Ajustes
Se denomina ajuste a la relación mecánica existente entre dos piezas que pertenecen a una máquina o equipo industrial, cuando una de ellas encaja o se acopla en la otra.1
Las tareas relacionadas con esta actividad pertenecen al campo de la mecánica de precisión. En mecánica, el ajuste mecánico tiene que ver con la tolerancia de fabricación en las dimensiones de dos piezas que se han de ajustar la una a la otra. El ajuste mecánico se realiza entre un eje y un orificio. Si uno de ellos tiene una medida nominal por encima de esa tolerancia, ambas piezas sencillamente no ajustarán y será imposible encajarlas. Es por eso que existen las normas ISO que regulan las tolerancias aplicables en función de los diámetros del eje y del orificio. Para identificar cuándo el valor de una tolerancia responde a la de un eje o a la de un orificio, las letras iniciales son minúsculas para el primer caso y mayúsculas para el segundo caso.
La tolerancia es una definicion propia de la metrología industrial, que se aplica a la fabricación de piezas en serie. Dada una magnitud significativa y cuantificable propia de un producto industrial (sea alguna de sus dimensiones, resistencia, peso o cualquier otra), el margen de tolerancia es el intervalo de valores en el que debe encontrarse dicha magnitud para que se acepte como válida, lo que determina la aceptación o el rechazo de los componentes fabricados, según sus valores queden dentro o fuera de ese intervalo.
El propósito de los intervalos de tolerancia es el de admitir un margen para las imperfecciones en la manufactura de componente, ya que se considera imposible la precisión absoluta desde el punto de vista técnico, o bien no se recomienda por motivos de eficiencia: es una buena práctica de ingeniería el especificar el mayor valor posible de tolerancia mientras el componente en cuestión mantenga su funcionalidad, dado que cuanto menor sea el margen de tolerancia, la pieza será más difícil de producir y por lo tanto más costosa.
La tolerancia puede ser especificada por un rango explícito de valores permitidos,una máxima desviación de un valor nominal, o por un factor o porcentaje de un valor nominal. Por ejemplo, si la longitud aceptable de un barra de acero está en el intervalo 1 m ± 0,01 m, la tolerancia es de 0,01 m (longitud absoluta) o 1% (porcentaje). La tolerancia puede ser simétrica, como en 40 ± 0,1, o asimétrica como 40 + 0,2 / -0,1.
La tolerancia es diferente del factor de seguridad, pero un adecuado factor de seguridad tendrá en cuenta tolerancias relevantes además de otras posibles variaciones.
Se denomina holgura a la diferencia que existe entre las dimensiones de dos piezas en el lugar donde se acoplan. Por ejemplo un cojinete en su soporte, una polea en su eje, etc. Según sea el tipo de acoplamiento que se produzca la holgura puede ser holgada, ajustada de deslizamiento suave o forzada.
La holgura está regulada por las tolerancias máximas y mínimas que se establecen en las dimensiones de las piezas que se acoplan para mantener la intercambiabilidad de las mismas.
La diferencia entre ajuste deslizante o giratorio y ajuste fijo es que en el ajuste deslizante o giratorio el eje pasa sobre la hembra sin ejercer mucha fuerza moviéndose de forma suave sobre la henbra sin apenas holgura y el ajuste fijo las piezas son montadas o desmontadas a presión por dilatación o contracción, y las piezas no necesitan ningún seguro contra la rotación de una con respecto a la otra.
En el sistema de ajustes ISA, la amplitud del campo de tolerancia es definida por un número que determina la calidad de elaboración. Este número está comprendido entre 1 y 16, utilizándose los números 1 a 4 para ajustes extraprecisos (aparatos de medición); 5 a 11 para ajustes precisos, cubriendo los casos normales de acoplamientos mecánicos, comprendidos desde los más precisos a los más bastos; de 12 a 16 contemplan piezas que no son acoplables directamente luego de elaboradas mediante fresado, laminado, fusión y estampado.
Además en el sistema ISA, la posición de la zona de ajuste respecto a la línea de cero, que da la característica del ajuste con relación al juego, aprieto o deslizamiento, queda definida por una letra, que es mayúscula para los agujeros y minúscula para los ejes. La letra H mayúscula corresponde a los casos de "agujeros únicos", con tolerancia de cero a más (N ). La letra h minúscula corresponde a los casos de "ejes únicos", con tolerancia de cero a menos (N ). Por lo tanto con H se indica la zona de tolerancia de agujeros cuyas medidas mínimas son iguales a la nominal (DI = 0), y con h se indica la zona de tolerancia de ejes cuyas medidas máximas son iguales a la medida nominal (DS = 0).
