Los materiales más empleados para este
tipo de pieza son los aceros, bronces, hierros fundidos,
polímeros y metalocerámicos. Por lo tanto, las
piezas brutas que servirán de base para el mecanizado
y convertirlas en piezas terminadas serán laminadas
(macizas o huecas), inyectadas, fundidas, forjadas / estampadas y
metalocerámicas.
La característica fundamental en cuanto a
relación de dimensiones de las superficies de las mismas,
es encontrarse en el rango de L / D <= 0,5, siendo L la
longitud total de la pieza y D el diámetro
mayor.
Desde el punto de vista de la relación de bases
tecnológicas durante el ensamble de estas piezas, una de
las superficies planas será la de mayor importancia,
considerándose como base de instalación, por medio
de la cual se le eliminan a la pieza tres grados de libertad (dos
rotaciones y un desplazamiento), por lo que la mayoría de
los requisitos de precisión (posición relativa) se
establecen respecto a ella; y una superficie exterior o interior
de revolución (en función del diámetro por
donde se instala el disco en su ensamble), considerada de menor
importancia con relación a la plana y empleada como base
de centrado, por medio de la cual se eliminan dos grados de
libertad a la pieza (dos desplazamientos perpendiculares entre
sí).
Como consecuencia de lo explicado anteriormente y de
otros argumentos tecnológicos y de diseño, los
requisitos de precisión más frecuentes en estas
piezas serán: de medidas lineales (IT), que van desde IT-6
hasta IT-14; de posición relativa de coaxialidad entre los
cilindros oscilando entre 0,03 – 0,1 mm, perpendicularidad de las
superficies cilíndricas con respecto a la superficie plana
de 0,01 – 0,2 mm, así como paralelismo entre las
superficies planas dentro del mismo rango de la
perpendicularidad; y de rugosidad superficial oscilando entre 0,4
– 12,5 en Ra.
La tecnología de fabricación de piezas
tipo disco se fundamenta en la forma de establecer los
requisitos de precisión, siendo muy similar a la de los
bujes y respondiendo a las siguientes reglas generales de
relación entre las bases tecnológicas:
a) En la primera instalación se toman
como bases tecnológicas a las superficies de mayor
importancia de la pieza, maquinándose las superficies
secundarias y otras que completan la configuración de
la pieza. En caso de esto no ser posible por la forma de la
pieza bruta, entonces en la primera instalación, se
tomarán como bases a aquellas superficies de la pieza
que garanticen una instalación adecuada para elaborar
a las superficies de mayor importancia y prepararlas como
futuras bases tecnológicas, pasándose
inmediatamente después a la primera parte del paso
a).b) En la segunda instalación se toman
como bases tecnológicas a las elaboradas en el primer
paso y se maquinan las de mayor importancia.c) Si se necesitara de otras operaciones debido
a las exigencias de los requisitos de precisión del
disco (por ejemplo el rectificado), o para completar su
configuración (por ejemplo agujeros frontales),
entonces, se terminarán primero las superficies de
mayor importancia tomándose como bases para ello a las
secundarias y posteriormente se terminan las secundarias y el
resto de las superficies tomándose como bases para
ello a las de mayor importancia.
Es a partir de estas reglas generales que se obtienen
los itinerarios típicos particulares que se muestran en la
tabla 2, los que han sido diseñados para brindar una
aplicación práctica más directa y en
función de la siguiente clasificación:
1. Para piezas brutas laminadas en
barras.2. Para piezas brutas obtenidas con el agujero
y sobremedida indispensable en las superficies
planas.3. Para piezas brutas laminadas cortadas a la
sobremedida indispensable en las superficies
planas.
Cuando aparece ??ext o ??int significa que
esa es la superficie de más importancia en la pieza
después de la superficie plana. Las siglas ST y
T significan sin tratamiento térmico o con
tratamiento térmico de temple, alcanzándose dureza
superficial mayor de 40 HRc.
Tabla 2. Tecnologías típicas de
fabricación de piezas tipo disco.
Para confeccionar el proceso tecnológico
definitivo de una pieza cualquiera contemplada dentro de la clase
de los discos se empleará la misma metodología que en los bujes, o sea, usted
deberá guiarse por la secuencia que brinda el itinerario
típico de la tabla 2, seleccionando las elaboraciones que
necesite realizar en función de los itinerarios previos
determinados para cada superficie de la pieza. No obstante se
debe aclarar, que el número de operaciones
tecnológicas a emplear para ejecutar la secuencia de
elaboraciones estará en función del tipo de
producción (concentración o diferenciación
de elaboraciones) y del equipamiento tecnológico
disponible en la entidad productora.
Para ilustrar todo lo expuesto, se tomará de
ejemplo un disco, cuyo material es el hierro fundido
gris, el cual se instala en su ensamble por la superficie
exterior de revolución y la cara plana intermedia (figura
5), empleándose como tapa de un reductor
cilíndrico.
Como puede apreciarse en la figura, las superficies por
donde se instala el disco al cuerpo (que son las de mayor
importancia) son la superficie plana (A) utilizada como base de
instalación y el diámetro exterior de 215 mm
utilizado como base de centrado. Al tener contacto esta pieza
solamente con el cuerpo por las superficies antes
señaladas, solo se maquinarán además de
estas, al diámetro exterior de 300 mm, los seis agujeros
frontales para tornillos de diámetro 18 mm (que
estarán referidos al diámetro de 215 mm) y las
caras planas extremas, siendo el resto de las superficies libres,
las que son obtenidas directamente de fundición (o sea, no
se maquinan). Esto indica que el requisito de posición
relativa del diámetro exterior estará referido a la
cara plana (A). El agujero del cuerpo tiene precisión de
H7, porque por esa superficie se instala también el
cojinete de rodamiento con ajuste H7 / k6, el que por su
superficie interior de revolución soporta al subconjunto
del árbol.
Figura 5. Ensamble del disco.
Otro elemento fundamental que corrobora lo antes
explicado, es lo relacionado a que la superficie plana tiene
mejor precisión de medida lineal (js9) que el
diámetro exterior (h10).
Por lo tanto, como resultado del establecimiento de los
requisitos de precisión al disco se obtiene lo mostrado en
la figura 6.
