439 Fresadora III [PDF]

Zitiervorschau

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

OCUPACIÓN:

MECÁNICO DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS

MANUAL DE APRENDIZAJE

FRESADORA III

Técnico de

Nivel Operativo

MATERIAL DIDÁCTICO ESCRITO FAMILIA OCUPACIONAL

METALMECÁNICA

OCUPACIÓN

MECÁNICO DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS

NIVEL

TÉCNICO OPERATIVO

Con la finalidad de facilitar el aprendizaje en el desarrollo de la formación y capacitación en la ocupación de MECÁNICO DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS a nivel nacional y dejando la posibilidad de un mejoramiento y actualización permanente, se autoriza la APLICACIÓN Y DIFUSIÓN de material didáctico escrito referido a FRESADORA III Los Directores Zonales y Jefes de Unidades Operativas son los responsables de su difusión y aplicación oportuna.

DOCUMENTO APROBADO POR EL GERENTE TÉCNICO DEL SENATI N° de Página……153…… Firma …………………………………….. Nombre: Jorge Saavedra Gamón Fecha: ………05 – 02 - 14…………….

1

SEMANA Nº 01 TAREA: EJE PARA POLEAS

Operaciones:

• Acondicionar máquina

2

N8

Chaveta de disco 5 x 9 DIN 6888

Æ 38

40 5

Æ 30

Æ 22

9

21,6

2 x 45º 2 x 45º 8

45

320

Nº

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

• Fresa Woodruff • Calibrador Vernier • Martillo de goma • Destornillador plano • Llave de boca 24, 27 y 34

01 Acondicione fresadora 02 Frese canal chavetero 03 Verifique medidas

01 PZA.

01

EJE ESCALONADO

CANT.

DENOMINACIÓN

40 x 323 NORMA / DIMENSIONES

EJE PARA POLEAS

Ck 45 MATERIAL HT

OBSERVACIONES

01/MMH

TIEMPO: 0 4 H r s .

MECÁNICO DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS

3

ESCALA: 1 : 1

REF. HO - 01 - 02 HOJA: 1 / 1 2004

FRESADORA III OPERACIÓN: ACONDICIONAR FRESADORA Esta operación consiste en preparar la máquina mediante el mantenimiento rutinario con los accesorios y herramienta de corte quedando lista para las operaciones a realizar durante el día.

Se aplica cada vez que se va a ejecutar un trabajo de mecanizado con las diferentes herramientas de corte como : canal chavetero, estriados de ejes, etc.

PROCESO DE EJECUCIÓN Fig. 1

1º PASO : Ejecute el mantenimiento rutinario. a) Verifique los niveles de aceite de la caja de velocidades, avance, ménsula, soportes. (Fig. 1). b) Lubrique las partes móviles de la máquina de acuerdo a la tarjeta de mantenimiento. (Fig. 2).

En la ménsula

En el carro

En la columna

Fig. 2

c) Accione manualmente los carros longitudinal, transversal y vertical comprobando la lubricación. (Fig. 3). d) Anote en la tarjeta las fechas de engrase y cambio de aceite.

Fig. 3

Aceitar la máquina

OBSERVACIÓN 1. U t i l i c e l u b r i c a n t e s adecuados según los mecanismos. 2. Consulte en el manual las especificaciones del mantenimiento. MECÁNICO DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS

4

Fig. 4

REF. H.O.01/MMH 1/ 3

FRESADORA III e) Verifique la tensión de la correa en la transmisión de las poleas del motor. OBSERVACIÓN 1. Abrir la tapa y regular los tornillos de la base del motor así como el tensor hasta lograr su tensión de la correa. (Fig. 4).

Fig. 4

2º PASO : Cambie el árbol porta fresa. a) Desmonte el árbol portafresa utilizando la llave adecuada hasta retirarlo. (Fig. 5). b) Seleccione el porta fresa según la operación. (Fig. 6). .

Fig. 5

c) Limpie con una franela el husillo de la fresadora. (Fig. 7). d) Fije el árbol con el tirante roscado. e) Limpie la entrada del adaptador para montar la fresa. (Fig. 8).

Fig. 6

Fig. 7

f) Monte la fresa y ajuste con la llave hexagonal adecuada. (Fig. 9). Fig. 8

OBSERVACIÓN Seleccione la fresa adecuada al adaptador y/o portafresa. Así como la operación a ejecutar.

Fig. 9

MECÁNICO DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS

5

REF. H.O.02/MMH

2/3

FRESADORA III

C D

B

A

3º PASO : Regule las velocidades.

a) Regule el número de revoluciones según el diámetro de la fresa a utilizar. (Fig. 10).

R.P.M. HUSIL9L0O 3E 68 E E 1200 8D D 38 93 D 514 167 C 126 C C 222 54 B 72 95 B 31 23 A 41 A

b) Regule el avance de velocidades según la tabla de avances. (Fig. 11). c) Elija el sentido de rotación adecuado para el trabajo. (Fig. 12).

Fig. 10

SPINDLET R.P.M. BACK GEARS IN 80 30

BACK GEARSPUT 560 210 710

40

105

265

50

130

325

900

65

170

430

1200

- CAUTION ALLOW MACHINE TO SLOW DOWN BEFORE CHANGING SPEED

4º PASO : Monte el material.

Fig. 11

FEED IN NCHES PER MINUTE

a) Fije firmemente el material en la prensa de la fresadora. (Fig. 13). OBSERVACIÓN 1. Si el material es de mayor diámetro y longitud se puede montar sobre la mesa y fijar con bridas y pernos de anclaje. (Fig. 14).

9/32 3/8 1/.2 5/8 3/4 1 1/16 1 5/16 1 11/16

1 7/8 2 9/16 3 1/8 4 1/8 5 6 3/4 8 3/4 11

1 1/16 1 7/16 1 3/4 2 5/16 2 13/16 3 3/4 4 3/4 6 1/8

6 7/8 9 3/8 11 1/2 15 18 1/2 25 30 5/8 40 1/4

Fig. 12

2. Los ejes también se pueden fijar sobre calzos en V y apoyados con el gato para evitar la flexión. (Fig. 15).

Fig. 13

El gato

MECÁNICO DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS

Fig. 15

6

Fig. 14

REF. H.O.02/MH

3/3

FRESADORA III POLEAS, TIPOS, ÁNGULOS Polea, dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda (también denominada roldana) montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda. Tanto la polea como la rueda y el eje pueden considerarse máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca. Una polea es una rueda acanalada que gira en torno a un eje. Por el canal de la polea pasa una cuerda o cable. (Fig. 1).

Fig. 1

Tipos Polea Fija Esta polea simple está fija a la viga.(Fig. 2). La fuerza necesaria para levantar el objeto se llama esfuerzo. La carga es igual al peso del objeto. Una polea fija simple es de hecho una palanca de primera clase con brazos iguales. Sirve únicamente para cambiar la dirección o el sentido de la fuerza. Una polea fija no proporciona ninguna ventaja mecánica, es decir, ninguna ganancia en la transmisión de la fuerza: sólo cambia la dirección o el sentido de la fuerza aplicada a través de la cuerda. La carga sólo es soportada por un segmento de cuerda. (Fig. 3).

Esta polea simple esta fija a la viga

Carga

Esfuerzo Punto de apoyo

20

Fig. 2

KG

Fig. 3

7

FRESADORA III Polea Móvil Esta polea está unida al objeto y no a la viga. Una polea móvil simple es una palanca de segunda clase, que multiplica la fuerza ejercida. La carga es soportada por ambos segmentos de cuerda, por lo que sólo hace falta una fuerza igual a la mitad del peso para levantar la carga. Sin embargo, hay que tirar de la cuerda a una distancia mayor. (Fig. 4).

Esfuerzo

Punto de apoyo Carga Ventaja mecánica

20

KG

Carga Esfuerzo

=

20 =2 10

Fig. 4

Sin embargo, con un sistema de poleas móviles (también llamado polipasto) sí es posible obtener una ventaja o ganancia mecánica, que matemáticamente se define como el cociente entre la fuerza de salida (carga) y la fuerza de entrada (esfuerzo). En el caso ideal la ganancia mecánica es igual al número de segmentos de cuerda que sostienen la carga que se quiere mover, excluido el segmento sobre el que se aplica la fuerza de entrada. El rozamiento reduce la ganancia mecánica real, y suele limitar a cuatro el número total de poleas. Polea compuesta (Polipasto) Muchas veces tirar hacia abajo resulta más fácil que tirar hacia arriba. Se añade una polea fija para cambiar el sentido del esfuerzo. La ventaja mecánica se determina contando los segmentos de cuerda que llegan a las poleas móviles que soportan la carga. Este segmento de cuerda no ofrece ninguna ventaja salvo cambiar la dirección del esfuerzo. Este sistema de poleas es más compacto peor funciona de forma idéntica. Pueden emplearse en muchas combinaciones de poleas según el trabajo que se deba realizar y la ventaja mecánica deseada. (Fig. 5)

2

3

1

Fig. 5

8

FRESADORA III Poleas La máquina economiza trabajo; éste se distribuye de distinto modo por lo que respecta a sus factores fuerza y camino recorrido. Trabajo W1 = trabajo W2 (sin rozamiento). (Fig. 6)

F1

Polea fija

Polea móvil

F2 F2 F1 F1= 1 F2 2

F1 = F2

Trócola

Aparejo diferencial

F1

F1

F2

F1 =

F2 n

F2

F1= F2 • R - r 2R

n = número de poleas Fig. 6

9

FRESADORA III Transmisión por Polea La transmisión por polea lo hacen por cierre de fuerza entre dos árboles. También con las correas pueden llevarse a cabo relaciones de transmisión. La fuerza de apriete necesaria se produce mediante la tensión de la correa (tensión de alargamiento) al montar la misma. Resbalamiento Dado que las correas en marcha baten un poco sobre las poleas, la fuerza no se transmite necesariamente en forma íntegra. La velocidad periférica de la polea impulsada es siempre menor que la de la correa motriz. Tiene lugar un resbalamiento que depende de la carga, de la velocidad periférico, de los materiales de las correas y de las poleas y del tamaño de las superficies de fricción. El tamaño de las superficies de fricción viene determinado por la anchura de la correa y el ángulo de abrazamiento. El ángulo de abrasamiento depende ce la diferencia de diámetros de ambas poleas y de su distancia entre ejes. Debido al resbalamiento las transmisiones por polea no son apropiadas para accionamientos que tengan que tener una velocidad periférica invariable (accionamientos de distribución) y en los que la correa por motivos de seguridad no deba salir nunca de a polea durante la marcha.

Transmisión por polea plana Ramal arrastrado (conducido) Motriz (conductora)

Accionamiento en sencillo: Para obtener un ángulo de abrazamiento bastante grande en la polea pequeña, el ramal arrastrado debe quedar arriba, la relación de transmisión no debe sobrepasar 6:1 y la distancia entre ejes no debe quedar por debajo de 1,2 (d1 + d2). Las poleas motriz e impulsada giran en el mismo sentido. (Fig. 7)

Ramal de tiro Distancia entre ejes

Impulsada

Ángulo de abrazamiento

Transmisión por correa sencilla Fig. 7La polea motriz y la polea accionada giran en el mismo sentido Motriz

Impulsada

Accionamiento cruzado : En este caso se producen ángulos de abrasamiento mayores, pero las correas retorcidas se desgastan más deprisa. Las poleas giran en sentidos opuestos. (Fig. 8)

10

Transmisión por correa cruzada Fig. 8La polea motriz y la polea accionada giran en sentidos opuestos

FRESADORA III Rodillo tensor Cuando la relación de transmisión supera i = 6:1, tiene que agrandarse mediante un rodillo tensor el ángulo de abrazamiento en la polea pequeña, sin que varíen el diámetro de las poleas y la distancia entre ejes. Con el fin de que el rodillo cumpla su cometido, éste se ha de disponer en el ramal arrastrado, cerca de la polea pequeña. Impulsada

El rodillo tensor se presiona mediante la fuerza de un muelle o de un peso y se dispone de manera que pueda descargarse la correa cuando se pare la transmisión. (Fig. 9). La correa puede tensarse también desplazando el motor de accionamiento sobre unas guías o sobre un soporte basculante.

Ramal arrastrado

Ramal de tiro

Motriz

Fig. 9. Transmisión por correa con rodillo tensor

Materiales de las correas planas De la piel del lomo del buey (cuero de lomo) se obtienen correas de cuero. Según sea la longitud de las correas, se forman uniendo distintas bandas mediante encolado y cosido. Los elementos de unión para las correas (ganchos de alambre, garras) unen los extremos de la misma entre sí en forma desmontable. Las correas de cuero soportan grandes cargas y son muy elásticas. Las correas de material fibroso y material sintético se fabrican de una pieza sin fin. Son apropiadas para transmitir fuerzas sin oscilaciones, cuando las poleas son de diámetro pequeño. Como materiales se emplean el algodón, el pelo de camello, la viscosa, el perlón y el nylon. Las correas combinadas de cuero y material sintético constan de una cinta de rodadura (guarnición de fricción) de cuero curtido al cromo que está firmemente unida con una cinta de tiro de material sintético (perlón) muy solicitaba. Estas correas son muy flexibles y pueden transmitir grandes fuerzas. Poleas para correas planas Según sea su finalidad estas poleas se fabrican de fundición gris, acero, metal ligero, material sintético o madera. Las poleas para correas planas están recogidas en la norma DIN 111. Se fabricara con llanta cilíndrica (A) y con llanta abombada (B). La llanta abombada es apropiada para poleas accionadas, porque guía mejor la correa. (Fig. 10).

Cuando las velocidades de las correas superen v = 25 m/s se han de equilibrar estática y dinámicamente las poleas. 11

b

d1

h

b

d1

Para impedir que se produzca demasiado desgaste en la correa la rugosidad superficial de la llanta tiene que hallarse entre 4 y 10 m.

Forma A, (plana)

Forma B, (abombada)

Fig. 10. Formas de ejecución de poleas de fundición gris para correa plana

FRESADORA III Accionamiento de correa dentada Las correas dentadas en unión con las ruedas dentadas correspondientes garantizan una transmisión de fuerza sin resbalamiento. (Fig. 11). Las correas dentadas son de caucho de alta calidad unido firmemente con un cable de acero empotrado. El cable enrollado en forma helicoidal absorbe las fuerzas de tracción. La fuerza se transmite a través de los flancos de diente. La carga en los flancos puede llegar a 400 N/cm2. Las ruedas dentadas se fabrican generalmente con módulo 6 ó 10 y alturas de diente de 4 y 4,5 mm. Como material para las ruedas dentadas son suficientes la fundición gris o el metal ligero, que pueden fabricarse con precisión y calidad superficial suficientes mediante sencilla fundición en arena.

Correa dentada

Fig. 11. Transmisión por rueda dentada

Transmisión por correa trapecial Las correas trapeciales son correas enterizas (sin fin) de goma fabricadas con sección transversal en forma de trapecio. En sus capas exteriores llevan hilos de tejido vulcanizados que absorben las fuerzas de tracción. Una guarnición de tejido envolvente protege a las correas del desgaste.

h

a = 35º ... 39º

da dw

u di

Las transmisiones por correa trapecial trabajan exentas casi por completo de resbalamiento, aun con grandes relaciones de transmisión, de hasta i = 10:1, con poleas de diámetro pequeño y distancias entre ejes pequeñas a = da + 3/2h (da = diámetro exterior de la polea, h = altura de la correa). (Fig. 12).

Fig. 12. Constitución y funcionamiento de una correa trapecial

La presión en los flancos a consecuencia del efecto de cuña es aproximadamente tres veces mayor que en el caso de una correa plana. Se sale adelante con una menor tensión previa que hace que sea también pequeña la carga en el cojinete. Se transmiten fuerzas mayores si se emplean hasta doce correas dispuestas unas junto a otras en una misma polea. En las normas DIN 7753 están normalizados perfiles de correas trapeciales con anchos de la parte superior de la correa que van desde ba = 9,7 hasta 22 mm. La norma DIN 2215 determina las longitudes de las correas trapeciales sin fin, y concretamente las longitudes interiores y las longitudes eficaces para cada perfil de correa. 12

FRESADORA III Poleas para poleas trapeciales Según la norma DIN 2217 se ejecutan con una o varias gargantas. Los ángulos de las gargantas son = 32º, 34º y 38º, según los diámetros de las poleas (a menor diámetro, menor ángulo). Las gargantas se han de ejecutar de manera que la correa no sobresalga del canto superior ni se encune tampoco en el fondo de la garganta, ya que entonces la correa pierde su efecto de cuña. (Fig. 13).

Incorrecto

Correcto

Asiento de la correa trapecial en la garganta de la polea Fig. 13

Accionamientos por polea Cuando se montan las poleas en el árbol se ha de cuidar que la polea no quede cruzada en el mismo y que se una perfectamente con la chaveta. Si el montaje se realiza incorrectamente la polea se tambalea. (Fig. 14).

a

a

Las poleas motriz y accionada tienen que estar exactamente alineadas, lo cual puede verificarse apoyando una regla en las caras de las poleas, y en el caso de distancias largas entre ejes un cordón tensado. Los árboles de ambas poleas tienen que hallarse exactamente paralelos y en un mismo plano.

Montaje de una transmisión por correa Fig. 14

Según sea la acción transversal, se distingue entre correas trapeciales o trapezoidales y correas redondas. El accionamiento puede ser por correa abierta (Fig. 15), correa cruzada (Fig. 16) y entre ejes que se cruzan. (Fig. 17).

Fig. 16 Fig. 15

Fig. 17

13

FRESADORA III Clases de poleas en “V" Por su construcción, se conocen tres tipos principales de poleas: Poleas en "V" Enterizas Son las más comunes y generalmente están fabricadas para montarse en un eje de determinado diámetro. Pueden tener uno o más canales (Fig. 18).

Fig. 18

Poleas de Casquillo Intercambiables Se distinguen de las anteriores por estar fabricadas de un manguito que puede cambiarse de acuerdo al diámetro a necesitarse. También se puede cambiar el tamaño de la poleo !gracias a la independencia de sus partes (Fig. 19).

