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Mecanizado trocoidal, Que es y por que se utiliza.

mecanizado trocoidal

El mecanizado trocoidal es una pequeña genialidad que conviene entender y aplicar a nuestros procesos de mecanizado.

El fresado como proceso ha visto muchos desarrollos como el mecanizado trocoidal. A lo largo de los años, han surgido muchos métodos nuevos. Cada uno de ellos considerado como el estado del arte en el momento. Ahora en que la potencia de los ordenadores de las máquina-herramienta actuales y sus controles, en combinación con el adecuado software, hay muchas mas razones para un nuevo paso evolutivo en el campo de la máquina. El mecanizado trocoidal es uno de ellos. (TPC = Trochoidal Performance Cutting)

Diferencia entre mecanizado convencional y mecanizado trocoidal (TPC)

Vamos a empezar con las diferencias entre los métodos convencionales y el fresado TPC.

Con el fresado convencional de la fresa de fresar engancha el material con su diámetro completo, de modo que el avance por diente FZ corresponde a la velocidad de la fresa en la dirección de avance. Hasta ahora este valor era una constante fija para el fresado, dado por la fórmula F, que es igual a la raíz cuadrada hm de d / AE F, que consistía en el contacto con el AE, que también indica el arco de contacto del diámetro D de la fresa y el espesor medio de la viruta hm. Estos valores se han definido para el material a mecanizar y el proceso de mecanizado, se han mantenido constantes mientras la dirección no haya variado, suponiendo también un avance constante FZ para la fresa.

Podéis ver todos estos parámetros de los que hablo en este vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=S-DB2Vmr0qw

Todo esto es completamente diferente para el fresado de tpc, el valor que antes era constante se recalcula continuamente con el software o el controlador de la máquina, lo que da lugar a un patrón de movimiento completamente nuevo para la herramienta. Veamos con más detalle AE, el ancho de contacto se recalcula continuamente y lo que era constante es ahora una variable, por ejemplo, en aluminio, que para obtener los mejores resultados debe limitarse a un máximo de 66º, lo que equivale a 0.3 veces D, debido a la variabilidad de AE podemos ahora revisar la fórmula, así que a partir de ahora es el espesor medio de la viruta hm que es constante en los software modernos y los controladores ahora utilizan el valor constante del espesor medio de la viruta que es hm, para calcular y controlar el camino de fresado óptimo, asegurando así la máxima eficiencia de mecanizado.

Parámetros de mecanizado trocoidal

Consideremos los rangos de aplicación óptimos. para las herramientas en relación con el ángulo de enganche para el material respectivo, para el mecanizado de aluminio, el ángulo de enganche óptimo se sitúa entre 10° 66.4º, correspondiendo a una relación de enganche AE 2 D de 0,008mm a 0,12mm.

Otros rangos se aplican al mecanizado duro inoxidable, para los cuales el rango óptimo se encuentra entre 10º y 40.5º que corresponde a una relación de enganche de 0,008mm a 0,12mm, para mantener constante el espesor medio de la viruta a medida que la relación de enganche se vuelve menor, tenemos que aumentar la FV.

Fresas de 3 labios adecuadas para mecanizado trocoidal

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Ventajas de utilizar el mecanizado trocoidal

El resultado de esta estrategia es que se permiten altas velocidades de corte a la profundidad de corte completa. Mientras que al mismo tiempo se consigue reducir significativamente el desgaste.

Este procedimiento se logra superponiendo dos movimientos opuestos: rectilínea y elíptica. Esto ofrece muchas ventajas, como un pequeño arco de contacto limitado y constante, junto con unas tasas de arranque de viruta muy elevadas y unas fuerzas de corte muy reducidas.

El mecanizado puede alcanzar la profundidad de corte completa desde el principio. Mientras que lograr un fresado trocoidal es particularmente adecuado para materiales difíciles de mecanizar.

Los mayores beneficios se consiguen para el mecanizado duro y para el mecanizado de materiales inoxidables y de super-aleaciones. Todos deberíamos estar optimizando los procesos de producción con las nuevas herramientas. Estas posibilitan el corte completo, en lugar de mecanizar con una pequeña parte de la fresa y en mecanizado convencional.

Te invito a conocer la comunidad maquineros, donde cada uno aportamos lo que podemos sobre mecanizado CNC y lo pasamos en grande.