Figura 6. Requisitos de precisión
del disco.
Obsérvese que la perpendicularidad se refleja de
la superficie cilíndrica exterior con respecto a la
superficie plana intermedia (A).
Se partirá de una pieza bruta fundida, cuya forma
es muy similar a la de la pieza terminada. Los itinerarios
previos de las superficies son los siguientes:
??215 h10 – Cilindrados de desbaste y
semiacabado.
??300 h11 – Cilindrado de desbaste.
42 js9 – Refrentados de desbaste y
acabado.
62 h12 – Refrentado de desbaste por las caras
extremas.
Los 6 agujeros de ??18 mm – Taladrado
El resto de las superficies – Se obtienen
directamente de fundición por lo que no se
maquinan.
Tomándose como guía al itinerario
típico de la tabla 2 (grupo 2, diámetro exterior y
sin tratamiento térmico) y seleccionando las elaboraciones
a realizar en función de los itinerarios previos
establecidos (obtenidos a partir de los requisitos de
precisión y tipo de superficie), queda el orden de las
elaboraciones de la siguiente forma: refrentados de desbaste,
cilindrados de desbaste, refrentado de acabado, cilindrado de
semiacabado, biselados y el taladrado de los seis agujeros
frontales.
De lo anterior se puede deducir que se necesita por lo
menos de dos operaciones tecnológicas para fabricar la
tapa (el torneado y el taladrado), por lo que solo resta
confeccionar el itinerario definitivo, el cual pudiera quedar de
la siguiente forma:
Operación de torneado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases (en bruto) al diámetro exterior de 215 mm y a la
superficie A (como tope), realizándose los siguientes
pasos tecnológicos: refrentado del extremo, cilindrado
de desbaste del diámetro exterior de 300 mm y biselado
del extremo del diámetro mayor.2. Se invierte la instalación,
tomándose como bases al diámetro exterior de
300 mm y a la superficie plana extrema elaboradas en el paso
1, realizándose los siguientes pasos
tecnológicos: refrentado de desbaste del extremo a
obtener la longitud final del disco, refrentados de desbaste
y acabado de la superficie plana A, los cilindrados de
desbaste y semiacabado del diámetro 215 mm y biselados
de las caras extrema e intermedia.
Operación de taladrado.
1. Se instala la pieza en un dispositivo
divisor, tomándose como bases al diámetro de
215 mm y a la superficie A, realizándose los pasos
tecnológicos de taladrados de los 6 agujeros de
diámetro 18 mm a 60 grados entre ellos.
De esta manera queda concluida la secuencia de
operaciones para elaborar la tapa, donde al igual que en los
bujes, este procedimiento deberá seguirse ante la
presencia de cualquier pieza que esté contemplada dentro
de esta clase, o sea, analizar cuales son las superficies de
mayor importancia y que otras superficies se asocian a estas,
para finalmente en función de la tecnología
típica establecer la secuencia de elaboraciones
definitiva.
Elaboración de
piezas tipo rueda dentada
Las ruedas dentadas se caracterizan por estar formadas
de superficies exteriores e interiores de revolución, la
superficie dentada y superficies planas. Las superficies
interiores de revolución son pasantes, pudiendo ser lisas
o escalonadas y además poseer chavetero, estrías,
ranuras diametrales y superficies dentadas. En sus superficies
exteriores de revolución pueden ser lisas o con cubos y
además poseer chavetero, estrías, ranuras
diametrales, agujeros transversales y superficies dentadas. Las
superficies planas pueden tener agujeros frontales. Las
superficies dentadas pueden ser cilíndricas de dientes
rectos, helicoidales y bihelicoidales; o cónicas de
dientes rectos, helicoidales y curvilíneos.
La asignación de servicio de estas piezas
se refiere en lo fundamental, a la transmisión de
movimiento de rotación. Los materiales más
empleados para este tipo de pieza son los aceros, hierros
fundidos, aleaciones no
ferrosas y polímeros. Por lo tanto, las piezas
brutas que servirán de base para el mecanizado y
convertirlas en piezas terminadas serán laminadas macizas,
fundidas, forjadas / estampadas e inyectadas.
La característica fundamental en cuanto a la
relación de dimensiones se establece por la superficie
interior de revolución. Se consideran agujeros cortos
cuando L/D <= 0,3 y largos cuando L/D > 0,8, siendo L la
longitud del agujero y D su diámetro.
Esta característica de los agujeros genera que la
pieza tipo rueda dentada se divida en cuatro grupos:
Ruedas de agujero
largo:
Grupo I: Ruedas simples.
a) Sin cubo (escalón exterior sin
dentado).b) Con cubo a un lado.
c) Con cubo en sendos lados.
Grupo II: Ruedas múltiples (bloques
deslizantes).
Ruedas de agujero corto:
Grupo III: Anillos dentados (rueda tipo
disco).
Grupo IV: Aros dentados (ruedas de poco espesor
entre diámetros).
Desde el punto de vista de la relación de bases
tecnológicas durante el ensamble, estas piezas
presentan:
Para los grupos I y II (agujero largo): la
superficie interior de revolución es la superficie de
mayor importancia, con respecto a la cual se
establecerá la mayoría de los requisitos de
precisión (posición relativa), siendo
considerada como base doble guía, por medio de la que
se le eliminan a la pieza cuatro grados de libertad (dos
desplazamientos y dos rotaciones); y una superficie plana,
considerada de menor importancia con relación a la
anterior, empleada como base de apoyo, por medio de la cual
se elimina un grado de libertad a la pieza (un desplazamiento
axial).Para los grupos III y IV (agujero corto): Una de las
dos superficies planas será la de mayor importancia,
considerada como base de instalación, por medio de la
que se le eliminan a la pieza tres grados de libertad (dos
rotaciones y un desplazamiento); y la superficie interior de
revolución, considerada de menor importancia con
relación a la anterior, empleada como base de
centrado, por medio de la cual se le eliminan a la pieza dos
grados de libertad (dos desplazamientos perpendiculares entre
sí).
Nótese la similitud con los bujes y los discos en
función del tipo de grupo.