Fig. 19

Poleas Automáticas Llamadas así porque permiten el ajuste a cualquier grosor de correas; con ellas se puede variar la velocidad de 9% - 28% en accionamientos de 1 HP a 300 HP.

Fig. 20

Puede ser de uno o más canales (Fig. 20).

Fajas en “V” Diseño especial La faja en "V" está diseñado para correr lo suficientemente alta en la garganta de la polea, de manera que siempre hay espacio para aire entre el fondo de la garganta de la polea; la faja no corre sobre el fondo de la garganta de la polea. Cosa que no sucede con los fajas planas. (Fig. 21). A

Sección con cables de acero

B

las ranuras se abren para disipar el calor

C

Las ranuras se contraen para un agarre más parejo

D

Cuerpo de caucho

E

Cubierta de tela fuerte y al sesgo

A E

D

B Fig. 21

14

FRESADORA III Detalle de construcción de fajas en “V” Son fajas perfectamente amoldadas, hechas con ranuras o propósito. Su construcción tiene en cuenta la necesidad de resistencia, flexibilidad, elasticidad y duración necesarias para que proporcionen eficiencia general en el funcionamiento. Su elemento de tracción consiste en numerosos cabos de cuerda especiales, marcados en la Fig. 22, con la letra C, que permiten que la faja funcione con fácil flexibilidad. A B C D A Fig. 22

Las cuerdas se sostienen sobre caucho altamente resistente al calor fuerte (zona B y D) y a la vez elástico, sosteniéndolas en posición exacta mientras la faja funciona. Una cubierta doble tejida al sesgo, zonas. A, cubre la faja, protegiéndola contra el desgaste y ala introducción de materias extrañas. La flexibilidad se aumenta con el tejido del sesgo. Este diseño reduce al mínimo el obstáculo principal de la duración de cualquier faja: el alargamiento excesivo. Hasta hace poco, estas fajas se construían principalmente de tejidos doblados, lo que no sólo causaba una rigidez excesiva considerable calor por la fracción interna, influyendo en la destrucción de la faja. Ahora han desaparecido estas desventajas, pues se construyen de una sola línea de cuerdas impregnadas en goma y arrolladas continuamente, mantenidas en posición por cojines de goma, una superior otro inferior, con revestimiento externo dé algodón. El conjunto es vulcanizado, bajo presión, para producir una longitud y sección transversal, como la de la Fig. 23.

Zona de tracción

{

Cojín superior Línea de cuerda

Eje neutro Fig. 23 Zona de corrosión

{

Cojín inferior Revestimiento Exterior

Línea De Cuerdas Consiste en cuerdas de algodón inextendibles, de resistencia excepcional y construcción torcida. Tienen por objeto soportar la carga ejercida sobre la faja y resistir el alargamiento. 15

FRESADORA III La posición de las cuerdas constituye un factor importante en el diseño. Están situadas aproximadamente en el eje neutro de la faja, en el que son enteramente neutros los esfuerzos de compresión y de tracción causados por la flexión de la faja alrededor de la polea. En el trabajo esta posición permite que las cuerdas desempeñen su función en todas las porciones rectas y cuervas del trayecto de la faja a fin de que produzca calor por efecto de la fricción interna. Impregnación de la cuerda Para impedir la fricción interna las cuerdas deben estar aisladas unas tras otras, lo que se hace empotrándolas en goma pura. Así, todo movimiento de las cuerdas es amortiguado por la goma y el calor producido por la flexión continua queda reducido al mínimo. Cojinetes de goma El cojín inferior absorbe los esfuerzos de comprensión durante la flexión de la faja alrededor de la polea. El cojín superior absorbe los esfuerzos de tracción durante la flexión de la faja y se prepara con el grado de elasticidad y de resistencia exigidos para este fin. Revestimiento interno El revestimiento debe estar dotado de un valor friccional elevado, combinado con la flexibilidad suficiente para resistir el efecto de una flexión continua. Por tanto, este revestimiento se compone de una tela flexible de algodón, cortada al sesgo y sometida a un procedimiento especial con una composición de goma que protege eficazmente el interior de la faja contra la humedad, los gases, la oxidación y otras influencias adversas. Tamaños normales Uno de los múltiples tipos de fajas en " V " puede adquiriese en cinco secciones distintos (Fig. 24), cada una de las cuales se designa con una letra serie.

A 13 mm x 8 mm

B 17 mm x 10,5 mm

C

D

22 mm x 13,5 mm

32 mm x 19 mm

E 38 mm x 23 mm

Fig. 24

Las fajas en "V" se fabrican conforme a longitudes normales que corresponden o circunferencias interiores. 16

FRESADORA III Sección Trapezoidal Las Figuras 25 y 26 muestran la sección de la faja en V, que es de forma trapezoidal y tiene un ángulo en el vértice de 400. Esta forma es la que hace posible una buena adherencia entre la faja y la polea, oponiéndose a todo deslizamiento o patinaje y permitiendo un arco de polea reducido. 40º

Correa Canal

Fig. 26

Fig. 25

La forma trapezoidal de la faja conduce al empleo de poleas acomodados de perfil idéntico, evitándose la salida de la correo. Forma Circular y Sinfín El hecho de ser sinfín estas correos conduce a la ausencia de grapas o empalmes que constituyen puntos débiles, y a la supresión de ruidos y vibraciones. Economía del Sistema Este sistema elimina largas distancias entre centros que se necesitarían para fajas planas, lo que significa economía de espacio. Además, la faja en “V” es tan efectiva en su acción que la pérdida de potencia de deslizamiento se elimina; se obtiene hasta 98% de eficiencia sin el costo de cubiertas y pruebas de aceite necesarias en transmisiones por cadenas. Accionamiento con correa trapecial o trapezoidal 34º - 40º

Los diámetros de las poleas serán tan grandes como sea posible, sin exceder la velocidad de 25 m/s para la correa. El ángulo de la garganta de la polea irá de 34º a 40º, según los diferentes diámetros de las poleas; asimismo varía el ángulo de la correa. (Fig. 27). 17

Dm

juego D

Una buena regla es hacer la distancia de centros algo mayor que el diámetro de la pole mayor y algo menor que la suma de los diámetros de ambas poleas; sin embargo las distancias mayores y menores también son practicables.

c

El tipo de transmisión de la correa trapezoidal es particularmente adecuado para cortas distancias que son recomendables para grandes velocidades.

D = diámetro exterior de la polea d = diámetro medio de la polea Dm = D - 2c Fig. 27

FRESADORA III Y

W

Z Ángulo

Fig. 28

X

La tabla 1 que se presenta indican los valores normalizados para las poleas en "V" tal como se muestra en la Fig. 28.

Diámetro externo

Ángulos de las poleas

Diámetro nominal

K H

El perfil de los canales de la polea en "V" influye en la eficiencia de la transmisión y la duración de las fajas.

T

S

Tabla 1 Perfil Patrón Diámetro Externo Ángulo de la correa de la correa del canal (mm) 75 a 170

34º

Más de 170

38º

130 a 240

34º

Más de 240

38º

200 a 350

34º

Más de 350

38º

300 a 450

34º

Más de 450

38º

485 a 630

34º

Más de 630

38º

A

B

C

Medidas en milímetros T

S

W

Y

Z

H K

X

9,5

15

13

3

2

13

5

11,5

19

17

3

2

17

6,5 6,25

22,5

4

3

22

9,5 8,25

15,25 25,5

D

E

22

36,5

32

6

4,5

27,5

44,5

38,5

8

6

Poleas escalonadas

5

28 12,5

11

33

13

16

Las velocidades son diferentes, según las exigencias del trabajo. Para conseguirlo, se monta en el árbol conductor, que generalmente es el árbol superior, una polea a múltiple, llamada polea escalonada o cono conductor.

d1

Cono conductor

En el árbol conducido se monta otro cono igual, pero invertido con respecto al anterior, de modo que el diámetro mayor del cono instalado en uno de los árboles, corresponda al diámetro menor del arco.

18

d2

En condición precisa que, la transmisión entre todos los pares de poleas que se correspondan, pueda hacerse con una misma correa. (Fig. 29).

Cono conducido

Fig. 29

FRESADORA III TEOREMA DE PITÁGORAS a, b = catetos, los lados cortos c = hipotenusa, el lado mayor a, b, g = denominación de los ángulos (alfa, beta, gamma) S = signo de suma, p. Ej. (a + b) 1. Denominaciones

En los triángulos rectángulos se denomina como hipotenusa el lado opuesto al ángulo recto, como catetos los dos lados que forman el ángulo recto.

C

b

a t • 90° b

R A

B c

Nota La denominación de los catetos depende del punto de vista del observador: Cateto anterior: el mas cercano al observador. Cateto posterior: el mas lejano al observador. Teorema En un triangulo rectángulo equivale el cuadrado de la hipotenusa a la suma de los cuadrados de los catetos. c² = a² + b²

2. Pitágoras

b²

a²

Demostración Por ejemplo con las siguientes magnitudes 5² = 3² + 4² 25 = 9 + 16 25 = 25

a

b c

c²

En los triángulos rectángulos vale siempre: Cuadrado de la hipotenusa = suma del cuadrado de los catetos

3. Resumen

Atención En la aplicación del teorema hay que observar la denominación correspondiente de los lados

90°

Hipotenusa

4. Ejemplo

d

a

t

b

El diámetro de 60mm de un árbol se quiere allanar con una profundidad de fresado de 10mm. Calcule el ancho del aplanamiento en mm. buscando b dado d = 60 mm raciocinio previo T = 10 mm Pitágoras en palabras solución

r² b² 4

b b

b² = a² + 4 = r² - a² = 2 • r² - a² = 2 • 30² - 20² = 44,72 mm

Atención Un dibujo con los datos en cuestión facilita frecuentemente la solución. 19

FRESADORA III 5. Ejemplo

Calcular la altura del nudo de la cartelera a que ha de ser empernada con distancias de 110 y 126 mm.

12

6

buscando

x

dado

l = 110 c = 126

x

c=

c2 = x2 + l2

solución

l = 110

6. Ejemplo

2

2

x =

c -l

x =

126 - 110

x =

3776

2

2

=

61,45 mm

Un soporte de 1,52 m de longitud y 0,96 m de altura ha de ser reforzada con una tornapunta. ¿Calcular la longitud? buscando

l

dado

a = 156 m b = 3,3552

0,96m

1,56 m

L

2

l2 = a2 + b2

solución

7. Ejemplo

2

2

l

=

a -b

l

=

1,56 + 0,96

l

=

3,3552

l

= 1,932 m

2

2

Una cabriada tiene 4,5 m entre los centros de apoyo. La altura del hastial es 2,10 m. ¿ Que longitud exterior tienen los tirantes?

buscando

c

dado

L = 4,5 m h = 2,10 m

2

c =

h

l

solución

L

2

c =

( L2 ) + h

c =

( 4,5 ) + 2,1 2

c =

2,25 + 2,1

c =

9,4725

c =

3,078 m

20

2

2

2

2

2

( L2 ) + h 2

2

FRESADORA III POLEAS SIN CONSIDERAR FRICCIÓN F1 = fuerza de tracción F2 = fuerza ponderal de la carga n

= número de poleas

1. Polea fija

Momento motor de F1 = momento motor de F2 F1 • r

= F2 • r

F1

= F2

Atención F2

F1

F2

F1

La polea fija es una rueda de inversión.

2. Polea móvil

Momento motor de F1 = momento motor de F2

polea de inversión F1

F1 • d

= F2 • d/2

F1

= F2/2

d

Atención d 2 F2

aumentado

Con la polea móvil se ahorra un 50% de fuerza.

F2

F1

3. Aparejos

Un aparejo es una combinación de poleas fijas y móviles. Sobre cada cuerda actúa una parte de la fuerza ponderal. Conclusión

F1

Fuerza

=

fuerza ponderal número de cuerdas de soporte

F1

=

F2 n

Atención La fuerza ahorrada se compensa con el mayor trayecto F2

21

FRESADORA III 4. Aparejo diferencial

F2 2

R

F2 2

Los momentos motor se encuentran en equilibrio.

r

SN

=

SM

F2 •r 2

=

F2 •R 2

F1 • R +

F1

F2 (R - r) • 2 R

F1 F1 F2 2

F2

F2 2

Atención De la menor diferencia de diámetros resulta el mayor ahorro de fuerza.

5. Resumen

6. Ejemplo

Polea fija

: F1 = F2

Polea móvil

: F1 = F2/2

Aparejo

: F1 = F2/n

Aparejo diferencial

: F1 = F2 • (R - r) 2 R

¿Qué fuerza se requiere para que un aparejo de seis poleas eleve 108 kg 2 m?

buscando

F1

dado

m =108 kg n =6

solución

F1 = F2 2

F1

F1 = 108 kg • 10 m/s 6

m

2

F1 = 180 N atención El ahorro de fuerza es compensado con tiempo y trayecto, por tanto, el trayecto de la carga será 6 • 2 m = 12 m.

22

FRESADORA III REPRESENTACIÓN DE POLEAS

(

N12

N7

)

30 5

5

26,5

24

Æ 120 Æ 100

40

Æ 85

Æ 40

5

N7

20

52º

Fecha Dibujado Revisado

Nombre

22-11-04

P. Mija

23-11-04

A. Santamaría

Escala

1:1

SENATI Plano N°0001

POLEA EN V MMH

23

FRESADORA III GUARDAS DE PROTECCIÓN De acuerdo a las características específicas de las máquinas, las guardas pueden ser de diferentes tipos: Entre los más comunes tenemos: Guardas de barrera fija Es un área estacionaria o fija, dispuesta de tal modo que protege al trabajador de la máquina de cualquier contacto accidental, con la transmisión, las piezas móviles o el punto de operación. Estas guardas deben fijarse en la máquina por medio de dispositivos de sujeción. (Fig. 1). Fig. 1

Guardas automáticas Son dispositivos de avance o alimentado que no necesita los servicios del trabajador. Pueden ser de dos tipos: A)De alimentación semiautomática o mecánica Armario de avance, movido por la máquina son necesidad que las manos del trabajador entren en la zona de riesgo. (Fig. 2).

Fig. 2

24

FRESADORA III B)Automáticas, movidas por el pistón Son dispositivos movidos por la propia máquina, que apartan de la zona de riesgo de las manos, los brazos o el cuerpo del trabajador, el carro o martinete al momento de descender. (Fig. 3).

Fig. 3

Guardas de compuerta mecánica Aquí la compuerta desciende y tapa el frente de operación, de tal manera que no se puede disparar la prensa hasta que la guarda quede en posición correcta. El borde de la compuerta debe ser acojinado, para evitar daño al operario. Guardas disyuntores a) Para rodillos: Son varillas disyuntores horizontales, colocadas de tal modo que al entrar en contacto con el cuerpo o la cabeza del trabajador, ponen instantáneamente en unión el mecanismo de freno que detiene en forma rápida el rodillo. b) Manuales: Este tipo exige la aplicación simultánea de presión en dos palancas o botones, utilizando las dos manos. c) Tipo ojo eléctrico: Se llama también célula fotoeléctrica. Se justifica el uso de este dispositivo cuando se necesita un sistema de freno que detenga instantáneamente la máquina, e impida que se le ponga en marcha, si en la zona de riesgo, protegida por el rayo de la célula fotoeléctrica, se encuentra algún objeto. Guardas de posición Estas guardas hacen las veces de barrera o cerca, que impide el contacto, por accidente, entre una persona y la máquina en movimiento, las vueltas, los resortes, etc. El más representativo, es la guarda de barandal. (Fig. 4). Fig. 4

25

FRESADORA III Diseño de las guardas Las guardas deben ser diseñadas, construidas y usadas de manera que: * Sean fuertes y firmemente instaladas. * Resistentes al fuego y la corrosión. * Faciliten la lubricación o ajuste de la máquina. * Sean fáciles de desmontar y armar posteriormente, después de una separación. * Prevengan todo acceso a la zona de peligro durante las operaciones. (Fig. 5). * Sean lo suficientemente fuertes, para evitar que la proyección de piezas las rompan. (Fig. 6).

Fig. 5

Fig. 6

* No ocasionen molestias al operador (visión y maniobrabilidad). * No interfieren innecesariamente en la producción.

NO ALIMENTE A LOS ANIMALES

* Ninguna persona quitará o ajustará alguna guarda sin permiso del supervisor. (Fig. 7). * Ninguna máquina debe ser puesta en marcha, a menos que las guardas se hallen en su lugar y en buenas condiciones.

SGUARDOS PONGA LOS REUGAR EN SUL

Fig. 7

26

FRESADORA III HOJA DE TRABAJO

1.

¿Cómo se acondiciona la máquina para fresar canal chavetero?

2.

¿Por qué se utilizan las poleas?

3.

¿Cuál es la ventaja de la polea móvil?

4.

¿Cómo se determina la ventaja mecánica de la polea compuesta?

5.

¿Cómo se diseñan las poleas planas?

6.

¿Cómo se diseñan las poleas para correas trapecial?

7.

¿Cómo se diseñan las fajas para las poleas con ranuras en “V”?

8.

¿Cómo se diseñan las poleas en “V” enterizas?

9.

¿Cuál es la ventajas de las guardas mecánicas, automáticas?.

10.

¿Por qué se utilizan las guardas o tapas en las máquinas herramientas?

27

FRESADORA III Ejercicios

Teorema de Pitágoras

4 l

1. Se quiere arriostrar diagonalmente una puerta de chapa de 2,1 x 1,2 m. Calcule la longitud de los refuerzos.

h

2. El pie de una escalera de3 m de longitud dista 1,25 m de la pared. ¿ Que altura alcanza la escalera en la pared? 3. En un perno de 60 mm de diámetro se quiere limar el mayor cuadrado posible con arista viva ¿ Que longitud tendrá el lado?

6

h

4. Un aguillón de 3 m de longitud ha de ser reforzado co una tornapunta de 3,5 m de longitud. ¿ A que altura se tiene que afianzar el puntal? 5. En un poste para lineas aéreas se quiere fijar a 1,5 m de altura del suelo un cable para contrarrestar las fuerzas laterales. Calcule la longitud del cable.