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¿QUE ES UNA SIERRA DE CINTA?

sierra de cinta

Una sierra de cinta es una herramienta eléctrica con una banda metalica dentada (sierra) que gira alrededor de dos rodillos de forma constante, sin movimiento de vaivén. Esta particularidad las aporta una gran eficiencia, al contar con una superficie cortante tan grande, evita que se sobre caliente con facilidad. El espacio de corte se encuentra entre las dos ruedas.
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Dependiendo del tipo de hoja y su orientación, serán aptas para corte en madera o en metales.

Sierra de cinta para madera

Estas sierras cuentan con unas bandas o sierras de menor sección y colocadas en posición vertical. Atravesando en perpendicular una mesa horizontal. De este modo se podrán trabajar las piezas sobre la mesa y gracias a su fina hoja, podremos variar la dirección y cortar en forma de curvas.

Sierra de cinta para metales

Las sierras de cinta para cortar metales, cuentan con un movimiento vertical guiado, que puede ser automático o manual, y una zona en la bancada donde se fija la pieza a cortar. Las fuerzas producidas durante el corte de metales son mucho mayores y hacen necesario la fijación de la pieza. Además, cuentan por lo general (sobre todo si hablamos de sierras para uso industrial) con una bomba que expulsa refrigerante sobre la pieza y la sierra para enfriar la zona con enorme eficacia y evitar el sobre calentamiento de la pieza y hoja de corte. De sobre calentarse podría destemplarse la hoja y desafilarse rápidamente.

La sierra puede orientarse en ángulo para cortar el material a inglete de un forma muy rápida y relativamente precisa. Las piezas posteriormente requiere de un mecanizado para poder ser apropiadas para su uso.

Sierras de cinta automatizadas

Una sierra de cinta puede ser todo lo compleja que su uso requiera. En un proceso de fabricación automatizado, pueden instalarse sierras con bajada automatica, retroceso, sujeción de partes a cortar, alimentadores automáticos, sensores de control de todo tipo, etc. Todo esto hace que no requieran de la presencia de un operario.

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¿QUE ES UN TORNO?

Un torno es una maquina que permite hacer operaciones de mecanizado de revolución. Las operaciones mas comunes son desbastar, cilindrar, tronzar, trapeciar, taladrar o cortar.
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La pieza que se va a mecanizar va montada sobre un plato de garras (en inglés chuck), haciendola girar sobre si misma. Para mecanizarla, una herramienta va colocada sobre el carro del torno, el cual se desplaza para hacer entrar en contacto la herramienta y la pieza. Mediante los ajustes de velocidad de la herramienta y revoluciones del plato de garras o cabezal adecuados, se produce el arrancamiento de viruta y por tanto el mecanizado de la pieza.

Materiales que se pueden mecanizar en un torno

Pueden ser muy variados y van a depender directamente de la rigidez del torno en su conjunto, a mayor rigidez mas duros podrán ser lo materiales a mecanizar.
Como ejemplo en la gama de metales puede ir desde los aceros hasta el bronce o latón, en plásticos el nylon y también podemos encontrar tornos específicos para mecanizar madera.

Tipos de tornos

Torno horizontal

Este torno es el mas conocido de todos, se trata del torno paralelo, utilizado durante muchos años en la revolución industrial y siendo su uso en la actualizad mucho menos frecuente en la industria. En muchas ocasiones se tiene este tipo de tornos en un taller de mecanizados para realizar tareas de mecanizado de apoyo o tareas que se van a realizar un número muy bajo de veces.

Torno vertical

Este torno tiene el cabezal en posicion vertical con el plato situado en una posición muy baja. Esto facilita la carga de la pieza sobre el torno mediante una grua o similar. Por su disposición, es de suponer que se diseñó para mecanizar piezas de un gran tamaño y peso.

Torno copiador

Este tipo de torno tiene la única misión de copiar una pieza patrón, sobre la que una probeta palpadora va detectando la superficie y mediante transmisión mecánica, hidráulica o electrónica, transmite estas posiciones a la herramienta que mecaniza la pieza, realizando así copias perfectas de manera bastante eficiente. Este tipo de operación es ideal para series cortas de producción o prototipado a partir de una pieza patrón como podría ser en 3d printing o procesos similares de modelado bastante inmediatos, evitando así un gran número de horas de programación en control numérico, abaratando el costo de la pieza unitaria final.