Suponiendo que se acoplen todos los ejes con el agujero básico H, admitiendo una misma calidad en ambas piezas, las zonas de ajustes dadas por las letras correspondientes a los ejes darán los siguientes tipos de asiento: agujero H con ejes a, b, c, d, e, f, g, acoplamiento móvil o giratorio, con juego decreciente según el orden alfabético; agujero H con árbol h, acoplamiento deslizante; agujero H con eje j, acoplamiento forzado ligero; agujero H con eje k acoplamiento forzado medio; agujero H con ejes m,n, acoplamiento forzado duro; agujero H con ejes p, r, s, t , u, v, x, y, z, acoplamientos prensados con interferencia creciente según el orden alfabético.
Lo mismo se tiene al acoplar el eje básico h con todos los agujeros, obteniéndose los ajustes: eje h con agujeros A, B, C, D, F, G, acoplamiento móvil o giratorio con juego decreciente según el orden alfabético; eje h con agujero H, acoplamiento deslizante; eje h con agujero J, acoplamiento forzado ligero; eje h con agujero K, acoplamiento forzado medio; eje h con agujeros M, N, acoplamiento forzado duro; eje h con agujeros P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, acoplamientos prensados con interferencia creciente según el orden alfabético. En la figura (Fig.1.38) se puede observar ambos sistemas graficados, lo que permite visualizar los tipos de ajustes que se pueden realizar, tanto de agujero único como de eje único.
Para determinar las tolerancias correspondientes a las calidades dadas por la numeración 1 a 16, ISA fija el valor 10i como tolerancia fundamental de la calidad 6 (IT6), obteniéndose las tolerancias sucesivas de la serie de números normales de razón . Así las tolerancias fundamentales a partir de la calidad IT5 son las siguientes:
IT5: 7i; IT6:10i; IT7: 16i; IT8: 25i; IT9: 40i; IT10: 64i; IT11: 100i; IT12: 160i; IT13: 250i; IT14: 400i; IT15: 630i; IT16: 1000i. El valor de i es el dado por la expresión (1.25).
ISA establece en una tabla de calidades y diámetros nominales las tolerancias fundamentales para cada medida (Fig.1.39) de agujero único y eje único.
Por lo tanto el sistema ISA establece para cada ajuste la zona de tolerancia mediante el diámetro nominal, la letra que da la clase de asiento o ajuste y el número que indica la calidad: 50ÆH7; 40Æm6.
ISA ha establecido además tablas de ajustes ISA, (ver Anexo I y Anexo II) separadas en dos grupos: agujero único y eje único, donde figuran medidas nominales de 1mm hasta 315mm en los grupos de calidades Perfecta (alta precisión), Precisa, Ordinaria y Basta, subdivididas a su vez en ajustes de calidades intermedias.
Cuando se adopta un sistema, ya sea agujero único o eje único, corresponde un tipo de calidad ya sea del agujero o del eje respectivamente, determinando el tipo o clase de ajuste o asiento que se obtiene entre el agujero y el eje. Este ajuste puede indicarse combinando las notaciones de ambas tablas, quedando así perfectamente definido el tipo de ajuste. Por ejemplo, para designar un asiento se escribe primero el valor nominal seguido de la expresión que da el agujero y luego el eje: 150 , 150 H6-m5, 150 H6/m5 que es un acoplamiento forzado duro en el sistema de agujero único con diámetro nominal 150mm con las cotas siguientes: agujero: 150 ; eje 150 . Si fuera 225 , 225 M6-h5, 225 M6/h5, corresponde a un acoplamiento forzado duro en el sistema de eje único siendo las cotas para el eje 225 y agujero 225 .
APLICASION DE LOS AJUSTES
-De presión y fino: es la más frecuentemente usada en la construcción de máquinas-herramientas, motores de combustión interna, bombas, compresores, etc
-ajuste a prensa: es cuando necesitamos introducir un eje a una hembra con ayuda de la prensa, al serrarla
-ajuste forzado: para piezas que quedan fijas en una hembra por dilatación o contracción
-ajuste de arrastre: es usado para el rectificado de piezas en el cual se hace un ajuste a presión a una pieza para poder cogerla entre puntos.
-ajuste deslizante: una aplicación seria para hacer calibres.
-ajuste de entrada suave: se adopta para mecanismos accionados a mano, árboles de transmisión, anillo de seguros, vástagos de llaves, etc.
-afuste de juego libre: se adopta para mecanismos de funcionamiento más rudos y con el objeto de lograr intercambiabilidad, como pasadores, palancas de bombas manuales, algunas piezas de máquinas agrícolas, etc.