G h

6. Un cajón de 2,5 m de longitud ha de ser elevado con una cadena de 2 x 2 m. ¿ A que altura se encuentra el punto de suspensión?

7 h

L

l

7. La distancia entre los centros de apoyo de la suspensión de una lampara es de 4,2 m. ¿ Que longitud ha de tener el cable de suspensión cuando la fecha es de 1,2 m? 8. Un cono truncado tiene 120 mm de altura y los diámetros de 80/100. Determine la apotema en cm.

h

l

10

9. Se quiere transportar una carga en un plano inclinado de 2,2 m de longitud. La diferencia de nivel es de 1,5 m. Calcule la longitud de la horizontal. 10. Una cabriada tiene 4,5 m entre los centros de apoyo. La altura del hastial es 2,10 m. ¿ Que longitud exterior tienen los tirantes?

L

12

11. La altura de una cartela de nudos equilátera es de 270 mm. ¿ Cuanto mide cada lado?

d

c

h

12. Para la altura de la boca cónica de una barrena vale la relación 0,3 d. ¿ Cual es la longitud del filo cortante de una broca en espiral de 25 mm de diámetro? 13. Un árbol de 80 mm de diámetro ha de ser allanado unilateralmente en 5 mm. Calcule la longitud del aplanamiento.

13

t

L

d

14. Se quiere sustituir una placa de cubierta de 68 x 79 cm con una placa cuadrada de igual superficie. Calcule la longitud de los refuerzos diagonales del cuadrado en m. 15. Un cono truncado de 12,065 cm de apotema tiene los diámetros de 60 x 85. Calcule la altura del cono truncado en mm.

28

FRESADORA III HOJA DE TRABAJO Ejercicios

Poleas sin considerar la fricción

1,2 1. Se ha de alzar con una polea móvil una masa de 70 kg. Determine la fuerza de tracción requerida por medio de un dibujo.

Fuerza

2. ¿Qué fuerza es necesaria para elevar 70 kg con una polea fija? (Demostración). F2

Masa

F1

3. Determine la fuerza de tracción necesaria para un aparejo con el que se quieren elevar 70 kg de masa.

3

4. ¿Cuántos metros de cuerda hay que jalar para elevar 70 kg de carga 2 m con: a) una polea móvil, b) una polea fija, c) un aparejo? F1

5. ¿Qué fuerza se requiere para elevar 172 kg de masa F con un aparejo de 4 poleas? 1

6. Habiendo de elevar una masa 1,2m con un aparejo de 4 poleas, ¿qué trayecto de fuerza se requiere?

5-8

7. ¿Cuántes poleas ha de tener un aparejo para alzar una masa de 72 kg con 180 N de fuerza? 8. ¿Qué masa puede elevar un aparejo de 4 poleas cuando la fuerza de tracción es de 200 N? 9. Habiendo de elevar 600 kg de masa con un aparejo diferencial que tiene diámetros de polea mayor de 180 mm y de polea menor de 170 mm, calcule la fuerza de tracción de la cuerda.

Fuerza

10. Un aparejo diferencial puede elevar con 150 N de fuerza manual 960 kg de masa. Calcule el diámetro de la polea menor cuando el diámetro mayor es de 160 mm.

masa

9-11

11. Las dos poleas de un aparejo diferencial tienen diámetros de 170/165 mm. ¿Qué masa se puede elevar con 120 N de fuerza de tracción en la cuerda?

F1

12. Los portacadenas de un aparejo diferencial son como D:d = 10:6,5. ¿Qué fuerza se requiere para elevar una masa de 1,5t?

F2

13. Fuerza y fuerza ponderal de un aparejo diferencial es de 9125 N, la relación de diámetros de 64:32. Determine la magnitud de fuerza y fuerza ponderal.

r

R

12,13

29

FRESADORA III HOJA DE TRABAJO Dibujar en despiece la transmisión por polea plana, acotar según norma.

1

01 01 01 01 01

2

3

4

Bocina Polea plana Eje Bocina Buje

Cant.

5 4 3 2 1

Denominación Fecha

Norma

Marca

5

Cu Sn 45 GGG - 35 34 Cr Ni 6 Cu Sn 45 Ck 45 Material

Æ 150 x 25 Æ 120 x 40 Æ 50 x 250 Æ 50 x 50 Æ 60 x 45 Medidas

Nombre

SENATI

Dibujado Revisado Escala

1:1

TRANSMISIÓN POR POLEA PLANA MMH

30

FRESADORA III HOJA DE TRABAJO Dibujar en semisección y en vistas necesarias las poleas que se encuentran en perspectivas.

1. Polea plana

3. Polea escalonada

2. Polea en doble V

31

SEMANA Nº 02 TAREA: EJE PARA POLEAS

Operaciones:

• Fresar canal chavetero

32

FRESADORA III OPERACIÓN: FRESAR CANAL CHAVETERO Esta operación consiste en fresar ranuras normalizadas sobre un eje, con una herramienta de disco o de tipo Woodruff. Se ejecuta para construir canal chaveteros en eje sólidos. PROCESO DE EJECUCIÓN Tabla. 1

1º PASO : Acondicione fresadora. a) Seleccione la fresa según el canal chavetero. (Ver tabla 1)

Para ejes de D

Lengüeta Prof. Prof. Ancho Altura Lon- Len- Chavetero Chavetero eje cubo gitud güeta b

D2

t

7

1,8

3,7 9,66 10 5 12,65 13 6,5 15,72 16

2,5 3,8 5,3

5 12,65 13 6,5 15,75 16 7,5 18,75 19

3,5 5,0 6,0

2,6

b) Monte la fresa tipo Woodruff en el adaptador. (Fig. 1). 8 ... 10

2º PASO : Monte el material.

h

3

l

6,76

a) Fijando el eje contra la 15,72 16 mesa, bridas y pernos de 12 ... 17 5 6,5 7,5 18,57 19 anclaje. (Fig. 2). 9 21,63 22

t1

D - 1,4

4,5 5,5 7,0

D + 2,2

OBSERVACIÓN Alinee con el costado de la mesa, colocando el eje en la ranura O en calzos en V. (Fig. 3).

Extremo del husillo

Ranura

Adaptadores

Fresa

Fig. 1

b) Determine el centro del canal. (Fig. 4). Repetir

3º PASO : Frese. a) Ubique la fresa en la simetría del eje.

La escala contra el centro del árbol

b) Bloquee la mesa. (Fig. 5). Fig. 2

Fig. 3

Tope

Centro de la fresa Fijador Fig. 4

Centro del trazado Fig. 5

MECÁNICO DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS

33

REF. H.O.02/MMH 1/ 2

FRESADORA III c) Ajuste las revoluciones de la fresa. d) Poner en marcha y accione la ménsula hasta que la fresa roce la parte superior del eje. (Fig. 6). e) P r o f u n d i c e l a f r e s a mediante ligeros golpes con la mano en la manivela. (Fig. 7). f) Fresa según la profundidad específicos en la Tabla de canal chavetero. 4º PASO : Verifique profundidad del canal. a) C o l o q u e l a c h a v e t a ligeramente en el eje para determinar la profundidad y el ajuste correspondiente (Fig. 8). b) Mida con el micrómetro la profundidad más el sobresaliente de la chaveta y compruebe según la Tabla. (Fig. 9).

Fig. 6

Usar alimentación manual para esta operación

Golpes suaves con la palma de la mano Fig. 7

PRECAUCIÓN 1. RETIRE EL EJE DE LA H E R R A M I E N TA D E C O R T E P A R A VERIFICAR MEDIDAS. 2. APAGUE LA MÁQUINA POR SEGURIDAD.

Fig. 8

Fig. 9

MECÁNICO DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS

34

REF. H.O.02/MMH 2/ 2

FRESADORA III RANURAS NORMALIZADAS Son canales chaveteros construidos por diferentes procesos y se encuentran normalizados cumpliendo una serie de funciones en los mecanismos por transmisión. En ciertos casos es necesario aumentar el número de chavetas cuando las potencias a transmitir son demasiado importantes. Pero los mecanizados sucesivos de las ranuras tienen el inconveniente de debilitar al árbol (disminución de la sección). Mejor solución se obtiene fresando ranuras en el árbol. Los salientes que así se obtienen pueden ser considerados como chavetas que serán solidarios del árbol (Fig. 1). El cubo de rueda correspondiente tiene ranuras análogas, obtenidas por limadora (Fig. 2). corte a

b

b

a

Æ:i

Æ:i Æ:E

Æ:E

a

Fig. 1

Fig. 2

La ensambladura, árbol y cubo puede ser fija o móvil en traslación. El centrado de las piezas se puede realizar interiormente (Fig. 3) o exteriormente (Fig. 4). Centrado interior b. H11/d10

Centrado exterior b. H11/d10

Cubo

Árbol Æi

Æ E. H11/d10

ÆE

Fig. 3

Æ i. H11/d10

Fig. 4

En las Figuras 3 y 4 los juegos correspondientes a las tolerancias H11-d10 han sido ampliados intencionadamente, con el fin de mostrar mejor las superficies de contacto de las dos piezas (superficies funcionales representadas por un trazo continuo fuerte). -

Ajustes preconizados que se refieren a las superficies funcionales del árbol y del cubo (NF E 22-132). Centrado interior, cota funcional: diámetro interior I (Fig. 3). - Caso de ensambladura móvil: ajuste preconizado H7-f7. - Caso de ensambladura fija: ajuste preconizado H7-m6. 35

FRESADORA III Centrado exterior, cota funcional: diámetro exterior E (Fig. 4). - Caso de ensambladura móvil: ajuste preconizado H7-f7. - Caso de ensambladura fija: ajuste preconizado H7-m6. Notas.- El centrado interior (Fig. 3), utilizado en los casos de montajes de precisión, presenta superficies de contacto más importantes que el centrado exterior. Las separaciones se ejecutarán en el árbol y en el cubo (Figs. 3 y 4) con el fin de facilitar el mecanizado y el montaje de las piezas. Hay tres series de árboles normalizados: una serie grande y una serie media (con centrado interior) y una serie fuerte (con centrado exterior). Designación. Indicar : El número de acanaladuras n, los diámetros I y E (definidos en las Figuras 1 y 3 y en la tabla de los valores 1). Mencionar igualmente la longitud útil de la parte acanalada. Tabla 1.

Serie ligera n

6

8

Serie fuerte

Serie media

E

I

b

26

23

30

26

32

28

7

36

32

40

n

E

I

b

20

16

2,5

23

18

26

21

29

23

32

26

35

28

6

40

32

36

7

45

36

48

42

8

52

42

6

54

46

9

56

46

7

E

I

b

20

16

4

22

18

25

21

6

28

23

36

7

32

26

46

42

8

34

28

7

50

46

9

38

32

58

52

42

62

56

68

62

6

10 12

6

8

n

5 6 10

3

4

5

Ejemplo : Árbol acanalado de 6.26.36.20 (E 22-131). Aplicación : Los árboles y los cubos acanalados se utilizan principalmente en las construcciones de automóviles y de máquinas herramientas. Montaje del piñón deslizante del cambio de marcha en un torno El mecanismo se compone principalmente de un piñón deslizante (B), solidario en rotación a un árbol acanalado (A), de una palanca de maniobra (L) provista de dos correderas (C) introducidas en una ranura circular de (B).

36

FRESADORA III La maniobra de la palanca (L) permite realizar la traslación del piñón (B) según F o F1.Dos ruedas dentadas cónicas (R1) y (R2), montadas locas sobre el árbol (A), están unidas al árbol motor (A1) por medio de la rueda dentada cónica (R3) (ver esquema), que arrastra a la rueda (R1) en sentido inverso al de la rueda (R). (Fig. 5). corte a b

F

corte b a

F1

a R2

B

A

R1

Muescas

C

b Fig. 5

La unión del piñón deslizante con una u otra de estas dos ruedas se obtiene por medio de muescas. Según la unión que se efectúe, el sentido de rotación del árbol (A) es diferente (en el esquema el piñón deslizante (B) está en toma con la rueda (R2); el sentido de rotación del árbol conducido (A) y del árbol motor (A1) están indicados por las flechas f y f1).

Las superficies de contacto pueden ser prismáticas y cilíndricas. Éste es el caso de los árboles y cubos de rueda estriados (Fig. 6) y de las chavetas deslizantes. a

El árbol (A) está provisto de estrías o nervios que entran en las ranuras correspondientes ejecutadas en el cubo de la pieza (B).

A

B

Fig. 6

37

R

Detalle

R

a

ÆH7/f7

Las dos piezas son solidarias en rotación. La pieza (B) se puede desplazar a lo largo del árbol (A).

Corte a

FRESADORA III Fabricación de las ranuras normalizadas

R

Las ranuras normalizadas se encuentran ubicados en los ejes en forma equidistantes y pueden ser ubicados formando ángulos de 90º, 45º, 60º y 30º donde los elementos pueden ser montados sobre ejes estriados. (Fig. 7).

Fig. 7

Para la fabricación de estos ejes estriados se pueden utilizar fresas madres estandarizadas según el ancho del canal chavetero. (Fig. 8). Fig. 8

Las ranuras normalizadas pueden tener ciertos detalles por lo que se necesita fresas de forma para obtener las ranuras con las medidas especificadas según la tabla de canales chaveteros (Fig.9). Fresa1

Fresa2

Fresa3

a

R

R

Fig. 9

a

b

Por lo general los ejes estriados tienen ciertos detalles en el fondo de la ranura y pueden ser tallados con fresas de disco, doble disco con ciertos detalles. (Figs. 10 11 a y 11b)

Fig. 10

a

R H

Fig. 11a

Fig. 11b

38

c

FRESADORA III Perfiles de las ranuras normalizadas El árbol de chavetas múltiples (Figs. 12 y 13) reúne en una sola pieza las “chavetas” y el árbol. Se emplea para piezas fuertemente solicitadas transmisoras de fuerzas y son muy utilizadas en construcción de máquinas-herramientas y de automóviles. Se distingue, entre perfiles de árbol y cubo con 4 chavetas, en que el centrado tiene lugar en el diámetro (DIN 5471), y perfiles con 6, 8, 10, 16 ó 20 chavetas, que se centran en los flancos de las chavetas o en el diámetro interior del cubo (DIN 5461 a 5464). Cubo

Cubo de chavetas múltiples Árbol con chavetas múltiples

Árbol

Sección transversal de un árbol y su cubo de chavetas múltiples

Fig. 13. Unión mediante árbol de chavetas múltiples

Fig. 12

Los perfiles de cubos y de árboles dentados, según DIN 5482, poseen flancos de envolvente. La serie normalizada de diámetros normalizados empieza con los 15 mm y acaba con 100 mm; los números de dientes van de 8 a 44. Las uniones de árbol de chaveta múltiple y de árboles dentados se prestan sobre todo para piezas de máquinas de elevado número de revoluciones, ya que por parte de la unión no puede sobrevenir desequilibrio alguno. Un corrimiento axial es también posible incluso para ajustes muy estrechos (ruedas desplazabas, compensación para el caso de dilatación térmica). El dentado por entalladura (Fig. 1), según DIN 5481, se usa cuando se pide un gran número de dientes con objeto de que puedan fijarse entre sí dos piezas en muchas posiciones. Para árboles de 8 a 125 mm de diámetro nominal se prevén números de dientes entre los 28 y los 81. El perfil tiene flancos rectos. Los árboles de chavetas múltiples, los de dientes por entalladura y los árboles dentados se fresan, con fresas de forma adecuada, por el procedimiento de división, o mediante fresas sinfín, mientras que los perfiles de cubo de chavetas múltiples, los de dentado entallado y los simplemente dentados se obtienen por brochado. Fresado de ranuras helicoidales El fresado con corte helicoidal es un mecanizado de gran importancia, puesto que permite, por ejemplo, efectuar ranuras helicoidales sobre árboles, el desahogo helicoidal de las brocas y la construcción de los dientes de las ruedas helicoidales y de las propias fresas. El mecanizado se efectúa en la fresadora horizontal, utilizando el plato divisor o cabezal universal. 39

FRESADORA III Para tallar una ranura helicoidal es necesario imprimir a la pieza dos movimientos simultáneos, uno de rotación y otro de traslación en la dirección del eje. El movimiento resultante es el movimiento helicoidal de avance. (Fig. 14). Si se utiliza una fresa de disco, es necesario además calcular el ángulo que deberá girarse la mesa portapiezas para que se pueda obtener el ángulo a. de inclinación de la hélice que se pretende construir.

Fig. 14

El doble movimiento de rotación y de traslación de la pieza se obtiene enlazando el tornillo de avance de la mesa con el husillo del cabezal universal mediante un tren de engranajes. Este último constituye un cambio de velocidad cuyas ruedas se eligen cada vez para obtener una hélice de paso determinado Pe. Cuando el cabezal divisor universal se enlaza con el tornillo de avance de la mesa, no se puede utilizar el dispositivo de división diferencial. La imposibilidad de aplicar el diferencial se debe al hecho de que el cabezal universal tiene un solo árbol para recibir el movimiento del exterior, ya sea que lo reciba de los engranajes para división diferencial, ya que lo reciba de los engranajes de enlace con el tornillo de avance de la mesa. El paso del tornillo de avance de la fresadora, Pf, y el paso de la hélice de la ranura a construir, Pe, son inversamente proporcionales a sus números de revoluciones: Pf ne = Pe nf Ahora, la relación de transmisión viene dada por la relación entre los números de revoluciones del elemento conducido, ne, y los del elemento motor, nf. Teniendo en cuenta los engranajes Z1 y Z2 y el grupo del tornillo sinfín y de la rueda helicoidal (el tornillo sinfín tiene una sola entrada y es motor, la rueda helicoidal tiene 40 dientes y es conducida), se tiene: Z1 1 ne Pf = = • Pe Z2 40 nf Puesto que no siempre bastan dos ruedas para realizar la relación de transmisión deseada, resulta de uso más práctico la fórmula: M

T

P

e

nf

Pf Pe

=

ne nf

= 40 •

Z4 • Z2 Z3 • Z1 Pf

donde las ruedas con subíndice par son ruedas conducidas y las ruedas con subíndice impar son ruedas motoras, montadas como en la Fig. 15.