Como consecuencia de lo explicado anteriormente y de
otros argumentos tecnológicos y de diseño, los
requisitos de precisión más frecuentes en las
ruedas dentadas serán: grados de precisión cinemática del dentado oscilando entre 3 y
12; medidas lineales (IT), que van desde IT-4 hasta IT-8 para el
agujero y de IT-6 hasta IT-11 para el diámetro exterior
del dentado; de posición relativa de paralelismo entre las
superficies planas, perpendicularidad del agujero respecto a una
superficie plana (agujero corto), o pulsación frontal de
las superficies planas respecto al agujero (agujero largo)
oscilando entre 0,001 – 0,015 mm, así como
pulsación radial del dentado respecto al agujero entre
0,0025 – 0,1 mm; de forma geométrica del agujero de
circularidad (cuando es corto) o cilindricidad (cuando es largo)
entre las clases V y IX; y de rugosidad superficial oscilando
entre 0,2 – 12,5 en Ra.
La tecnología de fabricación de piezas
tipo rueda dentada se fundamenta de la misma forma que para
bujes y discos en correspondencia de las dimensiones del agujero,
dividiéndose en las siguientes etapas:
a) Maquinado antes del dentado (similar a bujes
y discos en cuanto a reglas generales).b) Maquinado del dentado.
c) Maquinado de terminación de la
pieza.
Es de destacar que como regla general para estos
tipos de piezas, se mantiene (al igual que bujes y discos) que
primero se terminan las superficies de mayor importancia, para
tomarlas como bases tecnológicas del dentado y el resto de
las superficies que forman la pieza.
Los itinerarios típicos particulares que se
muestran en la tabla 3 responden para cada uno de los grupos. Las
siglas significan que, ST es sin tratamiento
térmico y T con tratamiento
térmico.
Tabla 3: Itinerarios particulares de ruedas
dentadas.
Para confeccionar el proceso tecnológico
definitivo de una pieza cualquiera contemplada dentro de la clase
de las ruedas dentadas, usted deberá guiarse por la
secuencia que brinda el itinerario típico de la tabla 3,
seleccionando las elaboraciones que necesite realizar en
función de los itinerarios previos determinados para cada
superficie de la pieza. No obstante se debe aclarar, que el
número de operaciones tecnológicas a emplear para
ejecutar la secuencia de elaboraciones estará en
función del tipo de producción
(concentración o diferenciación de elaboraciones) y
del equipamiento tecnológico disponible en la entidad
productora.
Para ilustrar todo lo expuesto, se realizarán dos
ejemplos.
Primer ejemplo: rueda dentada cuyo material es el
acero, la cual se instala en su ensamble a un árbol por la
superficie interior de revolución, delimitándose su
posición axial mediante un pasador que va colocado en el
agujero de diámetro 4 mm (ver figura 7):
Figura 7. Requisitos de precisión
de la rueda dentada simple con cubo a un lado.
Como puede apreciarse, el agujero es la
superficie de mayor importancia, por lo que tendrá el
mejor requisito de precisión (H8), y asociados a este, se
encuentran el diámetro exterior del dentado (h9) y el
propio dentado, razón por la cual la pulsación se
da respecto al agujero.
Esta rueda dentada tiene grado de precisión
cinemática
de 9; módulo de 2 mm; altura del diente de 4,5 mm;
número de dientes 34 y un redondeado en uno de los
extremos del dentado. Se partirá de una pieza bruta
laminada maciza cortada con la sobremedida indispensable por las
superficies planas, siendo sus itinerarios previos los
siguientes:
? 72 h9 – Cilindrados de desbaste y
semiacabado.
? 28 H8 – Taladrado, barrenado y escariados previo
y de acabado.
La superficie dentada – Tallado con fresa tornillo
tipo B. Redondeado de dientes.
El resto de las superficies – Etapa de
desbaste.
La pieza pertenece al grupo I (sin tratamiento
térmico), por lo que guiándose por su itinerario
típico y seleccionando las elaboraciones a realizar en
función de los itinerarios previos, queda la siguiente
secuencia: refrentado de desbaste, taladrado de centro,
taladrado, barrenado, escariados, refrentado de acabado, biselado
del agujero, cilindrados de desbaste y semiacabado, biselado
exterior, dentado y elaboración del agujero transversal de
diámetro 4 mm.
De lo anterior se puede deducir que se necesita por lo
menos de cuatro operaciones tecnológicas para fabricar la
rueda dentada (el torneado, el dentado, el redondeado y el
taladrado), por lo que solo resta confeccionar el itinerario
definitivo pudiendo quedar de la siguiente forma:
Operación de torneado.
1. Se instala la pieza tomándose como
base al diámetro exterior en bruto,
realizándose los pasos tecnológicos de:
refrentado de desbaste del extremo, taladrado de centro,
taladrado del agujero pasante, barrenado, escariados previo y
de acabado y biselado del extremo del agujero.2. Se cambia la instalación,
invirtiéndose la pieza, tomándose como base
nuevamente al diámetro exterior y se realizan los
pasos tecnológicos de: refrentado de desbaste del
extremo y biselado del agujero.
Operación de torneado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases al agujero y una superficie plana extrema,
realizándose los pasos tecnológicos de:
cilindrados de desbaste de los dos escalones, cilindrado de
semiacabado del diámetro 72 mm y biselados
exteriores.
Operación de dentado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases al agujero y una superficie plana, realizándose
el tallado de los dientes.
Operación de redondeado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases al agujero y una superficie plana, y se realiza el
redondeado de los dientes por el lado indicado.
Operación de taladrado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases al agujero y la superficie plana a la que está
referida la acotación de 10 mm, realizándose el
taladrado del agujero transversal de diámetro 4
mm.
Obsérvese como una vez elaborada la superficie de
mayor importancia (el agujero), la misma sirve de base para las
restantes elaboraciones de la pieza (regla general). Se debe
destacar en este ejemplo, que la superficie plana tomada como
base conjuntamente con el agujero, deberá siempre ser la
misma para todas las operaciones tecnológicas.
El itinerario definitivo desarrollado se lleva a la
documentación tecnológica
correspondiente y queda confeccionada la tecnología de
fabricación de la rueda dentada.
Segundo ejemplo: rueda dentada cuyo material es
el acero, la cual se instala en su ensamble a un árbol por
la superficie interior de revolución, delimitándose
su posición axial mediante cualquiera de las dos
superficies planas (ver figura 8):
Figura 8: Requisitos de precisión
de la rueda dentada tipo anillo.