Torno CNC

El torno CNC es el torno “rey” ya que tiene una capacidad de producción, precisión y características tecnicas muy superiores. Por eso es donde mas se han centrado los esfuerzos de la industria para evolucionarlo y mejorarlo lo máximo posible en los últimos 15 años.

Partes principales del torno

Bancada

Es el chasis de la máquina donde se fijan el resto de componentes, se crea en una sola pieza de hierro fundido. Las partes donde asientan las demás piezas del torno se mecanizan para darle la precisión necesaria.

Cabezal giratorio

Es la parte que le da el movimiento de rotación a la pieza a mecanizar. Se monta sobre el lado izquierdo de la bancada. Puede soportar diferentes accesorios para así sujetar piezas de distintas formas geométricas.

Contrapunto

Se sitúa al lado derecho del torno, enfrentado perfectamente con el cabezal giratorio. Se utiliza para el mecanizado de piezas esbeltas, evitando su flexión al transformar la sujeción de voladizo a entre 2 puntos.

Carro portátil

Es una pieza móvil que se traslada por la bancada del torno, permitiendo a la herramienta cambiar su posición y mecanizar la pieza. El carro va comandando mediante manerales manuales o control numérico CNC, dependiendo del tipo de torno.

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¿QUE ES UNA FRESADORA? Diccionario CNC.

Una fresadora es una maquina herramienta que nos permite trabajar y moldear una pieza mediante el arrancamiento de virutas en la misma.

Este proceso se conoce como proceso de mecanizado.
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Partes de una fresadora

Base

En la base se apoya la mesa de la fresadora y de ella sale la columna, se encarga de darle estabilidad a todo el conjunto y algunos modelos suelen tener dentro de ella un armario para guardar accesorios. También es un espacio adecuado para esconder la bomba de refrigerante y el propio refrigerante.

Mesa

La mesa es la parte que se encarga de proporcionarle a la pieza el movimiento longitudinal y transversal. Estos movimientos se corresponden con los ejes X e Y.
En el caso de las fresadoras convencionales tambien se desplaza hacia arriba y hacia abajo, proporcionando el movimiento en el eje Z sobre la pieza.
A la mesa se amarra la pieza que se va a mecanizar. Los sitemas de amarre pueden ser muy variados.

Columna

La columna parte desde la base hasta el torpedo, es tremendamente rígida para evitar flexiones que puedan afectar a la calidad del mecanizado. En al columna se pueden situar otros elementos como el panel de control de encendido de la fresadora o el mecanismo de cambio de velocidades. En algunas fresadoras la columna se encarga de proporcionale al cabezal el movimiento en el eje Z

Torpedo

El torpedo une el cabezal a la columna, algunas fresadoras mas compactas carecen de el, uniéndose el cabezal directamente a la columna.
está provisto de distintos anclajes para poder poner diferentes cabezal segun demande el tipo de mecanizado que se vaya a realizar. Así se podrán utilizar distintos tipos de fresa.

Cabezal

El cabezal porta el motor, el husillo y el árbol, Es la parte donde ya se monta la herramienta (fresa) para hacerla rotar y mecanizar la pieza.

Accesorios básicos de una fresadora

Mordazas o sistemas de amarre a la mesa del carro principal

Platos divisores

Fresadora convencional VS fresadora de control numérico

El principio de funcionamiento de una fresadora de control numérico es exactamente el mismo que el de una fresadora convencional, salgo que la de control numérico incorpora unos motores que mueven los carros o ejes de la fresadora.

Estos motores son controlados electrónicamente por un ordenador. De este modo, podemos moverlos simultaneamente con un control absoluto de la posicion, velocidades y aceleraciones, lo que nos abre un enorme mundo de posibilidades a la hora de dibujar trayectorias con nuestra fresadora. Esta opción es prácticamente imposible con una fresadora manual.

Otra enorme ventaja de las fresadoras de control numérico son su capacidad para realizar piezas o trabajos de mecanizado de manera automática. Con los accesorios adecuados como cambios de herramienta automaticos o alimentadores automaticos de material, miles de industrias de manufactura de todo el mundo tienen en sus talleres fresadoras trabajando las 24Horas prácticamente sin la supervisión de un operario humano. Esto supone un cambio brutal en la productividad y viabilidad de muchos proyectos.