Z4

Z3

Z2

Fig. 15 Z1

40

FRESADORA III CANALES CHAVETEROS - CHAVETAS Chavetas longitudinales Una chaveta longitudinal es un órgano destinado a hacer solidarias en rotación dos piezas ensambladas por penetración cilíndrica o cónica (ejemplo: ensambladura de un árbol y de una polea). La ensambladura obtenida es desmontable. Material utilizado: St 56 ó Ck 45. Posición de montaje de la chaveta. Consideremos (Fig. 1) la ensambladura de las piezas cilíndricas (A) y (B), caracterizada por el ajuste H7-j6. El montaje de la pieza (B) se efectúa según F. El arrastre en rotación según F1) de la pieza (B) (Fig. 2) se puede asegurar por medio de la chaveta (C), que está alojada a media altura en el interior de las piezas (A) y (B). A

A

B

B

C

Æ12j6

Æ12H7

F1 F

F

Fig. 1

Fig. 2

Nota. - La chaveta (C) se coloca paralelamente a la flecha F (sentido del montaje); la chaveta (C) es longitudinal. La ensambladura de las piezas (A) y (B) se realiza por enchavetado longitudinal. Diferentes tipos de chavetas longitudinales. Cuando las dos piezas ensambladas por enchavetado longitudinal son solidarias únicamente en rotación y libres en traslación, se dice que el montaje realizado es un enchavetado libre. Cuando las dos piezas ensambladas por enchavetado longitudinal son solidarias en rotación y en traslación, se dice que el montaje realizado es un enchavetado forzado. Chavetas longitudinales y chavetas libres. a) Realización del alojamiento y montaje de la chaveta. El árbol (A) (Fig. 3) presenta un vaciado de forma apropiada, obtenido por fresado, en el que se aloja hasta media altura la chaveta (C) (ejemplo de ajuste: H9-j9). En el montaje la cara superior de la chaveta debe ser paralela al eje XY del árbol (A).

41

FRESADORA III La pieza (B) (Fig. 4), que recibe al árbol (A), presenta un alisado provisto de una ranura, obtenida por mortajadora o por limadora, en la que ajusta la parte saliente de la chaveta (ejemplo de ajuste: D 10-j9). El fondo de la ranura debe ser mecanizado paralelamente al eje XY de la pieza (B). El montaje de las piezas (A) y (B) se favorece por un juego (j) que existe entre la cara superior de la chaveta y el fondo de la ranura (Fig. 5). Ranura

j

Y C

C A X

Vaciado

B B

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

A Y

Nota. - La chaveta (C) encastrado en el árbol (A) puede ser considerada como un fiador. El ajuste de estas dos piezas con (B) permite el deslizamiento de la pieza (A) con respecto a la pieza (B). b) Representaciones y dimensiones. Chavetas paralelas (NF E 27-652, junio 1939). a

No hay previsto símbolo de forma. b

Designación. Indicar el nombre del órgano, la anchura a, la altura b y la longitud L.

d Árbol

La anchura a y la altura b están definidas en la Fig. 6.

Fig. 6

La longitud L de la chaveta no deberá ser superior a 2 d (L < 2 d), siendo d el diámetro del árbol. Elegir la longitud L en la serie siguiente:

b

10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500.

Se distinguen: Fig. 7

L

a

- Las chavetas paralelas ordinarias con extremos rectos (Fig. 7).

42

FRESADORA III La chaveta está encastrado en el interior de un vaciado obtenido por fresado circunferencias (Fig. 8). Designación. Ejemplo : Chaveta paralela con extremos rectos 8.7.32 (E 27-652).

b

- Las chavetas paralelas ordinarias con extremos redondos (Fig. 9).

L

a

b

a

Árbol Fig. 8

Fig. 9

Fresa frontal de 2 dientes

b

El alojamiento, practicado en el árbol, se obtiene por fresado frontal (Fig. 10). La chaveta está encastrado sólidamente en el interior del árbol: no es posible ninguna traslación. Su desmontaje es a veces delicado.

Árbol Fig. 10

Designación. Ejemplo : Chaveta paralela con extremos redondos 8.7.32 (E 27-652).

Corte n d2

b

Forma del alojamiento: Ver figura 8.

d2

d1 a

n

n

a

- Las chavetas paralelas fijadas por tornillos con extremos rectos (Fig. 11).

e

f

c

L Fig. 11

43

FRESADORA III La chaveta está fijada al árbol por dos tornillos C, de cabeza embutida (Figs. 12 y 13). El desmontaje de la chaveta se obtiene introduciendo uno de estos tornillos en un agujero aterrajado, practicado a este efecto en el centro de la chaveta. Fijación de la chaveta en el árbol

Detalle de la fijación de un tornillo. Escala 2

m

Cubo de rueda

Corte m

TornilloC (E27.112) Chaveta de extremos redondos (E27 652) m Arbol

Fig. 12l

Fig. 13

Designación.

Corte n d2

b

e

- Las chavetas paralelas fijadas por tomillos con extremos redondos (Fig. 14).

d2

d1 a

n

Forma del alojamiento: Ver figura 10.

n

a

Ejemplo : Chaveta fijada con extremos rectos 14.9.50 (E 27-652).

C

L

La fijación sobre el árbol es idéntica a la precedente (Fig. 13).

Fig. 14

Designación. Ejemplo : Chaveta fijada con extremos redondos 14.9.50 (E 27-652). m

a

Empleo : Las chavetas fijadas se utilizan principalmente cuando la unión de las piezas en contacto debe resistir golpes. q

L

Æ p

Chavetas achaflanadas (Fig. 15).

V

b

n

Permite un desplazamiento relativo en traslación de las piezas ensambladas.

u Figura 15

Forma del alojamiento: Ver figura 8. La chaveta está fijada en el árbol por medio de un fiador cilíndrico adicional (E) (Fig. 16). Nota. Con relación a las chavetas paralelas con extremos rectos (Fig. 8), las chavetas achaflanadas permiten el empleo de una chaveta más larga.

44

y Æ de fresa Z Arbol E Figura 16

FRESADORA III Designación.

b

Ejemplo : Chaveta achaflanada 10.8.32 (E 27-652).

r1

a

Los valores mencionados en la Tabla 1 se refieren a las cotas de posición de las chavetas paralelas y de las chavetas achaflanadas indicadas en la Fig. 18

r

d

Fig. 18

Tabla 1 d

a

b

t

9 - 10

3

3

d-2

11 - 12

4

13 a 17

t1

a

b

t

d + 1,3 59 a 68

18

11

d-7

d+ 4,4

4

d-2,5 d + 1,8 69 a 73

20

12

d-7,5

d+ 4,9

5

5

d-3

79 a 92

24

14

d - 8,5

d+ 5,9

18 a 22

6

6

d-3,5 d+2,8

93 a 1 10

28

16

d -10

d+ 6,4

23 a 30

8

7

d-4

d+3,3

111a 130

32

18

d -11

d+ 7,4

31 a 38

10

8

d-5

d+3,3

131 a 150 36

20

d -12

d+ 8,4

39 a 44

12

8

d-5

d+3,3

151 a 170 40

22

d -13

d+ 9,4

45 a 50

14

9

d-5,5 d+3,8

171 a 200 45

25

d -15

d+ 10,4

51 a 58

16

10

d-6

201 a 230 50

28

d -17

d+ 11,4

d+2,3

d+4,3

d

t1

Chavetas-disco (Fig. 19). Lh11

aj9

45 º

Indicar el nombre del órgano, la anchura a y la altura b, definidas en la Fig. 19.

d1

bh11

Designación.

h1 1

No hay previsto símbolo de forma.

Ángulo abatido Fig. 19

Ejemplo : Chaveta-disco 6.9 (E 27-653). El alojamiento, practicado en el árbol, se obtiene por fresado circunferencial, por medio de una fresa de disco.

45

FRESADORA III Empleo : Utilizada sobre árbol de pequeño diámetro cuando el esfuerzo, a transmitir es débil (ver montaje de la Fig. 23). Los valores mencionados en la tabla 2 se refieren a las cotas de posición de las chavetas-disco indicadas en las Fig. 20. Corte n n

a Ranura en el árbol aH9

d1

r1

b

Cubo

Ranura en el aislado

L

aD10

d

r

Chaveta disco

r1

d

rh11

Árbol

n

H13

d

Fig. 20

Tabla 2 d

a

9 -10

3

11 - 12

4

13 a 17

5

18 a 22

6

23 a 30

8

31 a 38

10

39 a 44

12

d

d1

L

t

3,7 5 6,5 5 6,5 7,5 6,5 7,5 9 9 10 11 13 11 13 15 16 16 19 24 19 24

10 13 16 13 16 19 16 19 22 22 25 28 32 28 32 38 45 45 65 80 65 80

9 11,5 15 11,5 15 17,5 15 17,5 20,5 20,5 23 25,5 30 25,5 30 35 41 41 56 70,5 56 70,5

d - 2,7 d-4 d - 5,5 d - 3,5 d-5 d-6 d - 4,5 d - 5,5 d-7 d - 6,5 d - 7,5 d - 8,5 d - 10,5 d-8 d - 10 d - 12 d - 13 d - 13 d - 16 d - 21 d - 16 d - 21

46

t1 d + 1,2

d + 1,8

d + 2,3

d + 2,8

d + 3,3

d + 3,3

d + 3,3

FRESADORA III Aplicaciones. * Fijación de una polea sobre un árbol. La unión en rotación de la polea (P) y del árbol (A) se puede realizar por medio de una chaveta paralela ordinaria de extremos redondos (Fig. 21) o por medio de una chavetadisco (Fig. 22). Chaveta disco 6.9 (E 27 653)

Chaveta paralela de extremos redondos 6.6.32 (E 27 652)

Arandela M 10 U (E 27 611)

Arandela

A

A

Tornillo H, M 6. 15 (E 27 311)

Tuerca H.M10 (E 27 411) P

P Fig. 21

Fig. 22

La inmovilización en traslación de la polea sobre el árbol se asegura por medio de una arandela y de un tornillo (Fig. 21) o por medio de una arandela y de una tuerca (Fig. 22).

0,5l

0,5l

d

La porción del árbol ajustada al núcleo de la polea puede ser cilíndrica (Fig. 21) o cónica (Fig. 22). En los dos casos la ranura de la chaveta (ejecutada sobre el árbol) es paralela al eje longitudinal del montaje y está situada en el centro de la longitud 1 (Figs 23, 24 y 25).

l Fig. 23

l=d

0,5l

0,5l

0,5l

d1

d1

d

d

0,5l

l1

Conicidad 10% l1

l

Conicidad 10%

L Fig. 24

L Fig. 25

47

FRESADORA III 1º caso. - El extremo del árbol es cilíndrico (NF E 22-101, julio 1939) (Fig. 23). Las cotas características son: El diámetro d y la longitud l. La tabla de valores (tabla 3) correspondiente. Tabla 3

indica igualmente la sección de la chaveta

d

l

chaveta

10

23

3x3

16

40

20

d

l

chaveta

45 - 50

110

14 x 9

5x5

60

140

18 x 11

50

6x6

70

140

20 x 12

25

60

8x7

80 - 90

170

24 x 14

32

8

10 x 8

100 - 110

210

28 x 16

40

110

12 x 8

210

32 x 18

120

Ajuste recomendado cubo de rueda -extremo de árbol: Montajes de poleas o casos de acoplamientos flexibles (según NF E 22-102, noviembre 1940). - H7-j6 para los diámetros nominales de 6 a 50 inclusive, y - H7-k6 para los diámetros nominales de 50 a 120 inclusive. 2º caso. - El extremo del árbol es cónico. El extremo está constituido por una parte cónica lisa (conicidad 10%) de diámetro medible d de longitud l, y por una parte roscada, de diámetro nominal d1 y de longitud l1. El enchavetado correspondiente está indicado en la tabla 3. Hay dos series normalizadas: - Una serie ordinaria (NF E 22-103, julio 1939), Fig. 24 y tabla 4. - Una serie corta (NF E 22-104, julio 1939), Fig. 25 y tabla 5. d

l

d1

l1 8

d

l

40-45 82

d1

l1

27

28

d=l

d1

l1

d=l

d1

l1

Tabla 5

10

15 6

16

28 10 12 50

82

33

28

10

6

8

50

33

28

20

36 12 14 60

105 42

35

16

10

12

60

42

35

25

42 16 18 70

105 48

35

20

12

14

70

48

35

32

58 20 22 80-90 130 60

40

25

16

18

80-90

60

40

32

20

22

100

76

45

40-45

27

28

110-120 80

45

Tabla 4

48

FRESADORA III La unión en rotación de los órganos (árbol y cubo) se pueden realizar también dando a las superficies de contacto de las dos piezas formas particulares (Fig. 26) obtenidas por medio de máquinas especiales. Forma triangular

Forma cuadrada

Forma el+iptica

Fig. 26

Chavetas longitudinales y enchavetados forzados. a) Realización del alojamiento y del montaje de la chaveta. El árbol (A) (Fig. 27) presenta un vaciado de forma apropiada, obtenida por fresado, en el cual se aloja hasta media altura la chaveta (C) (ejemplo de ajuste: H9-j9): La cara superior de la chaveta utilizada presenta una ligera pendiente (1 %) con relación a la cara inferior. C

En el montaje la cara inferior de la chaveta encastrado al árbol (A) (Fig. 28) es paralela al eje longitudinal XY del árbol. La cara superior de la chaveta está inclinada (pendiente 1 con relación al eje XY.

Pendiente 1%

x

y

A

A Fig. 28

Fig. 27

La pieza (B) (Fig. 29), que recibe al árbol (A), presenta un alisado provisto de una ranura, obtenida por limadora o por mortajadora, en la cual entra la parte saliente de la chaveta. El fondo de la ranura está también inclinado (pendiente 1 %) con relación al eje longitudinal del alisado. Bajo la acción de la fuerza F (Fig. 30), la pieza (B) está fijada al árbol (A) por acuñamiento de la cara superior de la chaveta sobre el fondo de la ranura practicada en la pieza (B). La pequeña pendiente de las caras en contacto permite obtener un apriete eficaz de las piezas (A) y (B). Las dos piezas ensambladas por enchavetado longitudinal forzado son solidarias en rotación y en traslación. La ensambladura realizada es desmontable. El montaje de la pieza (B) es favorecido por un juego j existente entre las caras laterales de la chaveta y de la ranura (Fig. 30). J F

B Pendiente 1%

C A B

Fig. 29

Fig. 30

49

J

FRESADORA III b) Representación y dimensiones. Chavetas inclinadas (NF E 27-651, junio 1939). No hay previsto símbolo de forma. Se distinguen: - Las chavetas inclinadas sin talón con extremos redondos (Fig. 31). Designación. Indicar el nombre del órgano, la anchura a, la altura b y la longitud L. La anchura a y la altura b (cota medible) están definidas en la Fig. 32. Longitud L (ver chavetas paralelas). Pendiente 1%

a

b

b

a

Árbo lÆ

=d

L Fig. 31

Fig. 32

Ejemplo : Chaveta inclinada 10.8.40 (E 27-651). Montaje (Figs. 27 a 30). El vaciado realizado en el árbol se obtiene por fresado frontal (Fig. 10). Se observará que la posición definitiva de la pieza (B) en el árbol (A) (Fig. 30) no puede ser fijada a priori. Esta posición es función de la precisión con que se haga el mecanizado de las caras inclinadas, de la profundidad del alojamiento realizado en el árbol y de la intensidad de la fuerza F. Ejemplo : Para un aumento de 0,01 mm efectuado en la profundidad p del alojamiento ejecutado en el árbol (A), el avance de la pieza (B) aumenta en dirección de f un valor igual a 1 mm (Fig. 33). 1 Posición 2 de la pieza B

Posición 1 de la pieza B

f A

Posición 2 de la chaveta

0,01

p

p +0,01

Posición 1 de la chaveta

Escala 10 Fig. 33

50

FRESADORA III - Las chavetas inclinadas con talón. Hay normalizados dos tipos de chavetas: - Las chavetas inclinadas con talón ordinario (Fig. 34). - Las chavetas inclinadas con talón delgado (Fig. 35). b

a

L

b

L

30º

Pendiente 1%

a

a

b1

b

b

h

h1

Pendiente 1%

b1

a

30º

Fig. 34

Fig. 35

Designación. Indicar el nombre del órgano, la anchura a, la altura b o b1 y la longitud L. Ejemplo : Chaveta delgada con talón 8.4.32 (E 27-651). Montaje de una chaveta inclinada con talón ordinario. B

C

La pieza (B), puesta en su posición, viene a topar contra un espaldón del árbol (A) (Fig. 36).

A

La chaveta con talón (C), encastrado hasta media altura en una ranura del árbol (A), es colocada en su sitio por golpes sucesivos impartidos sobre el talón achaflanado, limitando así los riesgos de acuñamiento. La ranura practicada en el árbol puede desembocar (Fig. 36) o ser cerrada (Fig. 37); en este último caso su longitud deberá permitir el montaje de la chaveta como indica la Fig. 37.

Fig. 36 Posición de la chaveta antes del montaje C

E

f1

A

La extracción de la chaveta se obtiene golpeando (según f) sobre un extractar de chavetas (E) interpuesto entre el talón de la chaveta y la pieza (B) (Fig. 37). E f Fig. 37

51

B

FRESADORA III Cuando la ensambladura por enchavetado longitudinal forzado debe resistir pequeños esfuerzos se utiliza una chaveta inclinada con talón delgado. La chaveta no está encastrado en el árbol, y su cara inferior se apoya sobre una parte plana del árbol (Fig. 38).