Como puede apreciarse, en este caso las superficies de
mayor importancia serán las caras planas extremas (h6) y
el agujero (H6), estando los requisitos de posición
relativa respecto a ellas. Esta rueda de acero con grado de
precisión cinemático 6, altura del diente de 9 mm,
módulo de 4 mm y 40 dientes, lleva tratamiento
térmico de temple hasta alcanzar dureza superficial de 56
HRc. Para su fabricación se partirá de una pieza
bruta forjada, obteniéndose con la forma y dimensiones muy
parecidas a la pieza terminada, incluyéndose al
agujero.
Los itinerarios previos por cada superficie son los
siguientes:
36 h6 – Refrentados de desbaste y acabado;
rectificados previo, de acabado y de acabado
fino.
??110 H6 – Mandrilados de desbaste y semiacabado;
rectificados previo, de acabado y de
acabado fino.
??168 h7 – Cilindrados de desbaste y semiacabado;
rectificados previo y de acabado.
8 P9 – Brochado del chavetero.
La superficie dentada – Tallados de desbaste y
semiacabado con fresas tornillo D y B;
y rectificado final.
El resto de las superficies – Etapa de
desbaste.
Para establecer el itinerario definitivo de
fabricación es necesario guiarse por el itinerario tipo
correspondiente al grupo III (con tratamiento térmico),
donde considerando los itinerarios previos queda la siguiente
secuencia de elaboraciones: refrentado de desbaste, mandrilados
de desbaste y semiacabado, refrentado de acabado, biselado del
agujero, brochado del chavetero, cilindrados de desbaste y
semiacabado, biselados exteriores, rectificado previo de las
superficies planas extremas, rectificado previo del agujero,
rectificado de la superficie exterior a dentar, tallados de
dientes en desbaste y semiacabado, tratamiento térmico,
rectificados de acabado y acabado fino de las superficies planas
extremas, rectificados de acabado y de acabado fino del agujero,
y finalmente el rectificado de dientes.
De lo obtenido se deduce que para elaborar esta rueda se
necesita por lo menos de ocho operaciones tecnológicas
(torneado, brochado, rectificado cilíndrico exterior,
tallado de dientes en desbaste, tallado de dientes en
semiacabado, tratamiento térmico, rectificado plano de las
caras y rectificado cilíndrico interior), pudiendo quedar
el itinerario definitivo de la siguiente forma:
Operación de torneado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases a una superficie plana y al diámetro exterior en
bruto, realizándose los pasos tecnológicos de:
refrentado de desbaste, mandrilados de desbaste y
semiacabado, refrentado de acabado y biselado del
agujero.2. Se cambia la instalación,
invirtiéndose la pieza siendo las bases la superficie
plana elaborada y el diámetro exterior en bruto,
realizándose los pasos de: refrentados de desbaste y
de acabado, y biselado del agujero.
Operación de brochado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases a una superficie plana y al agujero,
realizándose el brochado del chavetero.
Operación de torneado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases a una superficie plana y al agujero,
realizándose los pasos tecnológicos de:
cilindrados de desbaste y semiacabado del diámetro
exterior, y biselados de los extremos.
Operación de rectificado plano.
1. Se instala la pieza tomándose como
base a una superficie plana y realizándose el
rectificado previo de la otra superficie plana.2. Se cambia la instalación,
tomándose como base a la superficie plana rectificada
y se realiza el rectificado de la otra.
Operación de rectificado
interior.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases a una superficie plana y al diámetro exterior,
realizándose el rectificado previo del
agujero.
Operación de rectificado
exterior.
1. Se instala la pieza tomándose como
base a una superficie plana y al agujero, realizándose
el rectificado del diámetro exterior.
Operación de dentado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases a una superficie plana y al agujero,
realizándose el tallado de dientes en desbaste,
obteniéndose el diente a una altura de 5,4
mm.
Operación de dentado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases a una superficie plana y al agujero,
realizándose el tallado de dientes de semiacabado,
obteniéndose la altura total del diente (9
mm).
Operación del tratamiento
térmico.
Operación de rectificado plano.
1. Se instala la pieza tomándose como
base a una superficie plana y se realizan los rectificados de
acabado y acabado fino de la otra superficie
plana.2. Se cambia la instalación,
invirtiéndose la pieza, tomándose como base a
la superficie plana terminada y realizándose los
rectificados de acabado y de acabado fino de la
otra.
Operación de rectificado
interior.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases a una superficie plana y al diámetro primitivo
del dentado (dispositivo especial), realizándose los
rectificados de acabado y de acabado fino del
agujero.
Operación de rectificado de
dientes.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases a una superficie plana y al agujero,
realizándose el rectificado de los dientes.
Es importante destacar que si los rectificados de
acabado y de acabado fino se van a realizar en máquinas
herramientas independientes uno del otro, entonces se debe
respetar la secuencia de etapas, o sea, se realizan los
rectificados de acabado para las superficies planas y el agujero
y después los rectificados de acabado fino para las
superficies planas y el agujero.
Entre los dos ejemplos realizados se puede tener la idea
casi completa de lo que significa elaborar una rueda dentada por
su complejidad.
Elaboración de
piezas tipo árbol
Las piezas tipo árbol se caracterizan por estar
formadas de superficies exteriores e interiores de
revolución y superficies planas. Las superficies
exteriores pueden ser lisas o escalonadas cilíndricas,
cónicas, de formas perfiladas y dentadas, y además
poseer superficies roscadas, agujeros transversales, chaveteros y
estrías. Las superficies interiores de revolución
pueden ser ciegas o pasantes cilíndricas y cónicas
en sus extremos. Las superficies planas completan la
configuración de esta pieza y pueden poseer agujeros
frontales.
La asignación de servicio de estas piezas
se refiere en lo fundamental a la transmisión de
movimiento, así como para soportar y determinar la
posición de otras piezas que se instalan en ellas. Los
materiales más empleados para fabricar estas piezas
son los aceros y la fundición gris en el caso de
árboles voluminosos. Por lo tanto, las piezas
brutas que servirán de base para el mecanizado y
convertirlas en piezas terminadas serán laminadas macizas,
forjadas / estampadas y fundidas.