El torno es una máquina para fabricar piezas de forma geométrica de revolución. Se utiliza desde muy antiguamente para la alfarería.
Consistía entonces en un plato circular montado sobre un eje vertical que tenía en su parte inferior otro plato, que se hacía girar con los pies, para formar, con arcilla, piezas de revolución con sección variable.
Más tarde empezó a utilizarse en carpintería para hacer piezas torneadas.
Con el tiempo se ha llegado a convertir en una máquina importantísima en el procesoindustrial de la actualidad.
El torno es una máquina para fabricar piezas de forma geométrica de revolución. Se utiliza desde muy antiguamente para la alfarería.
Consistía entonces en un plato circular montado sobre un eje vertical que tenía en su parte inferior otro plato, que se hacía girar con los pies, para formar, con arcilla, piezas de revolución con sección variable.
Más tarde empezó a utilizarse en carpintería para hacer piezas torneadas.
Con el tiempo se ha llegado a convertir en una máquina importantísima en el procesoindustrial de la actualidad.
Partes principales del torno paralelo:
El torno paralelo se compone de las siguientes partes principales:
1º) Bancada: Es un zócalo de fundición soportado por uno o más pies, que sirve de
apoyo y guía a las demás partes principales del torno. La fundición debe ser de la
mejor calidad; debe tener dimensiones apropiadas y suficientes para soportar las
fuerzas que se originan durante el trabajo, sin experimentar deformación apreciable,
aún en los casos más desfavorables. Para facilitar la resistencia suele llevar unos
nervios centrales.
Las guías han de servir de perfecto asiento y permitir un deslizamiento suave y sin
juego al carro y contracabezal. Deben estar perfectamente rasqueteadas o
rectificadas. Es corriente que hayan recibido un tratamiento de temple superficial, para
resistir el desgaste. A veces, las guías se hacen postizas, de acero templado y
rectificado.
2º) Cabezal: Es una caja fijada al extremo de la bancada por medio de tornillos o
bridas. En ella va alojado el eje principal, que es el que proporciona el movimiento a la
pieza. En su interior suele ir alojado el mecanismo para lograr las distintas velocidades,
que se seleccionan por medio de mandos adecuados, desde el exterior.
El mecanismo que más se emplea para lograr las distintas velocidades es por medio
de trenes de engranajes. Los principales sistemas empleados en los cabezales de los
tornos son:
Cabezal monopolea: El movimiento proviene de un eje, movido por una polea
única. Las distintas velocidades o marchas se obtienen por desplazamiento de
engranajes.
Transmisión directa por motor: En lugar de recibir el movimiento a través de una
polea, lo pueden recibir directamente desde un motor. En este tipo de montaje
es normal colocar un embrague, para evitar el cambio brusco del motor, al parar
o invertir el sentido de la marcha. La potencia al transmitir es más directa, pues
se evitan pérdidas por deslizamiento de correas.
Caja de cambios: Otra disposición muy frecuente es la colocación de una caja o
cambio, situada en la base del torno; desde allí se transmite el movimiento
hasta el cabezal por medio
de correas. Este sistema se presta muy bien para tornos rápidos y, sobre todo, de
precisión. El eje principal queda descargado de tensiones, haciendo que la polea
apoye en soportes adecuados.
Variador de velocidades: Para lograr una variación de velocidades, mayor que las
limitadas por los mecanismos anteriores, se emplean en algunos tornos variadores de
velocidad mecánicos o hidráulicos.
3º) Eje principal: Es el órgano que más esfuerzos realiza durante el trabajo. Por
consiguiente, debe ser robusto y estar perfectamente guiado por los rodamientos, para
que no haya desviaciones ni vibraciones. Para facilitar el trabajo en barras largas suele
ser hueco. En la parte anterior lleva un cono interior, perfectamente rectificado, para
poder recibir el punto y servir de apoyo a las piezas que se han de tornear entre
puntos. En el mismo extremo, y por su parte exterior, debe llevar un sistema para
poder colocar un plato portapiezas.