Sección a a

Fig. 38

a

Nota. El montaje de una chaveta con talón no modifica la posición relativa de las piezas ensambladas, contrariamente al de una chaveta sin talón (Fig. 33). Los valores mencionados en la tabla 6 se refieren a las cotas ,de forma y de posición de las chavetas inclinadas (según NF E 22-171, julio 1939). (Figs. 39 y 40) P

P

r1

r2 r r1

a

a

Fig. 39

Tabla 6

Fig. 40

d

a

d

h

9 -10

3

3

11 -12

4

13 a 17

t

t1

5

d-2

d+1

4

7

d - 2,5

d + 1,5

5

5

8

d-3

d+2

18 a 22

6

6

9

d - 3,5

d + 2,5

23 a 30

8

7

10

4

7

d-4

d+3

d-1

31 a 38

10

8

12

4

9

d-5

d+3

d-1

39 a 44

12

8

12

4

9

d-5

d+3

d-1

45 a 50

14

9

14

5

10

d - 5,5

d + 3,5

d - 1,5

51 a 58

16

10

15

6

11

d-6

d+4

d - 2,5

59 a 68

18

11

16

6,5

13

d-7

d+4

d - 2,5

69 a 78

20

12

19

7

15

d - 7,5

d + 4,5

d - 2,5

79 a 92

24

14

22

8

17

d - 8,5

d + 5,5

d - 2,5

93 a 110

28

16

26

9

20

d - 10

d+6

d-3

111 - 130

32

18

29

10

22

d - 11

d+7

d-3

c) Aplicación.

b1

h1

D

C

Acoplamiento fijo de dos árboles por manguito con casquillo (Fig. 41). Los árboles (A) y (A1) están acoplados por el casquillo fijado mediante dos chavetas inclinadas con talón ordinario (C).

C

A

A1 Fig. 41

52

t2

FRESADORA III Chavetas transversales Una chaveta transversal es un órgano en forma de cuña, destinado a ser alojado a través de una o de varias piezas, realizando por acuñamiento la ensambladura fija de estas piezas. El enchavetado obtenido es siempre forzado. La ensambladura realizada es desmontable. Posición de montaje de la chaveta. Consideremos (Fig. 42) la ensambladura de las piezas (A) y (B), caracterizada por el ajuste H7-j6.

15j6

15H7

El montaje de la pieza (B) se puede efectuar según F. El arrastre en traslación (según F1) de la pieza (A) (Fig. 43) puede ser asegurado por medio de la chaveta (C), que está alojada a través de las piezas (A) y (B).

F1

F

F

Fig. 42 A

Fig. 43

B

A

C

B

Nota. La chaveta (C) está colocada perpendicularmente a la flecha F (sentido del montaje), la chaveta (C) es una chaveta transversal. La ensambladura de las piezas (A) y (B) está realizada por enchavetado transversal. Montaje de las chavetas. - Fijación de un eje sobre un cubo de rueda. La chaveta transversal (C) (Fig. 44), que presenta uno de sus cantos inclinados, está introducida en una mortaja, de forma apropiada, practicada a través del eje (A). El canto inclinado de la chaveta se apoya en una de las caras de la mortaja, igualmente inclinada y de la misma pendiente. La colocación de la chaveta según f (Fig. 45) provoca el desplazamiento en dirección F del eje (A) que, provisto de un refuerzo, viene a apoyarse contra la manivela (M). El acuñamiento de la chaveta (C) entre las piezas (A) y (M) permite hacer solidarias a estas dos piezas. C

M

A

C

f

M

A

Cara inclinada F j

Cara inclinada

Refuerzo Fig. 44

Fig. 45

Nota. Para obtener un montaje racional es indispensable que exista un juego (j) entre la chaveta y la mortaja (Fig. 45). Sin este juego el acuñamiento de la chaveta contra la manivela no se podrá producir. 53

FRESADORA III Representación y aplicación. Las chavetas transversales no están normalizadas. quedan al arbitrio del usuario.

Su forma y sus dimensiones

Se distinguen principalmente: Las chavetas transversales con una pendiente de cantos redondeados (Fig. 46). Sus extremos están achaflanados, limitando así los riesgos de rebabas ocasionadas al colocarlas en su sitio. Su pendiente es relativamente pequeña (5 a 10%) permite obtener un acuñamiento eficaz de las piezas ensambladas.

Pendiente 5% Fig. 46

Aplicaciones:

- Fijación del vástago del pistón sobre la cruceta (máquina de vapor: locomotora). Descripción del sistema «biela-manivela» de una máquina de vapor (esquema, Fig. 47). Cabeza de biela

G f1 f

f

D

P

T

C

Pie de biela

B

M

A

Fig. 47

Bajo la acción del vapor (flechas f) el pistón (P) se desplaza en el interior del cilindro (D). Su movimiento rectilíneo alternativo es comunicado, por medio del vástago del pistón (T), a una cruceta (C) que se desplaza (según f1) a lo largo de una corredera (G). Una biela (B) está articulado sobre la cruceta en uno de sus extremos (pie de biela); el otro extremo (cabeza de biela) está conectado a una manivela (M) solidaria de un gorrón. La manivela enchavetada al árbol (A) arrastra a éste en un -movimiento circular continuo. El sistema biela-manivela transforma el movimiento rectilíneo alternativo (pistón) (P) en un movimiento circular continuo (árbol) (A). Descripción de una cruceta (Fig. 48). Una cruceta, llamada igualmente corredera, se compone principalmente de un cuerpo (C) de fundición al que está fijo el vástago del pistón (T) (Fig. 49). Un eje de articulación (A) recibe el pie de biela. Un patín (P) unido al cuerpo de la cruceta por pernos H asegura el guiado de la corredera en la ranura (G).

G

A

P

T

C Fig. 48

54

FRESADORA III En ciertos tipos de máquinas el guiado de la cruceta está asegurado por dos correderas (G1) y (G2) (Fig. 50).

C

La fijación del vástago del pistón a la cruceta se puede realizar también por medio de dos chavetas transversales idénticas e introducidas en sentidos inversos (Fig. 51).

T Conicidad 5% Fig. 49 Conicidad 5%

G1

x

y

C T T

G2

C

Pendiente 5% Fig. 51

Fig. 50

Este montaje tiene la ventaja de simplificar el mecanizado de las mortajas, que presentan en este caso caras perpendiculares al eje xy del montaje (Fig. 51). Notas referentes a las Figs. 49 y 51. - Las superficies de contacto de las piezas (T) y (C) son cónicas. El espaldón del eje (A), representado en la figura 4, está suprimido en la pieza (T); obsérvese igualmente la distribución de los juegos que subsisten entre las mortajas y las chavetas. -

Ensambladuras cónicas de chaveta transversal (material de transporte ferroviario: NF F 20-002, marzo 1943).

-

Fijación de una herramienta utilizada para un trabajo “a tracción” ver NF E 66-531, abril 1938). (Fig. 52) (Tabla 7). 8

Tabla 7

b

Pendiente 5%

f

e

g

c

r

Conicidad 5% d

Æ de c vástago: b 36 40

d

e

f

g

r

80

21

38

10

4

40

45

90

24

44

11

6

45

50

100

27

48

12

6

50

56

110

30

52

14

10

56

63

125

34

60

16

10

63

70

140

38

65

18

16

70

80

160

42

75

20

16

80

90

180

48

82

22

16

90

100

200

55

92

25

16

100

110

220

60

100

28

16

Fig. 52

55

FRESADORA III Una herramienta de extremo cónico (cono Morse), fijada en el interior de un mandril, está mantenida en su sitio por medio de una chaveta transversal (Fig. 53). Las cotas características de la chaveta y el número del cono Morse correspondientes están mencionadas en la tabla 8. u

N º del Conicidad a cono 0 0.0520 3,2

s

D

x

Fig. 53

Tabla 8

a

v

Pendiente 10%

q

q

D

p

q

s

u

v

x

9,045

12

11

4

10

15

23,8

1

0,0498

3,5

12,065 16

14

5

12

19

31

2

0,0499

4

17,780 20

18

6

16

26

39,5

3

0,0501

4,5

23,825 24

22

8

20

34

47,8

4

0,0501

5,3

31,267 30

27

10

24

39

58,7

5

0,0526

6,3

44,399 36

33

12

30

57

71,4

6

0,0521

7,9

63,348 48

45

43

42

76

97

En ciertos montajes, cuando una de las piezas a ensamblar puede deformarse bajo la acción de una fuerza, se utiliza una contrachaveta con talones (Fig. 54). Éste es el caso de la horquilla (A) (Fig. 55) que recibe a la barra (B). Una fuerza dirigida según F tiende a abrir la horquilla, que está mantenida en su posición por la contrachaveta con talones (C).

Pendiente 5%

A

B

C

F Fig. 55

Fig. 54

G

Dispositivos de inmovilización de una chaveta transversal. Cuando el montaje está sometido a choques o vibraciones, la chaveta tiende a salirse de su alojamiento. Diversas disposiciones permiten mantenerla en su sitio. -

a

a

B

Inmovilización de la chaveta por perno H con pasador (cabeza de biela de máquina de vapor) (Fig. 56).

Corte a

E

F Fig. 56

56

A

C

B

FRESADORA III La cabeza de biela (B) (fundición) en forma de horquilla recibe dos semicojinetes de bronce (E) y (F), mantenidos en su sitio por placas laterales. Una brida (A) (Fig. 57) está introducida entre las ramas de la horquilla, manteniendo así su separación. La colocación de la chaveta (C) provoca, por medio de la brida (A), el desplazamiento del cojinete (F)' Una vez terminado el ajuste, la chaveta es inmovilizado por un perno H con pasador que se apoya sobre un alerón de escuadra de la brida (A). Una ranura practicada en éste permite el apriete de la chaveta.

Alerón

Brida A

Fig. 57

El engrase de las superficies de contacto (gorrón-cojinete) está asegurado por un dispositivo de punzón (G) situado en la parte superior de la cabeza de la biela, que comunica con patas de araría ejecutadas en los cojinetes. Inmovilización de la chaveta por tuerca H (chavetas para bicicletas: NF R 321-01, octubre 1954). Pendiente % E h10

A

C

Las chavetas «de bicicleta» (Fig. 58) están constituidas por un cuerpo cilíndrico liso, de diámetro nominal (A), que presenta un plano inclinado (pendiente de 5 a 8 %) prolongado por un vástago cilíndrico roscado y excéntrico.

F

R

-

B

D

Fig. 58

Designación. Indicar el nombre del órgano y su diámetro nominal A. Ejemplo : Chaveta de bicicleta de 12 (R 321-01). Aplicación : Estas chavetas utilizadas en las bicicletas aseguran el arrastre del eje del pedal (A) con la manivela (M) (Fig. 59). El plano ejecutado sobre la chaveta (C) se apoya sobre el plano correspondiente ejecutado en el eje del pedal. La inmovilización de la chaveta se puede realizar por medio de una tuerca H y de una arandela Grower. Corte a Observación concerniente a la representación en corte de las chavetas longitudinales y transversales.

Corte b a

M

b

En general, las chavetas no se representan cortadas según su sentido longitudinal, a excepción de las chavetas longitudinales fijadas por la Tabla 7. Comparar (Fig. 59) los diferentes cortes relativos a la chaveta (C).

C

A a

b Fig. 59

57

FRESADORA III FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS 1. Interdependencia

cateto anterior

cateto posterior

sa tenu hipo

A cada ángulo corresponde una determinada relación de lados: Deducción El valor de una relación de lados es una función del ángulo. Atención Función significa relación entre dos magnitudes variables.

2. Relaciones de los lados Para relaciones de los lados se han fijado determinadas denominaciones

3. Relaciones

120º

30º

-180º

coseno

= cateto anterior con la hipotenusa.

tangente

= cateto posterior con cateto anterior.

cotangente

= cateto anterior con cateto posterior.

Deducción El seno o el coseno de un ángulo se complementan entre si (90º). Se obtiene, p. Ej.

60º

150º

= cateto posterior con la hipotenusa.

La función del seno creco de 0 a 1, la función del coseno disminuye de 1 a 0.

curva cosenoidal 90º

seno

0º

210º 240º

330º 300º

sen 60º = cos 30º,

i.e.

sena = cos b

cos 40º = sen 50º,

i.e.

cosa = senb

30º 60º 90º 120º 150º 180º

270º

curva cosenoidal

4. Resumen

Las relaciones de los lados de un triángulo rectángulo son las funciones trigonométricas.

cot

90º

1

cos

sen

r=

sen = cateto posterior hipotenusa

tan

cateto posterior = cateto anterior

cos = cateto anterior hipotenusa

cot

cateto anterior = cateto posterior

tg

I

0º

58

FRESADORA III 5. Ejemplo

sa nu te o p hi

30

Calcule para una cuña de 40 cm de largo y 30 cm de diferencia de nivel la longitud del plano inclinado en cm y el ángulo de la pendiente. buscando dado

L,a l = 40 cm h = 30 cm

40

raciocinio previo aclare mentalmente las relaciones de los lados

solución tan

cat. post. = 30 cm = 0,75 = cat. ant. 40 cm

= 36º 52´ ó

cot

cat. ant. = cat. post.= 40 cm = 1,33 30 cm

sen

= cat. post. = 30 cm = 0,6 ó L hipo.

= 36º 52´ Cos

d2

Qué ángulo de inclinación tiene una rosca M22 si el paso es de 2,5 mm y diámetro de núcleo de 20,376. buscando dado

tang a p = 2,5 mm d2 = 20,376

a

tan

perímetro

posterior = Cateto Cateto anterior

solución tan

7. Ejemplo

=

2,5 P d2 • p = 20,376 • 3,14 = 0,03907

=

2º14´11”

Calcular la longitud de la ranura en diagonal con cateto anterior de 50 mm y un ángulo de inclinación de 30º. buscando dado

d, h l = 50 a = 30º

tan

h posterior = Cateto Cateto anterior = 50

solución d

h = tan a • 50 = 0,5774 9 50 = 28,87 h 30º

50

cat. ant. 40 cm = hipo. = L

cm = 50 cm L = 400,8

L = 30 cm = 50 cm 0,6

6. Ejemplo

=

d =

50 50 cos a = 0,866

59

= 57,74 mm

FRESADORA III

1

2

3

4

5

6

7 8

01 01 01 01 01 01 01 02

Tuerca exágonal Arandela Rueda cilíndrica diente recto Eje Bocina Soporte Polea plana Chavetas de disco Woodruff

Cant.

Denominación Fecha

Dibujado Revisado

DIN 548 DIN 601

8 7 6

5 4 3

2 DIN 6888

1

Norma

Marca

Ck 45 St 37 Ck 45 34 Cr Ni 6 Cu Sn 45 GGG - 25 GGG - 35 Ck 45 Material

Medidas

Nombre

02-12-04

P. Mija

04-12-04

A. Santamaría

Escala

1:1

M18 Æ 22 x 5 Æ 55 x 32 Æ 32 x 115 Æ 34 x 57 Æ 95 x 57 Æ 80 x 60 5 x 9 x 14

SENATI Plano N°0002

UNIONES DE ARRASTRE MMH

60

FRESADORA III HOJA DE TRABAJO 1.

¿Qué pasos importantes considera para fresar cabal chavetero?

2.

¿Qué son ranuras normalizadas?

3.

¿Qué medidas corresponde a las ranuras normalizadas para un eje con 8 acanaladuras (Ver tabla 1)?

4.

¿Cómo se fabrican las ranuras normalizadas?

5.

¿Qué tipo de ajuste se utilizan en los canales chaveteros y chavetas?

6.

¿Cómo se dimensionan las chavetas?

7.

¿E qué casos se aplican la fijación por chaveta y canal chavetero?

8.

¿Cómo es el montaje de las chavetas inclinadas por talón?

9.

¿En qué casos se utilizan las chavetas transversales?

61

FRESADORA III HOJA DE TRABAJO 1-3 1,0 0,75

Ejercicios

sin

1. Calcule para los ángulos dados los valores de las funciones correspondientes al sena y cosa : a) 45º b) 25º20´ c) 23º43´ d)76,40º

co

0,5 0,25

Funciones Trigonométricas

s

0

2. Busque los valores de las funciones por medio de la tabla de ángulos: a) sena=0,342 b)cosa=0,342. ¿Qué relación existe entre estos dos ángulos?

4

l

a

3. Busque los valores de las funciones en la tabla de ángulos: a) tana=0,3411 b) cota=0,3411. ¿Qué relación existe entre estos dos ángulos? 4. Un acero angular de alas iguales de 60 x 60 x 6 ha de ser cortado en un ángulo de chaflán de 60º. Calcule la longitud del canto de corte.

d2

11

5. Calcule el ángulo de inglete para los esfuerzos diagonales de una puerta rectangular de 1,2 x 1,8 m.

a

perímetro

6. De un acero redondo de 65 mm se quiere fresar un cuadrado de arista viva. Calcule la distancia entre caras.

12-13

7. Calcule para un embudo de 80 mm de diámetro y 120 mm de altura el ángulo del embudo. d

8. ¿Qué ángulo corresponde a la inclinación de cuña 1:10? la

a

9. Un cono truncado de 120 mm de longitud tiene diámetros de 40/60 mm. ¿Cuál es el ángulo de inclinación?

14

h

H

a

10. Calcule el ángulo de la pendiente de un letrero que indica “declive de 10%” L

11. ¿Qué ángulo de inclinación tiene una rosca M 22? 12. Calcule la longitud de corte de una punta de broca con un ángulo de punta de 118º.

15

b

a

H

13. ¿Qué longitud de filo cortante corresponde a una broca en espiral de 30 mm con un ángulo de punta de 118º?

l

14. A 120 m de distancia de una torre recta se mide, a la altura de ojo de 1,5 m a la punta de la torre un ángulo de 40º. Calcule la altura de la torre. 15. Se quiere calcular el ángulo de las diagonales en el espacio de un cuerpo prismático de 120x80x160 mm respecto a la base.