La característica fundamental en cuanto a la
relación de dimensiones de las superficies de las mismas,
es encontrarse en el rango de L / D > 3, siendo L la longitud
total del árbol y D el diámetro mayor.
Desde el punto de vista de la relación de bases
tecnológicas durante el ensamble de estas piezas, una o
dos superficies exteriores de revolución (en
función de la forma en que se instale) serán las de
mayor importancia; considerándose en el caso de una sola
superficie, como base doble guía, por medio de la cual se
le eliminan a la pieza cuatro grados de libertad (dos
desplazamientos y dos rotaciones) y en el caso de dos
superficies, como bases de centrado, haciendo entre ambas el
efecto de una base doble guía. Siempre asociada a las
superficies de revolución habrá una superficie
plana, considerada de menor importancia, por medio de la cual se
le elimina un grado de libertad a la pieza, correspondiendo a su
desplazamiento axial.
Como consecuencia de lo explicado anteriormente y de
otros argumentos tecnológicos y de diseño, los
requisitos de precisión más frecuentes en estas
piezas serán: de medidas lineales (IT), que van desde IT-5
hasta IT-12; de posición relativa de coaxialidad entre
muñones oscilando entre 0,005 – 0,01 mm,
pulsación radial del agujero cónico de los husillos
respecto a los muñones de 0,001 – 0,01 mm,
pulsación frontal de la brida de los husillos con respecto
a los muñones hasta de 0,01 mm, paralelismo de las
estrías respecto a los muñones hasta de 0,1 ?m / mm
de longitud y pulsación radial del diámetro
exterior a dentar respecto a los muñones entre 0,0025
– 0,05 mm; de forma geométrica de los muñones
de 0,25 – 0,5 ?m / 300 mm; grado de precisión
cinemático del dentado entre 3 – 9; y de rugosidad
superficial oscilando entre 0,2 – 12,5 en Ra.
La tecnología de fabricación de las
piezas tipo árbol se fundamenta en la forma de establecer
los requisitos de precisión, siendo las reglas
generales las siguientes:
a) Desde la etapa de desbaste se buscará
la coincidencia del eje de rotación de la pieza con
los muñones (superficies de mayor importancia),
elaborándose las superficies exteriores hasta la etapa
de semiacabado para posteriormente elaborar los agujeros
axiales.b) Para las restantes elaboraciones que tenga
la pieza hasta completar su configuración y alcanzar
los requisitos de precisión, siempre se tomarán
como bases tecnológicas de las mismas a las
superficies de mayor importancia (muñones).c) Siempre se terminarán primero las
superficies de mayor importancia y posteriormente las
secundarias y restantes superficies que posea la pieza,
respetándose la secuencia por etapas de
elaboración.
Con el objetivo de particularizar en mayor grado la
fabricación de estas piezas, los itinerarios
típicos se confeccionan a partir de una división de
la clase en grupos, donde cada árbol se
identificará por tres dígitos de la siguiente
forma:
Primer dígito: puede tomar los
números 1 o 2, donde el 1 significa que es un árbol
macizo
y el 2 que es un árbol hueco.
Segundo dígito: puede tomar los
números 1 o 2, donde el 1 significa que es un árbol
de
longitud total hasta de 500 mm y el 2 de una longitud
total mayor de 500
mm.
Tercer dígito: puede tomar los
números del 1 al 5 significando: 1- árbol sin
superficies
estriadas ni dentadas, 2- árbol con superficies
estriadas pero sin dentadas,
3- árbol con superficies dentadas pero sin
estriadas, 4- árbol con superficies
dentada cilíndrica y estriada y 5- árbol
con superficies dentada cónica y
estriada.
Veamos dos ejemplos de lo anterior: un árbol 111
es aquel que es macizo, con una longitud total menor de 500 mm y
sin superficies estriadas ni dentadas; un árbol 225,
significa que es un árbol hueco, con una longitud total
por encima de 500 mm y con superficies dentada cónica y
estriada.
El dominio de esta
nomenclatura
es importante, pues de esta forma se hace referencia en la
literatura
especializada de la materia,
así como en los itinerarios típicos que se muestran
seguidamente en las tablas 4 y 5.
Las siglas indican que, ST es sin tratamiento
térmico, N es con tratamiento de normalizado y
TR con tratamientos de temple y revenido.
Tabla 4: Itinerarios particulares de árboles del
grupo 11 (macizos y con longitud menor de 500 mm).
Tabla 5: Itinerarios particulares de árboles del
grupo 21 (huecos y con longitud menor de 500 mm).
Las tecnologías para los árboles con
longitud mayor de 500 mm son iguales que las expuestas
anteriormente, lo que la instalación de esas piezas en las
máquinas herramienta requiere del aumento de la rigidez
mediante lunetas y otros soportes especiales.
Para confeccionar el proceso tecnológico
definitivo de una pieza cualquiera contemplada dentro de la clase
de los árboles, usted deberá guiarse por la
secuencia que brindan los itinerarios típicos de las
tablas 4 y 5 (en función del tipo de árbol),
seleccionando las elaboraciones que necesite realizar a partir de
los itinerarios previos determinados por usted para cada
superficie de la pieza. No obstante se debe aclarar, que el
número de operaciones tecnológicas a emplear para
ejecutar la secuencia de elaboraciones estará determinada
por el tipo de producción (concentración o
diferenciación de elaboraciones) y el equipamiento
tecnológico disponible en la entidad
productora.
Para ilustrar todo lo expuesto se realizarán dos
ejemplos.
Primer ejemplo: árbol de acero que en su
ensamble se instala por la superficie A (superficie de mayor
importancia) y haciendo tope por la superficie plana colindante.
Sobre esta pieza se instala un elemento por el diámetro de
30 mm sujetado mediante un separador y una tuerca. Este
árbol del grupo 111 no lleva tratamiento térmico,
cuyos biseles son de 1*45 grados, siendo sus requisitos de
precisión los mostrados en la figura 9.
Figura 9. Requisitos de precisión
del árbol perteneciente al grupo 111.
Obsérvese que la coaxialidad se refleja de la
superficie cilíndrica exterior de diámetro 30 mm
respecto a la superficie cilíndrica exterior de
diámetro 27 mm, por ser esta última la de mayor
importancia.
