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Capítulo 1

Procesos de mecanizado

1. Introducción

En este capítulo se analizarán las directrices fundamentales que intervienen en cualquier proceso de mecanizado. Se accederá a los recursos necesarios para una correcta elección entre las diferentes máquinas que existen en la industria moderna y en función del trabajo a realizar.

Trataremos cómo se realiza la llamada hoja de ruta, un documento que es muy importante en cualquier proceso de fabricación, el cual es susceptible de ser adaptado a los requerimientos de la empresa usuaria, siempre y cuando se respete la información mínima que lo justifica.

También se verán las diferencias y el uso que se da a los distintos tipos de utillaje, tanto de fabricación como de control o verificación. Los primeros han de entenderse como una ayuda a la producción de piezas; los segundos como los encargados de certificar el montaje final y, por tanto, la calidad de los trabajos realizados.

Se esquematizará el proceso de obtención de materia en bruto para su posterior transformación y se definirán los distintos métodos a la hora de fabricar piezas y en base a estos poder elegir con seguridad el procedimiento acertado.

2. Estructura secuencial de los procesos de mecanizado

Para poder acometer cualquier trabajo de mecanizado con éxito es necesario contar como mínimo con una serie de datos básicos. Estos datos se van a detallar a continuación.

2.1. El plano/s de la pieza

Antes de la fabricación y mediante el departamento de ‘Oficina Técnica’ se facilitan una serie de planos de conjunto, subconjunto y detalle, en los que se especifican claramente las características dimensionales, tolerancias y acabados superficiales que se van a aplicar a la pieza en cuestión.

No obstante, se suelen indicar además detalles de soldadura (como tipo de soldadura, longitud de cordones, etc.), montaje (tornillería, etc.) y acabado final (pintado, pulido, cataforizado, galvanizado, etc.).

2.2. El material que la constituye

Igualmente, el material que forma la pieza o conjunto habrá sido previamente analizado y seleccionado para que cumpla una serie de solicitaciones técnicas y/o estéticas (impuestas por el cliente o encargadas a la propia empresa).

La gran importancia en la elección de materiales (metálicos, cerámicos, plásticos, etc.) determinará en gran medida el éxito al aplicar procesos subsiguientes como el mecanizado, plegado, curvado, etc.

2.3. Las máquinas de que se dispone y el orden de utilización de las mismas

Es importante conocer de antemano las máquinas con las que contamos para la ejecución de los trabajos ya que de nada sirve un estudio profundo del plano y un exhaustivo análisis del material (además del compromiso pactado con el cliente) si a la hora de acometer los trabajos no tenemos una máquina capaz de hacerlos realidad.

Importante

Es básico estudiar en profundidad el plano de la pieza y dedicar unos minutos a planificar el orden de las operaciones en la ejecución de la misma.

Igualmente es importante contar con una gama de proveedores de calidad para la ejecución de operaciones o trabajos puntuales (soldadura TIG o torneado de piezas de ϕ 2.000 mm) que nuestra empresa no puede acometer.

Los dos primeros puntos aportan detalles para realizar una correcta elección de la máquina. También puede suceder que el trabajo deba de hacerse en varias máquinas como puede verse en el siguiente ejemplo.

Se trata de la fabricación (según plano) de una brida o collarín de acero inoxidable, que posteriormente se acoplará a una tubería de conducción de materiales sólidos.

En primer lugar, se clasificarían los procesos de fabricación a aplicar a la pieza; esto se haría de la siguiente manera:

1 Corte de chapa de acero inoxidable de 8 mm de espesor (según plano la pieza tiene un espesor de 6 mm), mediante técnica láser, chorro de agua o plasma.

2 Posteriormente se mecanizaría la pieza aplicando las siguientes operaciones en el orden descrito:Refrentado de ambas caras (anterior y posterior).Cilindrado del diámetro mayor y menor, hasta la consecución de cotas especificadas en plano.