62

FRESADORA III HOJA DE TRABAJO Dibujar en despiece y acotar según norma la unión por arrastre

63

SEMANA Nº 03 TAREA: EJE PARA POLEAS

64

FRESADORA III HIERRO FUNDIDO El hierro es una metal que no se encuentra en la naturaleza en estado puro. Se extrae de las minas en forma de mineral que contiene otros compuestos químicos. A partir de este mineral y a través de distintos procesos, realizados en las llamadas siderúrgicas, se obtienen el hierro y sus diversas aleaciones: acero, fundición y grafito, materiales utilizados en la fabricación de muchos de los objetos que nos rodean. El primero de estos consiste en separar el mineral de hierro, llamado mena de la ganga formada por tierra, rocas, cal, sílice, etc. El proceso se puede realizar empleando dos procedimientos: por magnetismo, ya que la mena es atraídas por los imanes y la ganga no, o por flotación, basándose en las distintas densidades de ambas. Salida de aire caliente y gases para depurar

Una vez obtenido el mineral es necesario fundir el hierro, para poder darle posteriormente la forma que se desee y para eliminar las impurezas que todavía quedan. Para realizar la fundición se utiliza un alto horno (Fig. 1). En él se introduce, por cada tonelada de mineral, media tonelada de carbón de coque, que actúa de combustible y un cuarto de tonelada de fundente, generalmente piedra caliza.

Cargador autómatico

Aire filtrado

Estufa de aire caliente

Tragante Campana mezcladora Cuba Cubierta

200°C

500°C

Conducto de aire caliente

Etalaje 1000°C

Crisol 1600°C

Sangrador

1850°C

Montacargs

Canal de colada

Toberas Solera

Vagón cuchara Escorias

En el alto del horno se obtienen temperaturas de mil seiscientos cincuenta grados centígrados con lo que se funde el hierro y la caliza se une a las impurezas formando la escoria que flota sobre el hierro fundido. El producto que sale del alto horno se llama arrabio o hierro colado y se utiliza a su vez para obtener lingotes de hierro o para fabricar acero.

65

FRESADORA III Hierro El hierro símbolo: Fe es un metal blando, dúctil y maleable, cuyo peso específico es de 7,86. Su punto de fusión es de 1530º C, pero si contiene carbono puede bajar hasta menos de 1200º C. Ya antes de fundirse, se reblandece y puede trabajarse fácilmente en caliente. Conduce medianamente bien la electricidad y puede imanarse y desimanarse fácilmente. El hierro empleado en la industria suele contener carbono en mayor o menor proporción y entonces varían sus propiedades. Los minerales principales son óxidos y carbonatos: hematites, magnetita y siderita. Productos siderúrgicos Se denominan productos siderúrgicos las sustancias férreas que han sufrido un proceso metalúrgico de elaboración. Clasificación de los productos siderúrgicos Los productos siderúrgicos son principalmente: a) El hierro; b) Las aleaciones de hierro con carbono, a saber: fundición, acero; c)Ferroaleaciones, o aleaciones con otros elementos y sin carbono. La fundición suele contener de 1,7 a 4 % de carbono y, vista al microscopio, presenta varios cuerpos distintos mezclados entre sí. El acero tiene de ordinario menos de 1,7 % de carbono, el cual está combinado completamente con el hierro. Tanto la fundición como el acero pueden contener, además del carbono, otros elementos como el cromo, níquel, manganeso, etc. Y, en este caso, se llaman fundiciones y aceros especiales. El hierro como producto siderúrgico Se llama hierro a un producto siderúrgico cuando no contiene más que el elemento químico de este nombre o si, aun conteniendo otros elementos, éstos solamente tienen carácter de impurezas. Llamamos hierro puro cuando la cantidad de impurezas es insignificativamente. Observaciones importantes: El acero extrasuave, de que luego hablaremos, no se denomina hierro, aunque, por su escaso contenido de carbono, prácticamente despreciable, pudiera ser incluido en esta en esta clasificación. Sin embargo, tanto el acero extrasuave como el hierro, se les da, aun vulgarmente, el nombre de hierro dulce, denominación que tiende a desaparecer. El hierro tiene aplicaciones especiales muy particulares. Fundiciones Se llama fundiciones a las aleaciones de hierro y carbono que contienen de 1,7 a 4% de carbono. Además pueden contener otros elementos. Sin embargo, no es la cantidad de carbono lo que caracteriza a las fundiciones, sino la forma en que éste se encuentra, tal como se estudia en los cursos superiores de conocimiento de materiales. La propiedad más importante de las fundiciones es ser fácilmente fusibles, hasta el punto de poder obtener piezas, a veces sumamente complicadas, por medio de moldes (Fig. 1).

Fig. 1 Diversas piezas obtenidas por fundición

66

FRESADORA III Clasificación de las fundiciones según el proceso de elaboración Según el proceso de elaboración, la fundición puede ser: de primera fusión, de segunda fusión, maleable y endurecida. a) Fundición de primera fusión o arrabio, que es tal como sale de los hornos altos (Fig. 2). Se la emplea en forma de lingotes (Fig. 3), para refundir o bien para la fabricación del acero. Rara vez se emplea directamente para la obtención de piezas.

fun

de

nte

Tragacante Ga se

s del tragacante

Mi ne

ral ,c arb ó

Zona de deshidratación

ny

200º

400º Zona de reducción

CUBA

Toberas Aire Caliente Piquera Arrobio

Z. de Zona de fusión carburación

VIENTRE 1200º ETALAJES 1800º OBRA Solera

A la fábrica de acero A la fundería

Fig. 3 Lingotes

Bicotera Escoria

Al taller de granulación o al escorial

Fig. 2 Esquema de un horno alto

b) Fundición de segunda fusión. La fundición de segunda fusión, que es la que se obtiene fundiendo de nuevo el lingote de primera fusión, generalmente en un horno llamado cubilote (Fig. 4), es de suma importancia y utilización en el taller mecánico. 1 2 Fig. 4 - Cubilote: 3 4 5 7

12

6

8 11 9

13 24 14 15 16 17 18 19 20

10 21 22 23 25 26 27

1) Parachispas, 2) Chimenea, 3) Boca de carga, 4) Puerta de la boca de carga, 5) Plataforma de carga, 6) Coraza, 7) Cuba, 8) Collar de separación, 9) Revestimiento refractario (camisa), 10) Caja de viento, 11) Válvula de regulación de viento, 12) Ventilador, 13) Tubo de viento, 14) Boca de encendido,

67

15) Puerta de la boca del encendido, 16) Crisol, 17) Solera, 18) Puerta del vaciado, 19) Pies, 20) Puntal, 21) Mirilla, 22) Tobera, 23)Caja de la tobera, 24) Piquera de la escoria, 25) Canal de la escoria, 26) Piquera de la colada, 27) Canal de la colada.

FRESADORA III Se emplea la fundición de segunda fusión en la obtención de numerosísimas piezas de maquinaria, especialmente las que no necesitan propiedades mecánicas en grado muy elevado, pero que son de formas complicadas, como las bancadas de las máquinas herramientas, y aun en piezas más delicadas, como engranajes. c)

Fundición maleable. Se llama fundición maleable a una fundición de hierro en la cual se ha conseguido cierta ductilidad y maleabilidad por medio de un tratamiento térmico. En general se emplea en muchas piezas que han de ser tenaces y tener al mismo tiempo, formas complicadas.

d)

Fundición endurecida o fundición templada La fundición templada es la que a través de un enfriamiento rápido, ha adquirido una dureza mayor que la normal.

Clasificación de las fundiciones según su composición y estructura Según su composición y estructura, se puede distinguir principalmente los siguientes tipos de fundiciones: gris, blanca y atruchada. a) Fundición gris. La fundición gris se caracteriza por el hecho de que la mayor parte del carbono que contiene se encuentra en forma de laminillas finas de grafito. Recibe el nombre de gris por el color que presenta la superficie de rotura. La fundición gris no es muy dura y es la que se emplea en la segunda fusión para moldería, o sea, producción de piezas fundidas y también muchas veces para su conversión en acero fino b) Fundición blanca En la fundición blanca todo el carbono, o sea la mayor parte de él, queda disuelto o combinado con el hierro. Se llama así porque el color de la superficie de rotura es blanco. La fundición blanca es más dura, pero más frágil que la gris. No se suele emplear para hacer piezas de segunda fundición en moldería corriente, sino para una conversión o afino y para fundir piezas que luego hayan de ser transformadas en fundición maleable. c) Fundición atruchada. Es intermedia entre la fundición blanca y la gris. Acero El acero es una aleación de hierro y carbono en la cual la proporción de este elemento es menor que en la fundición. En el acero nunca se encuentra libre el carbono, sino combinado completamente. También puede contener los aceros otros elementos además del carbono. Generalmente se consideran los aceros aleaciones de hierro y carbono que contienen menos de 1,7 % de carbono, aunque de ordinario no pase del 1%. En ciertos aceros especiales pueden llegar a alcanzar el 2%. 68

FRESADORA III Minerales de hierro, obtención del hierro bruto Minerales de hierro, contenido en hierro

Yacimientos principales

Designación química, color

Magnetita,

60 al 80%

Fe3O4, óxido ferroso-férrico, negro hierro

Suecia, Noruega, América del Norte, Brasil, África, URSS

Hematita,

40 al 60%

Fe2O3, óxido férrico, pardo rojizo

Alemania, Inglaterra, América del Norte, España, Canadá.

Limonita,

30 al 50%

Fe2O3 + H2O, óxido férrico + agua, pardo amarillo

Alemania, Luxemburgo, Lorena

Siderita,

al 45%

CO3Fe, carbono ferroso, gris.

Alemania, Austria

Preparación del mineral de hierro

Cilindro magnético

Impurezas Mineral

El mineral es triturado y separado de las impurezas por medio de cilindros magnéticos. Por calcinación del mineral se extraen agua, azufre y dióxido de carbono. Por sinterización, el mineral en grano fino es aglomerado en forma de briquetas.

Reducción de peso por calcinación hasta un 30%. Por calcinación adicional durante la sinterización se obtiene un producto que no requiere posteriores aditivos en el alto horno.

Proceso metalúrgico en el alto horno El alto horno es alternativamente cargado con coque y castina (mineral con aditivos de caliza y dolomita). Aire fresco es calentado en un intercambiador calentador de aire y es soplado al alto horno. El coque arde, formandose e monóxido de carbono necesario para la reducción y generándose el calor preciso. Coque

Combustión

Gas de alto horno

Corr. Aire caliente

Castina 400º 600º

1000º 1100º 1300º

Aire Intercambiador Escoria calentador de aire

Hierro brutro

Precalentamiento

Altos hornos de tamaño medio Altura Diámetro Sangría de hierro bruto Prestaciones diarias Entrada de mineral Hierro bruto Consumo de coque Aditivos de caliza Consumo de agua de refrigeración

de 30 a 40 m. de 6 12 m. cada 3 h. 2000 t 1000 t 1000 t 800 t 20000 t

En la parte superior del horno se separan el agua y el azufre gracias al calentamiento Temperaturas del mineral introducido. Zona de precalentamiento 400ºC Zona de reducción hasta 800ºC Reducción Zona de carburación hasta 1000ºC Zona de fusión hasta 1700ºC Del mineral de hierro incandescente es extraído el oxígeno por los gases que Intercambiador calentador de aire contiene monóxido de carbono. El óxido férrico es reducido a hierro. Cilindro de acero con paredes en forma de rejilla, hasta cuatro unidades por cada horno. Los intercambiadores Carburación calentadores de aire son alternativamente calentados con gas de alto horno u operados con aire exterior, aire que se La temperatura de hierro que ah quedado calienta en el enrejado y es conducido como viento caliente libre es tan alta, que absorbe carbono del al alto horno. coque. Altura de 30 a 40 m Fundición Diámetro de 6 a 8 m Temperatura del aire caliente hasta 900ºC Mediante la absorción de carbono, el punto de fusión se hace más bajo, el hierro se hace líquido y cae en el bastidor. La escoria licuada por la caliza flota sobre el

Productos de alto horno Fundición gris

Fundición blanca

Superficie de rotura gris, estructura granular. El carbono es separado como grafito como consecuencia del alto contenido en silicio. La fundición gris se utiliza en forma de lingotes para la fabricación de fundición de hierro.

Materiales extraños

Superficie de rotura blanca, forma estrellada. El carbono está unido con el hierro en forma de carburo de hierro (Cfe3) como consecuencia del alto contenido en manganeso. Se utiliza preferentemente en estado líquido para la elaboración de acero.

Otros materiales

69

Carbono del 3 al 5% Silicio hasta el 3% Manganeso, azufre, fósforo en cantidades mínimas.

Carbono del 3 al 4% Manganeso del 2 al 6% Silicio, azufre, fósforo en cantidades mínimas.

FRESADORA III Productos secundarios

Gas de alto horno, gas combustible para el Componentes del gas de alto horno funcionamiento de intercambiadores Monóxido de carbono del 22 al 25% calentadores de aire, motores de gas, Así como hidrógeno, dióxido de carbono y nitrógeno. coquerías. Escoria, para la fabricación de ladrillos y lana de escoria, cemento. Obtención del acero

Procedimiento Thomas

El hierro bruto es extraído del mezclador e introducido en el convertidor invertido. A continuación, se sopla aire a través de las toberas del fondo y se levanta el convertidor. El aire que fluye a través del hierro líquido quema primeramente el silicio, el manganeso y el azufre, y después el carbono. Debido al revestimiento básico del convertidor y a la adición de cal, se combina el fosforo. Al final del proceso de purificación, se añade nuevamente carbono en forma de hierro especular. En los nuevos procedimientos se sopla, en parte, aire enriquecido en oxígeno. El procedimiento Bessemer se distingue del proceso Thomas por su revestimiento ácido.

Revestimiento

Aire a presión

Procedimiento de inyección de oxígeno Oxígeno

Horno L - D

Procedimiento Siemens Martin

Aceite

Aceite Compuerta de carga

Gases de escape

Aire

Conocido también como procedimientos L-D (Linz-Donawitz). En el horno L-D se inyecta oxígeno en el hierro bruto líquido por medio de una lanza (tubo) refrigerada por agua. De este modo se quema el carbono y los aditivos perjudiciales. En el caso de hierro bruto que contenga fósforo, se inyecta polvo de calizo con la corriente de oxígeno. A consecuencia de la combustión con oxígeno, las temperaturas suben mucho, por eso se añade chatarra para el enfriamiento. Horno de llama con combustible gas o fuel y precalentamiento por aire mediante cámaras de calentamiento que son calentadas alternativamente por los gases de combustión. Para lograr altas temperaturas se añade generalmente oxígeno al aire precalentado. Se emplea chatarra o hierro bruto co chatarra. El carbono y los aditivos perjudiciales son oxidados por el oxígeno del aire de combustión o por el oxígeno liberado por el material empleado. Añadiendo cromo, níquel, vanadio al final del proceso, pueden obtenerse aceros de baja aleación.

Capacidad de un convertidor Presión de aire Tiempo de soplado Temperatura

20 - 100 t 1,5 - 2,5 bar 15 - 20 min hasta 1600ºC

A temperaturas más altas se precisa chatarra para el enfriamiento Productos Acero Thomas con un 0,05 a un 0,5% de carbono para productos laminados como chapas, perfiles, barras, lingotes de acero. Las escorias Thomas trituradas en polvo constituyen un valioso fertilizante rico en fósforo.

Capacidad de un horno Presión de oxígeno Tiempo de soplado Temperatura

hasta 350 t 4 - 12 bar 15 min hasta 2000ºC

Productos Aceros aleados y no aleados que son especialmente valiosos porque no contienen nada de nitrógeno.

Capacidad Temperatura en el horno Duración de fusión

hasta 100- 500 t hasta 2000ºC 5-6h

Hornada Chatarra Hierro bruto

aprox. 85% aprox. 15%

Productos Aceros de cementación, bonificados y de herramientas, no aleados y de baja aleación. La importancia económica del procedimiento radica en el aprovechamiento de la chatarra. Obtención de aceros finos

Procedimiento del arco eléctrico R S T

Procedimientos de acero al horno eléctrico para la fundición de aceros finos especialmente puros. En el horno de arco se genera un arco eléctrico entre el material fundente y los electrodos del carbón. El material empleado es liberado de impurezas en el proceso de fundición y es aleado según se requiera. A causa de las temperaturas del horno, el procedimiento es especialmente adecuado para aleaciones con componentes difícilmente fundibles como wolframio y molibdeno.

70

Capacidad Tensión Intensidad Temperatura

hasta 100 t 50 - 100 V aprox. 4000A hasta 3500ºC

Hornada Acero dulce, chatarra de alta calidad Productos Aceros de herramientas aleados y de alta aleación y aceros de construcción de alta calidad.

FRESADORA III Procedimiento de inducción Material fundido

El horno de fundición está rodeado por un arrollamiento de cobre refrigerado por agua, el cual es recorrido por corriente alterna de alta frecuencia. Debido al campo magnético alterno se generan (inducen) corrientes parásitas en el material empleado, las cuales funden el acero. Debido a la fusión, las impurezas perjudiciales son separadas y de esta modo se purifica el acero. Además, pueden añadirse materiales de aleación.

Capacidad

hasta 50 t

Frecuencia de la corriente alterna en grandes instalaciones

aprox. 500 Hz

Hornada Acero dulce, chatarra de alta calidad Productos Aceros aleados y de alta aleación con propiedades particularmente valiosas.

Hierro y acero, materiales fundidos Hierro fundido con grafito (laminar) GG

Láminas de grafito

Hierro fundido con esferoidal GGG

Bolas de grafito

Fundición maleable blanca GTW Zona periférica

Núcleo Ferrita (Fe) Grafito en copos Perlita (CFe3 + Fe)

Fundición maleable negra GTS Zona periférica

Núcleo

Fundición centrífuga GGZ, GSZ

Fundición normal

Fundición centrífuga

Fundición de acero (fundición de acero moldeado) GS

El hierro fundido se obtiene a partir de fundición gris, desechos de fundición y chatarra de acero junto con cal como medio de descorificación en horno de cúpula u horno eléctrico. Enfriando lentamente en molde de arena se separa el carbono como grafito en forma de laminillas. Las laminillas separan los cristales de hierro y de este modo disminuyen la resistencia y el alargamiento.