Se partirá de una pieza bruta laminada con la
sobremedida indispensable en su longitud y los itinerarios
previos de las superficies son los siguientes:
??27 k7 – Cilindrados de desbaste y semiacabado,
rectificados previo y de acabado.
??30 g10 – Cilindrados de desbaste y
semiacabado.
M27 * 2 – Tallado de rosca con
cuchilla.
El resto de las superficies – Etapa de
desbaste.
Tomándose como guía al itinerario
típico de la tabla 4 (grupo 111 y sin tratamiento
térmico) y seleccionando las elaboraciones a realizar en
función de los itinerarios previos establecidos (obtenidos
a partir de los requisitos de precisión y tipo de
superficie), queda el orden de las elaboraciones de la siguiente
forma: refrentado y centrado, cilindrados de desbaste, ranurados
exteriores para salidas del rectificado y del roscado,
cilindrados de semiacabado, biselados, tallado de la rosca y
rectificado cilíndrico para terminar el diámetro
exterior de 27 mm.
De lo anterior se puede deducir que se necesita por lo
menos de dos operaciones tecnológicas para fabricar la
pieza (el torneado y el rectificado cilíndrico exterior),
por lo que solo resta confeccionar el itinerario definitivo
pudiendo quedar de siguiente forma:
Operación de fresado.
1. Se instala la pieza bruta tomándose
como base al diámetro exterior en bruto,
realizándose los pasos tecnológicos de:
refrentados de los extremos a obtener la longitud final del
árbol y los taladrados de los centros
tecnológicos por las caras planas.
Operación de torneado.
1. Se instala la pieza bruta tomándose
como base al eje axial, materializado entre plato y punto
giratorio y se realiza el paso tecnológico de
cilindrado de desbaste de la superficie A.2. Se cambia la instalación,
invirtiéndose la pieza pero manteniéndose la
misma base, realizándose los pasos tecnológicos
de: cilindrados de desbaste de todos los diámetros
formándose los escalones y los dos ranurados
exteriores.
Operación de torneado.
1. Se instala la pieza tomándose como
base al eje axial, materializado entre puntos fijos y brida
de arrastre y se realizan los pasos tecnológicos de:
cilindrado de semiacabado de la superficie A y el biselado
del extremo.2. Se cambia la instalación,
invirtiéndose la pieza pero manteniéndose la
misma base, realizándose los pasos tecnológicos
de: cilindrado de semiacabado del diámetro de 30 mm,
biselados y el tallado de la rosca.
Operación de rectificado
exterior.
1. Se instala la pieza tomándose como
base al eje axial, materializado entre puntos fijos y brida
de arrastre y se realizan los pasos tecnológicos de:
rectificados previo y de acabado de la superficie
A.
De esta forma queda concluida la secuencia de
elaboración del árbol, debiéndose llevar
esos resultados a los documentos tecnológicos para
confeccionar su tecnología definitiva.
Segundo ejemplo: árbol de acero que en su
ensamble se instala por las superficies A (superficies de mayor
importancia) y haciendo tope por la superficie plana colindante
de la que está más próxima al dentado. Sobre
esta pieza se instala un elemento por el diámetro de 50
mm, que recibe el movimiento de rotación mediante el
chavetero.
Este árbol del grupo 113 lleva tratamiento
térmico hasta alcanzar dureza de 55 HRc, cuyos biseles son
de 1*45 grados, el grado de precisión cinemático
del dentado es 9, con módulo de 2 mm y 36 dientes, siendo
sus requisitos de precisión los mostrados en la figura
10.
Figura 10. Requisitos de precisión
del árbol perteneciente al grupo113.
Obsérvese que en este caso hay dos superficies de
mayor importancia existiendo necesariamente coaxialidad entre
ellas. Los restantes requisitos de precisión de
posición relativa se reflejarán con respecto a las
superficies A.
Se partirá de una pieza bruta laminada con la
sobremedida indispensable en su longitud y los itinerarios
previos de las superficies son los siguientes:
??40 k7 – Cilindrados de desbaste y semiacabado,
rectificados previo y de acabado.
??50 g9 – Cilindrados de desbaste y
semiacabado.
???76 h9 – Cilindrados de desbaste y
semiacabado.
6 H9 – Fresado del chavetero.
Superficie dentada – Tallado con mortajador
circular tipo B y rectificado de los dientes.
El resto de las superficies – Etapa de
desbaste.
Tomándose como guía al itinerario
típico de la tabla 4 (grupo 113 y con tratamiento
térmico) y seleccionando las elaboraciones a realizar en
función de los itinerarios previos establecidos (obtenidos
a partir de los requisitos de precisión y tipo de
superficie), queda el orden de las elaboraciones de la siguiente
forma: refrentado y centrado, cilindrados de desbaste, ranurados
exteriores para salidas del rectificado, cilindrados de
semiacabado, biselados, rectificado primario de los
muñones (superficies A), fresado del chavetero, dentado,
tratamiento térmico, rectificado cilíndrico para
terminar las superficies A y rectificado de los
dientes.
De lo anterior se puede deducir que se necesita por lo
menos de siete operaciones tecnológicas para fabricar la
pieza (torneado, rectificado cilíndrico exterior primario,
fresado de chavetero, tallado de dientes, tratamiento
térmico, rectificado cilíndrico exterior final y
rectificado de dientes), por lo que solo resta confeccionar el
itinerario definitivo pudiendo quedar de siguiente
forma:
Operación de fresado.
1. Se instala la pieza bruta tomándose
como base al diámetro exterior en bruto,
realizándose los pasos tecnológicos de:
refrentados de los extremos a obtener la longitud final del
árbol y los taladrados de los centros
tecnológicos por las caras planas.
Operación de torneado.
1. Se instala la pieza bruta tomándose
como base al eje axial, materializado entre plato y punto
giratorio y se realizan los pasos tecnológicos de:
cilindrados de desbaste de los diámetros 76, 60, 50 y
40 mm, formándose los escalones.2. Se cambia la instalación,
invirtiéndose la pieza pero manteniéndose la
misma base, realizándose los pasos tecnológicos
de: cilindrados de desbaste de los restantes diámetros
formándose los otros escalones y los dos ranurados
exteriores.