3 Taladrado según plano (y roscado si procede).

El corte de la chapa se encargaría a proveedores externos (ya que nuestra empresa se dedica en exclusiva al mecanizado). Posteriormente, estando la pieza en nuestras instalaciones, se utilizaría el torno y posteriormente el taladro (nunca al contrario).

Si se utilizaran estas herramientas en orden inverso se cometería un grave error, ya que como norma general los trabajos de taladrado se deben hacer en último lugar. Si actuásemos así, la cuchilla del torno encontraría vacíos (los taladros) y ‘tropezaría’ con ellos. La herramienta de corte por tanto se rompería con facilidad debido a la colisión producida con los agujeros.

Importante

El plano, el material y la máquina determinan la posibilidad de acometer ciertos trabajos. Estas premisas junto a la profesionalidad del operador son la garantía de calidad y éxito en el trabajo.

3. Elección de las diferentes máquinas herramientas según la operación a realizar

En general, las denominadas máquinas herramienta se clasifican en tres grandes grupos: Las máquinas destinadas a trabajos de torneado, las destinadas a trabajos de fresado y las máquinas de taladrado.

Todas ellas tienen en común la realización de trabajos mediante operaciones de extracción de viruta.

Aunque cada vez es más común la utilización de centros de mecanizado (que engloban los trabajos de torno, fresa y taladro), las máquinas anteriormente señaladas siguen siendo la base individual y el referente en cuanto a trabajos de arranque de viruta, ya que el uso de centros de mecanizado no se justifica en ciertas industrias.

No entendamos torno, fresa y taladro como máquinas antiguas o en desuso. Actualmente, estas máquinas disponen de controles numéricos (introducción de órdenes manualmente o por medio de computadora) que las hacen mucho más precisas y fáciles de manejar.

3.1. El torneado

Esta técnica se utiliza con frecuencia para fabricar sólidos de revolución. El torneado se podría definir por tanto como la creación de un perfil que gira a lo largo de un eje (el de pieza en cuestión).

En esta operación son muy comunes los trabajos de cilindrado, refrentado, tronzado y roscado (se explicarán más adelante). Por lo tanto, todas las piezas susceptibles de ser realizadas mediante movimientos de revolución (bridas, ejes, bujes, etc.) tienen cabida en las operaciones de torneado.

En el sólido de revolución se han realizado operaciones de refrentado, cilindrado y copiado.

Sabía que...

El buje es una pieza cilíndrica que guarnece interiormente el cubo de la rueda de un vehículo.

3.2. El fresado

Esta técnica es utilizada para el arranque de viruta mediante herramientas circulares de corte múltiple como platos y fresas.

Los perfilados o contorneados, cajeras y planeados de piezas macizas engloban tres cuartas partes de las operaciones de fresado.

En la pieza se ve claramente la realización de operaciones de planeado y contorneado.

3.3. El taladrado

Esta operación es sobradamente conocida ya que se trata de la ejecución de un hueco cilíndrico en la superficie de una pieza. Hay que recordar que el hueco puede ser pasante, (atraviesa totalmente la pieza) o ciego, (no traspasa la pieza).

Hay que prestar atención a la cantidad de taladros, su diámetro y si son pasantes o ciegos.

En el taladrado tienen cabida todas aquellas operaciones destinadas a roscado interior (las cuales se realizan a posteriori con los llamados ‘machos’). En la industria existen máquinas roscadoras que están desarrolladas únicamente para este fin.

Nota

La roscadora no es considerada una máquina herramienta como tal.

Por tanto, y según sea el trabajo a realizar, se debe elegir la máquina que lo lleve a cabo con más facilidad, más rapidez y con el menor costo. Visto lo anterior, estamos en condiciones de poder operar con la máquina adecuada, conociendo los trabajos a realizar en la pieza.