No maleable, fácilmente fundible y mecanizable, sensible a la deformación, resistente a la presión, poca dilatación, buenas características de rozamiento, resistente a vibraciones, corrosión y al fuego. Densidad 7,25 kg/dm3 Punto de fusión 1150 - 1250ºC Resistencia a tracción 100 - 400 N/mm2 Alargamiento muy pequeño Carbono 2,5 - 3,5%

Al hierro fundido en estado líquido y sobrecalentado a unos 1400ºC se añade una “vacuna”, por ejemplo magnesio, en forma de una aleación. Al enfriar se separa el grafito en forma de bolas. Las bolas de grafito no provocan ningún efecto de entalladura, por eso la resistencia a la tracción y el alargamiento son significativamente más altos que en el caso de hierro fundido con grafito laminar.

Mejor resistencia al impacto y tenacidad que el GG, buena resistencia al desgaste, fácilmente mecanizable, puede ser endurecido superficialmente. Densidad 7,1 - 7,3 kg/dm3 Punto de fusión 1400ºC Resistencia a tracción 380 - 700 N/mm2 Alargamiento 17 - 2% Carbono 3,5 - 3,8%

Las piezas de fundición maleable son fundidas a partir de hierro bruto maleable sólido (sin grafito). Las piezas de fundición maleables son introducidas con hematites roja en hornos y recocidas durante 2 a 5 días. El oxígeno liberado por la hematites retira el carbono de las piezas de fundición. En los procedimientos modernos las piezas de fundición maleable son reconocidas en una mezcla de monóxido de carbono sin hematites.

Superficie de rotura blanca, características mecánica similares a las del acero, admite el temple. Temperatura de recocido 900 - 1050ºC Densidad 7,4 kg/dm3 Resistencia a tracción 350 - 650 N/mm2 Alargamiento 15 - 2% Espesor de pared hasta 10 mm Carbono (templada) 0,5%

Las piezas de fundición maleable son introducidas con arena de cuarzo en el horno de temple y recocidas durante 2 días. Aquí no se produce ninguna descarburación, sino una variación de la estructura. El carburo de hierro se separa en carbono y grafito en copos. La superficie de rotura es por eso negra.

Superficie de rotura negra, características similares a las del acero, admite el temple. Temperatura de recocido 900 - 950ºC Densidad 7,4 kg/dm3 Resistencia a tracción 350 - 700 N/mm2 Alargamiento 12 - 3% Espesor de pared cualquiera Carbono (templada) 1,8%

Fundición de centrífuga de hierro fundido Fundición densa, sin poros ni orificios, alto grado de GGZ, fundición centrifuga de acero GSZ pureza. Valores distintos según el tipo de fundición (fundición centrífuga). empleada. El molde de fundición, por ejemplo para una camisa de cilindro, gira rápidamente alrededor de su eje. A causa de la fuerza centrífuga, el material fundido líquido se aprieta en las paredes del molde. En moldes de acero fundido aleado o no aleado. Como consecuencia de la fuerte contracción aparecen tensiones, por eso la fundición de acero, tras la colada, debe sufrir un recocido de eliminación de tensiones internas a 900ºC durante 10 horas.

71

Propiedades de acero Densidad Resistencia a tracción Alargamiento

7,85 kg/dm3 380 - 800 N/mm2 22 - 8%

FRESADORA III Coeficiente de contracción, colores de los modelos de fundición GG

GGG

GT

GS

Metales pesados

Metales ligeros

1

1,2

1...2

2

1,5

1,25

Pintura del modelo, color básico

rojo

lila

gris

azul

amarillo

verde

Superficie a mecanizar

Amarillo

amarillo

amarillo

amarillo

rojo

amarillo

Material Coeficiente contracción en %

de

Negro

Portada de cuadro

Designación de los materiales, hierro y acero Designación

Material

Explicación de la designación

St 34 - 1

Acero de construcción en general, no aleado, con una resistencia mínima a tracción de 340 N/mm2

St 34

Observaciones

1

La abreviatura St es para Abreviatura de acero Mínima resistencia a tracción 340 aceros no aleados que no están previstos para N/mm2 tratamiento térmico. Grupo de calidad 1 La abreviatura C identifica los aceros no aleados que están previstos para tratamiento térmico. Identificación según composición.

C 15

Acero no aleado de cementación con 0,15% en carbono

C 15

Símbolo de carbono contenido de carbono 15/100%

Ck 22

Acero bonificado no aleado con 0,22% de carbono

C 22 k

Símbolo del carbono Contenido de carbono 22/100% Bajo contenido de fósforo y azufre

C 110 W 1

Acero de herramientas no aleado con 1,1% de carbono, clase de calidad 1

C 110 W1

Símbolo de carbono Contenido de carbono 110/100% Acero de herramientas, clase de calidad 1

15 Cr 3

Acero de baja aleación para cementación con 0,15% de C y 0,75% de Cr

15 Cr 3

24 CrMo 5 4

Acero bonificado de baja aleación con 0,24% de C, 1,25% de Cr y 0,4 de Mo

Cr Mo 5

Los aceros de baja Contenido de carbono 15/100% aleación tienen hasta un Símbolo de aleación para el cromo Identificación del contenido de cromo 5% aproximadamente de aditivos. 3/4% Sin símbolo del carbono. Los identificadores del Símbolo de aleación para el cromo contenido de los aditivos y el molibdeno Identificación del contenido de están en la misma secuencia que los cromo 5/4% Identi. del contenido de molibdeno símbolos de aleación. 4/10%

4

X se antepone en todos los aceros de alta aleación. Multiplicador 1 para los materiales de aleación.

X12CrNi18 8

Acero de alta aleación con 0,12% de C, 18% de Cr 8 % de Ni, inoxidable, estable ante ácidos

GG - 15

Los materiales fundidos Hierro fundido con grafito laminar Resistencia mínima a tracción150 llevan siempre guión. El 2 dato de resistencia a N/mm tracción figura tras el guión. Hierro fundido con grafito esferoidal con GGG Hierro fundido con grafito esferoidal Resistencia mínima a tracción 400 400 N/mm2 de resistencia mínima a 40 2 N/mm tracción

GGG - 40

Hierro fundido con grafito laminar (fundición gris) con 150 N/mm2 de resistencia mínima a tracción

X

Letra identificadora de acero de alta tensión 12 Contenido en carbono 12/100% Cr, Ni Símbolos de aleación para cromo y níquel 18 Contenido de cromo 18% 8 Contenido de níquel 8% GG 15

72

FRESADORA III Hierro fundido austenítico con grafito GGL - NiCuCr laminar, de alta aleación, con 15% de Ni, 15 6 2 6% de cobre y 2% de Cr

GTW - 40 GTS - 45 GS - 60

GGL

Hierro fundido austenítico con grafito laminar Ni, Cu, Cr Símbolos de aleación para níquel, cobre y cobre 15, 6, 2 Contenido de níquel , cobre y cromo en %

En los materiales de hierro fundido de alta aleación el multiplicador para los materiales de aleación es 1.

Fundición maleable blanca con 400 N/mm2 de resistencia mínima a tracción

GTW Fundición maleable, blanca El signo de fundición G 40 Resistencia mínima a tracción 400 para materiales fundidos N/mm2 lleva siempre guión. Los datos de resistencia GTS Fundición maleable, negra Fundición maleable negra con 450 45 Resistencia mínima a tracción 450 siguen el guión. N/mm2 de resistencia mínima a tracción N/mm2 GS Fundición de acero Fundición de acero con 600 N/mm2 de 60 Resistencia mínima a tracción 600 N/mm2 resistencia mínima de tracción. Multiplicadores y símbolos de aleación Índice de los materiales de aleación que significa: contenido en % X multiplicador. Para convertir el índice hay que dividirlo por el correspondiente multiplicador Multiplicador

4

Aditivos de aleación, excepto carbono, para aceros de alta aleación

Co Cr Mn Ni Si

100

10 Al Be Cu Mo Pb

Cobalto Cromo Manganeso Níquel Silicio

Aluminio Berilio Cobre Molibdeno Plomo

S C P N

Azufre Carbono Fósforo Nitrógeno

Hierro y acero, materiales fundidos Hierro fundido con grafito laminar (fundición gris) Designación

Propiedades, utilización

Resistencia a

Alarga-

Carbono

Materiales

tracción sB (Rm)

miento

%

de aleación

N/mm2

d (A) %

%

GG - 10

100

-

3,3...3,6

1,5...2,5 Si

GG - 15

150

-

3,3...3,6

1,8...2,4 Si

GG - 20

200

-

3,2...3,4

1,6...2

GG - 25

250

-

2,8...3,2

1,2...1,8 Si

Si

GG - 30

300

-

2,6...3,0

1,2...1,6 Si

GG - 40

400

-

2,6...3,0

1,2...1,6 Si

Fácilmente mecanizable; para piezas de fundición sometidas a solicitación mediana.

Para piezas de fundición con altas solicitaciones, bloqueos de cilindros, codo de escape.

Fundición de alta calidad, endurecible superficialmente, para piezas con solicitaciones muy altas, árboles de levas.

Ruedas dentadas Cilindro

Árbol

73

Anillos

FRESADORA III Hierro fundido con grafito esferoidal GGG - 38 GGG - 42

380 420

17 12

3,8 3,8

-

GGG - 50

500

7

3,8

-

Bueno para endurecer superficialmente, estructura ferrítica y perlítica; ruedas dentadas, cigüeñales, árboles de levas.

GGG - 60 GGG - 70

600 700

2 2

3,5 3,5

-

Alta resistencia al desgaste, bueno par endurecimiento superficial, estructura ferrítica y perlítica; ruedas dentadas, cigüeñales, árboles de levas.

-

Fácilmente mecanizable, soldable, templable a la llama y por inducción, estructura ferrítica.

Hierro fundido austenítico (fundición de alta GGL-NiCuCr 15 6 2 GGL-NiCuCr 15 6 3

150 180

2 1...2

3,0 3,0

15 Ni; 6 Cu; 2 Cr Con grafito laminar, resistente a la corrosión y al 15 Ni; 6 Cu; 3 Cr calor, buenas características de deslizamiento, camisas de cilindros, anillos portasegmentos de pistones.

GGL-NiCr 30 3

170

7...18

2,6

30 Ni; 3 Cr

Con grafito laminar, resistente al calor hasta 800ºC; codos de escape, turboalimentadores.

GGL-NiCr 20 2 GGL-NiCr 20 3

380 400

8 6

3,0 3,0

20 Ni; 2 Cr 20 Ni; 3 Cr

Con grafito esferoidal, resistente al calor y la corrosión, buenas características de deslizamiento; camisas de cilindros, codo de escape, turboalimentadores, cajas de compresores.

GTW - 35 GTW - 40 GTW - 65

350 400 650

4 5 3

-

-

Fundición maleable blanca; para piezas de fundición de hasta unos 10 mm de espesor de pared; palancas, accesorios, llaves, tambores de freno, zapatas de freno.

GTS - 35 GTS - 40 GTS - 70

350 450 700

12 7 2

-

-

Fundición maleable negral, fácilmente mecanizable, para piezas de fundición pesadas de pared gruesa.

Fundición maleable

Camiseta

Poleas, palancas

Fundición de acero, no aleada

Según DIN 1681

GS - 38

380

20

0,15

-

GS - 45

450

16

0,25

-

GS - 60

600

8

0,45

-

Fundición de acero, aleada GS - C 25

450...600

Para piezas de fundición de acero de solicitación mediana; acoplamientos de remolques, trompetas del eje posterior, cuerpos o radios de ruedas de camiones pesados. Según DIN 17245

22

0,25

0,3 Cr

GS - 22 Mo 4

450...600

22

0,22

0,3 Cr; 0,4 Mo

GS - 22 CrMo 5 4

530...700

20

0,22

1 Cr; 0,4 Mo

74

Para piezas de fundición de acero que deben tener una resistencia adecuada aun para altas temperaturas (hasta 540ºC).

FRESADORA III CÁLCULO DE CHAVETAS F

= fuerza tangencial

p = presión superficial en N/mm2

F1 R r M

= fuerza de apriete o fuerza de cizallamiento s = brazo de palanca de la fuerza tangencial = radio del árbol = momento motor (par motor) en Nm1)

ts = tensión de cizallamiento en N/mm2 (»2/3.s bzul)

1. Presión arterial

l = longitud de la chaveta o del muelle t’ = altura portante del tope de arrastre» t2

F . R = F1 . r F1 = A . pzul

F

A = 2 . b. l (chaveta) ó t’ . l (muelle) R

F1

t

p r

t2 < t1 t » t2

2. Cizallamiento

Conclusión F . R = A . pzul . r F . R = F1 . r F1 = A . ts

F

A = b. l R F1

r

b

Conclusión F . R = A . ts . r

l

3. Resumen Lengüeta de ajuste

Chaveta

t2

b

b

b

4. Ejemplo

F

D b

momento dextrógiro = momento levógiro fuerza = superficie x tipo de tensión Atención A cada diámetro de árbol corresponde según la Tabla una sección transversal determinada de chaveta o muelle. Denominación : b. h. l Un volante con 400 mm de diámetro exterior y 25 mm de diámetro de árbol se somete a una fuerza tangencial de 400 N. La presión superficial 2 admisible para la chaveta plana es de 16 N/mm . Calcule la magnitud de la chaveta en mm. buscando magnitud de la chaveta F = 4 0 0 N racioc. previo dado R = 200 mm Par de giro de r = 12,5 mm F1 = par de giro de F2 pzul = 40 N/mm2 solución según la tabla se obtiene con d= 25 mm b. h. l = 8.7.l (l a ser calculada) F . R = F1 . r F . R 400 N . 200 mm 6400 N = = F1 = r 12,5 mm F1 = A . pzul Þ A = F1 = 6400 N 2 = 400 mm2 pzul 16 N/mm 2 A = 2 . b. l Þ l = A = 400 mm = 25 mm 2.b 2.8mm 75

FRESADORA III 5. Ejemplo

Para la transmisión se ha previsto una chaveta de cuña con cabeza de 10x8x60. ¿Cuál es la presión superficial?

Presión superficial en mm2 h

buscando A b = 10

A=2•b•l

h1

h

dado solución

A=2•b•e

Denominación: 10x8x60

A = 2 • 1 • (60 - 8) A = 1040 mm 6. Ejemplo

Æ32

N 60 mm2

Hallar la fuerza de cizallamiento en N de una 2 transmisión por chaveta con 60 N/mm de tensión de cizallamiento en un eje de 32 mm de diámetro. buscando F 2

dado

tzul = 60 N/mm d = 32

60

Fuerza de cizallamiento en N

2

b = 10

h=8

l = 60

solución A=b•l

F = A • tzul

A = 10 • 60

F = 600 • 60 F = 36000 N

2

A = 600 mm

7. Ejemplo

F = A • tzul

Calcular la fuerza de apriete en N de una transmisión por chaveta con 25 N/mm2 de presión superficial para un eje de 30 mm de diámetro. 60

h

buscando F Æ30

25 N 2 mm

Fuerza de apriete en N

2

dado

p = 25 N/mm d = 30

(b • h • l)

F =A•p

solución A = 2b (l - h)

F=A•p

A = 2 • 8 (60 - 7)

F = 848 • 25

A = 2 • 8 (53) = 848 mm2

76

F = 21200 N

FRESADORA III PALANCAS Palanca, máquina simple que consiste normalmente en un barra o una varilla rígida, diseñada para girar sobre un punto fijo denominado fulcro o punto de apoyo. El efecto de cualquier fuerza aplicada a la palanca hace girar ésta con respecto al fulcro. La fuerza rotatoria es directamente proporcional a la distancia entre el fulcro y la fuerza aplicada. Por ejemplo, una masa de 1 kg que está a 2 m del fulcro equivale a una masa de 2 kg a una distancia de 1 m del fulcro. En el picafuegos, un tipo de palanca, se aplica un esfuerzo relativamente pequeño al extremo más lejano al fulcro para levantar un gran peso que está situado junto al fulcro. Otras herramientas e instrumentos de uso común (incluidos la carretilla y el cascanueces) utilizan el principio de la palanca. La palanca es la máquina más sencilla. Se utiliza para multiplicar una fuerza. Una palanca está formada por una barra que pivota sobre un punto de apoyo o fulcro. Sobre la palanca actúan dos fuerzas: el esfuerzo (en este caso realizado por los músculos) y la carga (aquí el peso del objeto). Cuando el fulcro está en el centro, el esfuerzo debe ser igual a la carga. (Fig. 1). Esfuerzo 100 N

Carga

100 N

Fulcro Fig. 1

Cuando el fulcro se acerca a la carga, hace falta, menos esfuerzo para levantar el peso. Las palancas permiten realizar una fuerza menor, pero exigen aumentar el recorrido. (Fig. 2). Esfuerzo 30 N

Carga

100 N

Fulcro Fig. 2

77

FRESADORA III En general palanca es una barra rígida que puede girar alrededor de un eje o de un punto Elementos: 1. Punto de apoyo. Es el eje o punto alrededor del cual gira la palanca. 2. Brazo de fuerza. Es la longitud de palanca comprendida desde el punto de apoyo hasta el punto donde actúa la fuerza. BF

3. Brazo de resistencia. Es la longitud de palanca comprendida entre el punto de apoyo y el punto donde actúa la resistencia.

F

Ventaja mecánica de la palanca. Está dada por el cociente del brazo de fuerza entre el brazo de resistencia. Vm =

Punto de apoyo

4

Brazo de fuerza Brazo de resistencia

BQ

3

Q 4

Q 3

2

Q 2

Q

1

Q

Q

Es consecuencia, una palanca tendrá mayor ventaja mecánica cuanto mayor sea el brazo de fuerza y menor que el brazo de resistencia, habrá pérdida de esfuerzo. Clases de palanca Según sean las posiciones relativas del punto de apoyo y de los puntos de aplicación de la potencia y resistencia, se distinguen tres géneros de palanca. 1. Palanca de primer género o interapoyante.