Operación de torneado.
1. Se instala la pieza tomándose como
base al eje axial, materializado entre puntos fijos y brida
de arrastre y se realizan los pasos tecnológicos de:
cilindrados de semiacabado de los diámetros 76, 50 y
40 mm, así como sus biselados.2. Se cambia la instalación,
invirtiéndose la pieza pero manteniéndose la
misma base, realizándose los pasos tecnológicos
de: cilindrado de semiacabado del diámetro de 40 mm y
biselados.
Operación de rectificado
exterior.
1. Se instala la pieza tomándose como
base al eje axial, materializado entre puntos fijos y brida
de arrastre y se realizan los pasos tecnológicos de:
rectificados previos de las superficies A.
Operación de fresado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases a las superficies A y se realiza el paso
tecnológico de fresado del chavetero.
Operación de dentado.
1. Se instala la pieza tomándose como
base al eje axial y se realiza el paso tecnológico de
tallado de dientes.
Operación de tratamiento
térmico.
Operación de rectificado
exterior.
1. Se instala la pieza tomándose como
base al eje axial y se realizan los pasos tecnológicos
de rectificados de acabado de las superficies A.
Operación de rectificado de
dientes.
1. Se instala la pieza tomándose como
base al eje axial y se realiza el paso tecnológico de
rectificado de dientes.
De esta forma queda concluida la secuencia de
elaboración del árbol, debiéndose llevar
esos resultados a los documentos tecnológicos para
confeccionar su tecnología definitiva.
Con los dos ejemplos desarrollados deben haberse
aclarado las posibles dudas que existieran, poniéndose de
manifiesto la complejidad de estos tipos de piezas y la
determinante ayuda de los itinerarios típicos para
facilitar la confección de los procesos
tecnológicos.
Elaboración de
piezas tipo cuerpo
Los cuerpos se caracterizan por la complejidad de sus
formas, estando constituidos por superficies planas e interiores
de revolución, así como por nervios para aumentar
su rigidez. Las superficies interiores de revolución
pueden ser de dos tipos, las dedicadas a la instalación de
unidades ensambladas y las dedicadas a la fijación de
elementos. Estas piezas se diseñan de dos formas (con la
finalidad de disminuir peso y simplificar los procesos de
elaboración y ensamble) las cuales son: las no
desmontables y las desmontables en el plano diametral de las
superficies interiores de revolución,
La asignación de servicio de estas piezas
se refiere en lo fundamental, a garantizar la seguridad de
otras piezas y unidades ensambladas que se instalan sobre ellas,
soportando el peso y determinando la posición adecuada de
las mismas para el funcionamiento.
Los materiales más empleados para este
tipo de pieza son los hierros fundidos gris y maleable, aceros al
carbono,
aleaciones de magnesio, aleaciones de cobre y
polímeros. Por lo tanto, las piezas brutas que
servirán de base para el mecanizado y convertirlas en
piezas terminadas serán fundidas, soldadas e inyectadas
para los polímeros.
Desde el punto de vista de la relación de bases
tecnológicas durante el ensamble de estas piezas, la
superficie plana horizontal por donde se instala será la
de mayor importancia, considerándose como base de
instalación, por medio de la cual se le eliminan a la
pieza tres grados de libertad (dos rotaciones y un
desplazamiento), por lo que la mayoría de los requisitos
de precisión (posición relativa) se establecen
respecto a ella; y dos agujeros pequeños ubicados en la
propia superficie, siendo empleados como base de centrado uno,
por medio del cual se eliminan dos grados de libertad a la pieza
(dos desplazamientos) y el otro como base de apoyo, eliminando el
último grado de libertad (una rotación). Es
característico en este tipo de pieza clasificar a las
superficies secundarias por orden de importancia, donde los
agujeros en los que se instalan unidades ensambladas son los de
primer orden y los agujeros roscados para tornillos los de
segundo orden.
Como consecuencia de lo explicado anteriormente y de
otros argumentos tecnológicos y de diseño, los
requisitos de precisión más frecuentes por
superficies en estas piezas serán:
Superficie plana horizontal de mayor importancia: de
forma geométrica de rectitud o planicidad entre 0,05
– 0,2 mm en toda su longitud y de rugosidad superficial
oscilando entre 1,6 – 6,3 en Ra.Superficies interiores de revolución de
primer orden: de medida lineal entre IT 6 – IT 9, de
posición relativa de coaxialidad entre los agujeros
siendo la mitad de la tolerancia del diámetro menor y
paralelismo entre los agujeros oscilando entre 0,02 – 0,05 mm
por cada 100 mm de longitud, de forma geométrica de
cilindricidad o circularidad entre las clases 5 – 8 y
de rugosidad superficial entre 0,8 – 3,2 en
Ra.Distancia entre centros: con tolerancias entre 0,018
– 0,28 mm.Superficies planas laterales: de posición
relativa de perpendicular respecto a los agujeros de primer
orden entre 0,01 – 0,05 mm por cada 1000 mm de
longitud, y de rugosidad superficial entre 3,2 – 6,3 en
Ra.Superficies guías (cuando las posee): de
posición relativa de paralelismo entre ellas oscilando
entre 0,01 – 0,05 mm por cada 1000 mm de longitud, de
forma geométrica de rectitud entre 0,01 – 0,05
mm por cada 1000 mm de longitud y de rugosidad superficial
entre 0,1 – 1,6 en Ra.
La tecnología de fabricación de piezas
tipo cuerpo se fundamenta en la forma de establecer los
requisitos de precisión, respondiendo a las siguientes
reglas generales de relación entre las bases
tecnológicas:
a) En la primera instalación se toma
como base tecnológica a una superficie plana
secundaria, maquinándose la superficie plana
horizontal de mayor importancia de la pieza. Estas dos
superficies se asocian por el paralelismo entre
ellas.b) Para la elaboración de las
superficies secundarias planas o cilíndricas y
restantes superficies que permiten completar la
configuración de la pieza, se empleará como
base tecnológica a la superficie plana horizontal de
mayor importancia.c) Si se necesitara de otras operaciones de
acabado debido a las exigencias de los requisitos de
precisión del cuerpo (por ejemplo el rectificado),
entonces, se terminarán primero las superficies de
mayor importancia tomándose como bases para ello a las
secundarias y posteriormente, se terminan las
secundarias.