4. Elaboración de la hoja de ruta de fabricación

La hoja de ruta es un documento que define el camino a seguir en cuanto al orden de las operaciones y la cantidad de piezas o lotes a fabricar. En esencia identifica las fases que tienen lugar durante la fabricación de una pieza.

La mínima información que ha de contener es la relacionada a continuación. Con los datos siguientes, se va a proceder a completar una hoja de ruta.

Se requiere fabricar un lote completo de ejes asimétricos, con diámetros 35 mm y 25 mm. Estos ejes, y según indicaciones del croquis, tienen una longitud total de 345 mm.

De este modo, las fases del proceso serán las siguientes:

1 Corte (mediante sierra) de redondo de diámetro 36 mm y longitud 347 mm (se aprecia que se corta en exceso para poder refrentar y cilindrar después).

2 Refrentado de uno de los extremos.

3 Refrentado del otro extremo.

4 Cilindrado exterior para conseguir 35 mm de diámetro a lo largo de la longitud deseada.

5 Cilindrado exterior para conseguir 25 mm de diámetro a lo largo de la longitud deseada.

4.1. Hoja de ruta

Número de operación

De forma cronológica y ordenada se enumeran las operaciones que se realizarán a la pieza. De este modo, las fases de nuestro proceso serían cinco.

Descripción de la operación

En este apartado se anotará de forma precisa y resumida una breve descripción de la operación a realizar. En el caso que nos ocupa, se escribiría:

1 Corte con exceso (2 mm).

2 Refrentado extremo nº 1.

3 Refrentado extremo nº 2.

4 Cilindrado a 35 mm.

5 Cilindrado a 25 mm.

Máquina o equipo a utilizar

Hay que señalar que los equipos de fabricación previamente han debido ser marcados con un número o código alfanumérico que les hace únicos en la planta de fabricación donde se encuentran.

Importante

Los equipos de fabricación se marcan con un número o código alfanumérico que les hace únicos en la planta de fabricación.

En este caso, los equipos a utilizar son varios y se encuentran dentro de la sección de mecanizado. Este equipo es el siguiente:

1 Sierra de cinta.

2 Torno paralelo.

3 Torno paralelo.

4 Torno paralelo.

5 Torno paralelo.

Número de máquina

En ese apartado se anota el número (o código) de la máquina. Como se ha visto más arriba, las máquinas a utilizar son la sierra de cinta y el torno paralelo. Pero en la sección de mecanizado de esta empresa en cuestión existen tres sierras de cinta y siete tornos de estas características.

Se justifica entonces la anotación del número de máquina. Por lo tanto, el equipo utilizado queda perfectamente definido para cualquiera que a posteriori consulte la hoja de ruta. Para el ejemplo que nos ocupa, la columna ‘Número/ Código’ de máquina se rellenaría como sigue:

1 SC3 (Sierra de cinta nº 3).

2 TP5 (Torno paralelo nº 5).

3 TP5 (Torno paralelo nº 5).

4 TP2 (Torno paralelo nº 2).

5 TP2 (Torno paralelo nº 2).

Sección o localización

En este apartado se define la sección a la que pertenecen las máquinas o equipos utilizados. En el ejemplo actual, todas las máquinas pertenecen a la sección de mecanizado.

Observaciones

Este espacio queda reservado para anotar cualquier aclaración puntual que resulte de ayuda, que se considere de importancia o que represente alguna situación especial.

1 -----.

2 -----.

3 Avería en torno nº 5 (se continúa el trabajo en torno nº 2).

4 -----.

5 -----.

A continuación, se puede observar una de las muchas plantillas que se utilizan como hoja de ruta en las industrias de fabricación metálica.

Como se puede observar, la hoja de ruta presenta otros apartados o casillas en las que consta información tan variada como: material utilizado o a utilizar, cantidad del lote, número de pieza o referencia (según plano) y número de conjunto al que pertenece, fecha de fabricación, etc.