4º) Contracabezal o cabezal móvil: El contracabezal o cabezal móvil, llamado
impropiamente contrapunta, consta de dos piezas de fundición, de las cuales una se
desliza sobre la bancada y la otra puede moverse transversalmente sobre la primera,
mediante uno o dos tornillos. Ambas pueden fijarse en cualquier punto de la bancada
mediante una tuerca y un tornillo de cabeza de grandes dimensiones que se desliza
por la parte inferior de la bancada. La superior tiene un agujero cilíndrico
perfectamente paralelo a la bancada y a igual altura que el eje del cabezal. En dicho
agujero entra suavemente un manguito cuyo hueco termina, por un extremo en un
cono Morse y, por el otro, en una tuerca. En esta tuerca entra un tornillo que puede
girar mediante una manivela; como este tornillo no puede moverse axialmente, al girar
el tornillo el manguito tienen que entrar o salir de su alojamiento. Para que este
manguito no pueda girar, hay una ranura en toda su longitud en la que ajusta una
chaveta. El manguito puede fijarse en cualquier parte de su recorrido mediante otro
tornillo. En el cono Morse puede colocarse una punta semejante a la del cabezal o bien
una broca, escariador, etc. Para evitar el roce se emplean mucho los puntos giratorios.
Además de la forma común, estos puntos giratorios pueden estar adaptados para
recibir diversos accesorios según las piezas que se hayan de tornear.
5º) Carros: En el torno la herramienta cortante se fija en el conjunto denominado carro.
La herramienta debe poder acercarse a la pieza, para lograr la profundidad de pasada
adecuada y, también, poder moverse con el movimiento de avance para lograr la
superficie deseada. Las superficies que se pueden obtener son todas las de
revolución: cilindros y conos, llegando al límite de superficie plana. Por tanto, la
herramienta debe poder seguir las direcciones de la generatriz de estas superficies.
Esto se logra por medio del carro principal, del carro transversal y del carro inclinable.
A) Carro principal: Consta de dos partes, una de las cuales se desliza sobre la
bancada y la otra, llamada delantal, está atornillada a la primera y desciende por la
parte anterior. El delantal lleva en su parte interna los dispositivos para obtener los
movimientos automáticos y manuales de la herramienta, mediante ellos, efectuar las
operaciones de roscar, cilindrar y refrentar.
Dispositivo para roscar: El dispositivo para roscar consiste en una tuerca en
dos mitades, las cuales por medio de una manivela pueden aproximarse hasta
engranar con el tornillo patrón o eje de roscar. El paso que se construye variará
según la relación del número de revoluciones de la pieza que se trabaja y del
tornillo patrón.
Dispositivo para cilindrar y refrentar: El mismo dispositivo empleado para roscar
podría servir para cilindrar, con tal de que el paso sea suficientemente pequeño.
Sin embargo, se obtiene siempre con otro mecanismo diferente. Sobre el eje de
cilindrar va enchavetado un tornillo sin fin que engrana con una rueda, la cual,
mediante un tren basculante, puede transmitir su movimiento a un piñón que
engrana en una cremallera fija en la bancada o a otro piñón en el tornillo
transversal. El tren basculante puede también dejarse en posición neutra. En el
primer caso se mueve todo el carro y, por tanto, el torno cilindrará; en el
segundo, se moverá solamente el carro transversal y el torno refrentará; en el
tercer caso, el carro no tendrá ningún movimiento automático. Los movimientos
del tren basculante se obtienen por medio de una manivela exterior. El carro
Fresadora
Una fresadora es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizados por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa.1 En las fresadoras tradicionales, la pieza se desplaza acercando las zonas a mecanizar a la herramienta, permitiendo obtener formas diversas, desde superficies planas a otras más complejas.
Inventadas a principios del siglo XIX, las fresadoras se han convertido en máquinas básicas en el sector del mecanizado. Gracias a la incorporación del control numérico, son las máquinas herramientas más polivalentes por la variedad de mecanizados que pueden realizar y la flexibilidad que permiten en el proceso de fabricación. La diversidad de procesos mecánicos y el aumento de la competitividad global han dado lugar a una amplia variedad de fresadoras que, aunque tienen una base común, se diferencian notablemente según el sector industrial en el que se utilicen.2 Asimismo, los progresos técnicos de diseño y calidad que se han realizado en las herramientas de fresar, han hecho posible el empleo de parámetros de corte muy altos, lo que conlleva una reducción drástica de los tiempos de mecanizado.
Debido a la variedad de mecanizados que se pueden realizar en las fresadoras actuales, al amplio número de máquinas diferentes entre sí, tanto en su potencia como en sus características técnicas, a la diversidad de accesorios utilizados y a la necesidad de cumplir especificaciones de calidad rigurosas, la utilización de fresadoras requiere de personal cualificado profesionalmente, ya sea programador, preparador o fresador.3
El empleo de estas máquinas, con elementos móviles y cortantes, así como líquidos tóxicos para la refrigeración y lubricación del corte, requiere unas condiciones de trabajo que preserven la seguridad y salud de los trabajadores y eviten daños a las máquinas, a las instalaciones y a los productos finales o semielaborados.
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