Nota: En el caso de los cuerpos desmontables,
después de elaborarse las superficies planas asociadas, se
realiza el montaje de las dos partes y posteriormente se
continúa el proceso de fabricación según las
reglas generales, lo que provoca que la base y la tapa se
maquinen conjuntamente.
Es a partir de estas reglas generales que se obtienen
los itinerarios típicos particulares que se muestran en la
tabla 6, los que han sido diseñados para brindar una
aplicación práctica más directa y en
función de la siguiente clasificación:
Piezas desmontables (D).
Piezas no desmontables (ND).
Tabla 6. Tecnologías típicas de
fabricación de piezas tipo cuerpo.
Las bancadas, consideradas piezas tipo cuerpo de
características únicas (por la precisión que
necesitan las guías) se fabrican según la siguiente
secuencia:
1. Fresado de desbaste de las superficies
planas bases.2. Fresados de desbaste de las guías y
otras superficies relacionadas con ellas.3. Envejecimiento natural o
artificial.4. Fresado de acabado de las superficies planas
bases.5. Fresado de acabado de las
guías.6. Acepillado o fresado de las restantes
superficies planas de la pieza.7. Taladrado y tallado de roscas en
agujeros.8. Tratamiento de temple superficial a las
guías.9. Rectificado de las guías.
Nótese que aunque con diferencias con
relación a las otras piezas tipo cuerpo, la secuencia de
fabricación se basa también en las reglas
generales, lo que en este caso, las guías serán las
superficies de mayor precisión y no las superficies bases
por donde se instala en su ensamble.
Finalmente, en cuanto a los itinerarios típicos
de fabricación de las piezas tipo cuerpo se hace necesario
aclarar, que en las producciones unitarias al no contarse con
dispositivos especiales para la primera instalación de la
pieza en la máquina herramienta, se comienza con el
trazado volumétrico de la base principal para su posterior
elaboración.
Para ilustrar todo lo expuesto, se tomará de
ejemplo a un cuerpo de un reductor cilíndrico de dos
etapas (figura 11), cuyo material es la fundición gris, el
que se instala por la superficie plana inferior y dos agujeros de
localización.
Figura 11. Requisitos de precisión
del cuerpo en sus vistas frontal y corte lateral.
Como puede apreciarse es un cuerpo desmontable, cuya
tapa tiene los mismos requisitos de precisión que la base
en las superficies planas de contacto y laterales, así
como en los agujeros de instalación de los
cojinetes.
Se partirá de una pieza bruta fundida, cuya forma
es muy similar a la de la pieza terminada. Los itinerarios
previos de las superficies son los siguientes:
??215 H7 y ??270 H7?– Mandrilados de desbaste y
semiacabado. Rectificado planetario.
500 y 550 – Fresados de desbaste y
acabado.
Agujeros de localización – Taladrado y
escariado.
Agujeros roscados – Taladrado y tallado de rosca
con macho.
El resto de las superficies – Se obtienen
directamente de fundición por lo que no se
maquinan.
Tomándose como guía al itinerario
típico de la tabla 6 (desmontables) y seleccionando las
elaboraciones a realizar en función de los itinerarios
previos establecidos (obtenidos a partir de los requisitos de
precisión y tipo de superficie), el itinerario definitivo
queda de la siguiente forma:
Operación de fresado.
1. Se instala la pieza tomándose como
base en bruto a la superficie plana B, realizándose en
la superficie plana A los siguientes pasos
tecnológicos: fresados de desbaste y
acabado.
Operación de taladrado.
1. Se instala la pieza por la superficie A,
realizándose los pasos tecnológicos de
taladrados de los agujeros que están en esa
superficie, tallados de roscas y escariados de los dos
agujeros de localización.
Operación de fresado.
1. Se instala la pieza tomándose como
base la superficie A, realizándose en la superficie
plana B los siguientes pasos: fresados de desbaste y
acabado.
Operación de fresado para la
tapa.
1. Se instala la pieza tomándose como
base a la superficie curva paralela a la que tiene contacto
con el cuerpo, realizándosele a esta última los
pasos tecnológicos de fresados de desbaste y
acabado.
Operación de ensamble de la tapa y el
cuerpo.
1. Se instala la pieza por la superficie plana
A, realizándose los pasos tecnológicos de:
montaje de la tapa sobre el cuerpo, taladrados de los
agujeros de localización, escariados de dichos
agujeros, colocación de los pasadores en ellos,
taladrados de los restantes agujeros y fijación
mediante tornillos de las dos partes.
Operación de fresado.
1. Se instala la pieza tomándose como
base a la superficie A, realizándose en las
superficies planas laterales C los pasos tecnológicos
de fresados de desbaste y acabado.
Operación de mandrilado.
1. Se instala la pieza tomándose como
base a la superficie A, realizándose en los agujeros
de primer orden (??215 y ??270) los pasos tecnológicos
de mandrilados de desbaste y semiacabado.
Operación de taladrado.
1. Se instala la pieza por una de las
superficies laterales C, realizándose por la otra los
pasos tecnológicos de taladrados y tallados de roscas
de los agujeros para las tapas laterales.2. Se cambia la instalación,
invirtiéndose la pieza, realizándose por la
otra superficie lateral los mismos pasos
tecnológicos.
Operación de rectificado.
1. Se instala la pieza tomándose como
bases a las superficies planas A y C, realizándose los
pasos tecnológicos de rectificados de los dos agujeros
de primer orden de importancia.2. Se cambia la instalación,
invirtiéndose la pieza y empleándose el mismo
sistema de bases, realizándose los pasos
tecnológicos de rectificados de los dos agujeros de
primer orden de importancia por el otro lado.
De esta manera queda concluida la secuencia de
operaciones para elaborar el cuerpo, debiendo seguirse este
procedimiento ante la presencia de cualquier pieza que
esté contemplada dentro de esta clase, o sea, analizar
cuales son las superficies de mayor importancia y que otras
superficies se asocian a estas, para finalmente en función
de la tecnología típica establecer la secuencia de
elaboraciones definitiva.
Elaboración de
piezas tipo palanca
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