Q

F

Es aquella cuyo punto de apoyo se encuentra entre la fuerza y la resistencia. En este tipo de palanca, la fuerza es igual a la resistencia si el punto de apoyo está en el centro. Se economiza esfuerzo si el brazo de fuerza es mayor que el brazo de resistencia; en caso contrario, se pierde fuerza. En este tipo de palanca el punto de apoyo A está entre el punto de aplicación de la potencia y el de la resistencia. Como ejemplos tenemos la palanca clásica para levantar piedras grandes y la balanza ordinaria. Las tenazas y las tijeras constan de dos palancas de primer género con punto de apoyo común. 78

FRESADORA III En una palanca de primera clase, el fulcro se encuentra entre el esfuerzo y la carga.

Fulcro

De segundo género o inter-resistente. F

Es aquella que tiene la resistencia aplicada entre el punto de apoyo y la fuerza. En este tipo de palanca el punto de aplicación de la resistencia está entre el de la potencia y el punto de apoyo.

Q

En este género de palanca, el brazo de fuerza es siempre mayor que el brazo de resistencia; luego, nunca hay pérdida de fuerza. Palancas de segunda clase: En una palanca de segunda clase, el fulcro está en un extremo y la carga se encuentra entre el esfuerzo y el fulcro. Esfuerzo

Carga

100 N

Fulcro

Como ejemplo tenemos la carretilla, el cascanueces, etc. Carga

Esfuerzo

Fulcro

79

FRESADORA III 3. Palanca de tercer género o interpotente En este tipo de palancas el punto de aplicación de la potencia está entre la resistencia y el punto de apoyo.

F

En este género de palanca, el brazo de la fuerza es siempre menor que el brazo de resistencia; luego, siempre hay pérdida de fuerza.

En una palanca de tercera clase, el fulcro está en un extremo y el esfuerzo actúa entre la carga y el fulcro. Esfuerzo

Carga

100 N

Fulcro

Carga

Esfuerzo

Fulcro

80

FRESADORA III

Condición de equilibrio de la palanca Fuerza x Brazo de fuerza = Resistencia x Brazo de resistencia Siendo estos productos momentos de fuerzas, tenemos: Momento de esfuerzo = Momento de resistencia. Estas igualdades se cumplen en todos los géneros de palanca y se emplean en la solución de sus problemas.

Problemas 1) ¿Qué esfuerzo se necesita para levantar un peso de 240 kp mediante una palanca de primer género, si sus brazos de fuerza y resistencia miden 80 cm y 20 cm, respectivamente? 240 kp

P Q BP BR

= = = =

x 240 kp 80 cm 20 cm

80 cm

20 cm

F=X

80 cm . x = 240 kp x 20 cm x = 240 kp x 20 cm = 60 kp 80 cm Resp. = 60 kp Vm = 80 cm = 4 20 cm Resp: 4 2. ¿Qué peso se puede levantar mediante una palanca de 2° género de 1,20 m de longitud, con un esfuerzo de 45 kp, si el peso se encuentra a 30 cm del punto de apoyo? 30 cm

Q F BQ BF

= = = =

F = 45kp X

x 45 kp 30 cm 20 cm

1,20 m

45 kp x 120 cm = 30 cm . x x=

45 kp x 120 cm = 180 kp 30 cm Resp: 180 kp 81

FRESADORA III CÁLCULO DE PALANCA F = fuerza o fuerza ponderal l = barzo de palanca (medido siempre desde el fulcro) M = momento motor (par motor) en Nm å = signo de suma

1. Momento motor

El momento motor es el producto de

l

Fuerza F

x brazo de la palanca x l =

M

F

2. Palanca de un solo brazo

Ley de equilibrio

l1

La palanca se encuentra cuando el momento dextrógiro es igual al momento levógiro.

F2

l2

F1

3. Palanca de doble brazo l2

M dextrógiro = M levógiro M

=

M

F1 • l1

=

F2 • l2

l1

F2

F1

4. Palanca angular

Atención

l1

F1

La longitud activa de los brazos de una palanca es la perpendicular del fulcro a la línea de acción de la fuerza o de la fuerza ponderal.

l2 F2

5. Varias fuerzas

l2

å de todos los M dextrógiros = åde todos los M levógiros

l1 F3

l4 F2 F4

l3

F1

åM

=

F1 • l1

=

å M F2 • l2 + F3 • l3 + F4 • l4

Nota Dependiendo del enunciado del problema, es más fácil imaginarse primeramente la suma de los momentos en el sentido de las agujas de un reloj. 82

FRESADORA III 6. Resumen

Ley de equilibrio para Un par de fuerzas

l2

l1

M dextrógiro = M levógiro F3

l4

l3

Varias fuerzas:

F1

F2 F4

å de todos los M dextrógiros = å de todos los M levógiros

7. Ejemplo

l2

El brazo d e una fuerza de 156 mm de longitud de una tenaza está apretado con 140 N de fuerza manual. Calcule para el brazo de resistencia de 42 mm la fuerza de corte en N.

l1

F2

F1

buscando F2 dado F1 = 1400 N

racioc. previo Momento motor de F1 = momento motor de F2

l1 = 156 mm l2 = 42 mm solución

F1 • l1 = F2 • l2 F2 =

F1 • l1 l2 140 • 156 42

mm

¿Qué presión actúa en N/mm2 en la barra de tracción cuando se aplican en una palanca acodada de 630mm de longitud 360 N (veáse dibujo)?

Æ8

8. Ejemplo

F2

buscando F2 , sz 180

10

N • mm

•

F1

dado

F1 = 360 l1 = 630 l2 = 180

L1

solución

F1 • l1 = F2 • l2 F2 =

sz =

83

F1 • l1 l2 F2 A

=

F2 = A • sz

=

360 • 630 180 1260

50,27

= 1260 N

2 = 25 N/mm

FRESADORA III DESASTRES: INUNDACIONES 1. Descripción: Es la invasión lenta o violenta de aguas de ríos, lagunas y lagos en terrenos poblados, se desbordan cuando el volumen del flujo supera el volumen normal del cauce o depósito. 2. Origen: Se producen por la creciente violenta del nivel de las aguas; en temporada de lluvias, por causas naturales o artificiales. 3. Daños que produce: Las inundaciones pueden destruir poblados construídos por material noble y precario como adobes, quincha, tapial, etc., al remojar los cimientos y paredes, provocando su derrumbe por inestabilidad. - Puede crear problemas graves de agua y desagüe. - Por falta de gua potable y por imposibilidad de evacuar aguas negras las cuales al empozarse y entrar en fermentación, provocan las epidemias y parasitosis por multiplicarse los insectos conductores de enfermedades. - También malogran los sembríos por exceso de agua. Los daños que provocan las inundaciones pueden ser percibidos de acuerdo a los siguientes grados: a. Normal: Producen aniegos, sin derrumbes de casas. b. Regular: Derrumban pocas casas, arrastran animales, objetos, etc, son ahogamiento de persinas. c. Destructor: Derrumbes múltiples, ahogamiento de animales y seres humanos. d. Catastróficos: El agua sobrepasa la altura de las viviendas y arrasa todo. Paradójicamente, el fuego es un peligro relacionado estrechamente con las inundaciones. La crecida de aguas puede derribar tanques de petróleo o gasolina o invadir depósitos de combustibles y derramar su contenido en zonas extensas, si esos combustibles arden, el fuego se propaga bastante rápidamente porque los detritos y otros objetos flotantes suelen proporcionar abundante combustible. Los cortocircuitos del sistema eléctrico de edificios inundados pueden provocar incendio o electrocutaciones.

84

FRESADORA III 4. Etapa Preventiva A. Acciones Generales 1. No habitar o construir en zonas que se sabe se inundan con regularidad cada año, o en ocasión de tormenta o lluvias fuertes. 2. Tenga en casa sacos de arena, madera chapeada, pliegos de plásticos, tablones, etc. 3. Tenga a mano materiales de primeros auxilios.

Agua oxigenada

200cc

Alcohol 200cc

Aseptil rojo

4. Mantenga alimentos que requieran de poco cocimiento. 5. Si tiene un radio portátil procure que las pilas estén buenas porque para caso de emergencia res muy importante. 6. Permanezca atento a las informaciones, sobre condiciones metereológicas y crecidas de ríos cuando hubieran lluvias intensas y continuas. 5. Durante la Inundación a. Manténgase en un área segura. b. No cruce las áreas inundadas porque desconoce la profundidad. c. Mo utilice alimentos frescos que han estado en contacto con el agua. d. Exija que se examine el agua para ver su potabilidad. Los pozos deberán ser bombeados y el agua examinada antes de darle uso.

e. Busque asistencia médica necesaria en el hospital más cercano o en la Posta Médica más cercana. f. No visite el área del desastre. Su presencia podría estorbar en las operaciones de emergencia.

85

FRESADORA III g. No manipule equipo eléctrico encendido dentro de las zonas afectadas. El equipo eléctrico debe ser chequeado y secado antes de que vuelva al servicio. f. Use linternas, no lámparas ni candiles para examinar las cosas puede haber adentro sustancias inflamables. 6. Después de la Inundación a. Si tiene un radio transistor, durante una emergencia, sintonícelo en la estación encargada de transmitir las informaciones oficiales. b. Evite atravesar zonas inundadas. El piso puede haber sido erosionado profundamente y podría pisar materiales punzocortantes. c. Abríguese adecuadamente para evitar enfermedades broncopulmonares. d. Es necesario vacunarse. e. Revise la estabilidad de su casa antes de secarla porque puede estar debilitada y podría caerse. f. Proceda al secado de su casa quemando leñas o similares a puerta cerrada, en el centro de sus habitaciones y ventilándolas alternativamente. g. Retire y elimine los alimentos descompuestos, animales muertos, etc. h. Hierva el agua antes de utilizarla en la alimentación. i. Excave pozos, en lugares adecuados para obtener agua filtrada. j. Informe a las autoridades sobre las líneas de servicios públicos inhabilitadas.

86

FRESADORA III HOJA DE TRABAJO

1.

¿Cómo se obtiene el hierro fundido?

2.

¿Qué porcentaje de carbono contiene la fundición de hierro?

3.

¿Cómo se clasifica la fundición según el proceso de elaboración?

4.

¿Cómo se clasifica la fundición según su composición y estructura?

5.

¿Cuáles son los minerales del hierro?

6.

¿Cuál es la diferencia de la fundición gris y blanca del hierro?

7.

¿Cómo se obtiene el hierro fundido con grafito laminar?

8.

¿Cómo se obtienen las piezas de fundición maleable blanca y negra?

9.

¿Por qué se caracteriza la palanca de primer género?

10.

¿Por qué se caracteriza la palanca de segundo género?

11.

¿Qué daños producen las inundaciones?

12.

¿Qué acciones de prevención deben realizarse contra las inundaciones?

13.

¿Qué procedimientos deben seguirse durante las inundaciones?

14.

¿Qué acciones deben realizarse después de las inundaciones?

87

FRESADORA III HOJA DE TRABAJO 5

Ejercicios

Cálculo de chaveta

h

1. La longitud de una chaveta de cabeza es de 90 mm las alturas 8,2 y 7,3 mm. Calcule el declive. 2. Una chaveta engastada de 80 mm de largo tiene la inclinación normalizada de 1:100, la altura es de 14 mm. Calcule la inclinación Dh.

l

3. Calcule la longitud de una chaveta de fuerza con la inclinación 1:100 y una altura de inclinación de 1,2 mm.

6

4. Una chaveta engastada con la inclinación 1:100 mide 25 x 9 x140 mm. Calcule la menor altura de la cuña. h

5. Para la transmisión de fuerza entre el árbol y la rueda de transmisión se ha previsto una chaveta de cuña con sección transversal de 10 x 8 x 80. ¿Cuál es la presión superficial?

b l

6. Una lengüeta de ajuste de 10 x 8 x 80 trasmite un momento motor con un árbol de 35 mm. Calcule la presión superficial en el chavetero.

l

h

7

7. Calcule según la Tabla para una lengüeta de ajuste de 18 x 11 x 80 mm el diámetro de árbol y la profundidad del canal del árbol correspondiente.

b b b

8. Una lengüeta de ajuste de 4 x 4 x 10 mm ha sido cizallada a 19 kN. Calcule la tensión de cizallamiento y determine el material de la cuña.

9

9. Sobre una rueda dentada con un diámetro de círculo primitivo de 360 mm actúa una fuerza tangencial de 80 kN. Estando fijada a un árbol de 50 mm por medio de una chaveta engastada de 15 x 9 x 80 mm, ¿Cuál es la presión superficial?

b. h. L

b

F

11 b. h. l F

b

11. Sobre un diámetro de una rueda de 200 mm actúa una fuerza de tracción de 1,5 kN. Habiendo previsto al caso un árbol de 35 mm con una chaveta de fuerza de 10 x 8 x 1 mm y siendo la presión superficial de 32 N/mm2, Calcule la longitud del muelle.

b

D

12

b. h. l

10. Sobre un tambor con un diámetro de 280 mm actúa una fuerza tangencial de 18 kN. Habiendo previsto al caso un árbol de 50 mm con una chaveta de fuerza de 14 x 9 x 1 mm y siendo la presión superficial de 30 N/mm2, Calcule la longitud de la cuña.

12. Un acoplamiento de platillos con un diámetro exterior de 360 mm está empotrado en un árbol de 35 mm, habiendo sido prevista al respecto una chaveta engastada de 10 x 6 x 80 m. Siendo la tensión de cizallamiento admisible de 75 N/mm2 y la presión 2 superficial admisible 35 N/mm , ¿Qué fuerza tangencial puede transmitirse? 88

FRESADORA III HOJA DE TRABAJO Ejercicios

Cálculo de Palanca

4 1. En el brazo de 180 mm de longitud de una cizalla de palanca actúan 120 N de fuerza manual. ¿Qué fuerza de corte actúa en el brazo de corte de 20mm de longitud?

F1

80 kg

560 1160

2. El equilibrio de una palanca de doble brazo se obtiene con las fuerzas de 250 N y 1250 N. Calcule la longitud del brazo menor cuando el brazo mayor mide 75 cm

7

3. La relación de la fuerza ponderal y fuerza de una palanca de doble brazo de 1,6m de longitud es de 3:5. Calcule la longitud de los brazos en cm.

480

50

F1 F2 Æ30

4. ¿Qué fuerza manual se requiere para mover una carretilla con una carga de 80 kg (veáse dibujo)?. 5. ¿Qué masa puede elevarse con una polea móvil de 200mm con una fuerza manual de 300N?

8 p

6. ¿Qué fuerza manual es necesaria para elevar 120 kg de masa con un guinche de tambor de 150 mm Æ y con un manubrio de 400mm de longitud?

Æ20

7. Una válvula de seguridad ha de entrar en acción (veáse dibujo) cuando la presión de la caldera alcanza 8 barios. Calcule la masa necesaria en kg.

460

60

F1

8. ¿Qué presión de aceite actúa en barios en un cilindro de 20mm de diámetro cuando se aplica en el brazo largo de la palanca de 460mm una fuerza manual de 180N (veáse dibujo)?

10 1250 390

210 N Fuerza de apriete

9. En una palanca de doble brazo de 480 mm de longitud total se aplican 260 N de fuerza manual. ¿Qué masa puede alzarse con ella cuando la relación entre brazo de fuerza y brazo de resistencia es de 5:3?

120 N

11

12

Fuerza de corte

1350

Fuerza manual 70 kg 395

35

89

165

SEMANA Nº 04 TAREA: EJE PARA POLEAS

90

FRESADORA III ALUMINIO, BRONCE Aluminio El aluminio es uno de los principales componentes de la corteza terrestre conocida, de la que forma parte en una proporción del 8,13%, superior a la del hierro, que se supone es de un 5%, y solamente superada entre los metales por el silicio (26,5%). El aluminio no se encuentra puro en la naturaleza, sino formando parte de los minerales, de los cuales los más importantes son las bauxitas, que están formadas por 62-65 por ciento de alúmina,(Al2O3), hasta un 28% de óxido de hierro (Fe2O3), 12-30% de agua de hidratación (H20) y hasta un 8% de silice (SiO2). Es un metal muy ligero de color blanco plateado. En condiciones normales es inoxidable. Buen conductor del calor y de la electricidad, es, además, muy maleable, pudiendose obtener láminas de tan sólo 0,005 mm. Se obtiene por electrólisis según el método Bayer, con gran consumo de energía (Fig. 1) Agitador intercambio de temperatura Precipitación de hidróxido de aluminio Al (OH)3

Descomposición

Bauxita

Agua

Dilución

Agua para el lavado

Decantación de barros rojos

Triturado fino y secado

Separación del hidróxido de aluminio Al (OH)3

Evaporación

Lavado del hidróxido de aluminio Al (OH)3

Aluminato de sodio líquido

Barros Lavado de barros rojos

Aluminato de sodio líquido

Calcinación Combustible Energía eléctrica

Barros rojos desechados

Mezcla

+ Filtrado

Alumina (Al2O3) calcinada

-

Hidróxido sódico (NaOH)

Exposición a vapor a 200 -250°C. Disolución de la aluminia

Cubas electrolíticas

Fig. 1

Aluminio en lingotes

Vapor

La obtención del aluminio se realiza en dos fases: 1º. Separación de la alúmina (Al2O3) de las bauxitas por el procedimiento Mayer, que comprende las siguientes operaciones: Se calientan las bauxitas para deshidratarlas, una vez molidas; se atacan a continuación con lejía de sosa en caliente y a presión para formar aluminato sódico (Na2O Al2O3), que se separa del resto de los componentes de la bauxita; después bajo la influencia de una pequeña cantidad de alúmina que inicia la reacción, se hidroliza el aluminato de sodio, quedando alúmina hidratada e hidróxido de sodio; y por fin se calcina la alúmina hidratada a 1.200º, con lo que queda preparada para la fase siguiente. 2º Reducción de la alúmina disuelta en un baño de criolita (FNa. F3Al), y con cierta cantidad de fundente, por electrólisis con electrodos de carbón. 91

FRESADORA III Para obtener una tonelada de aluminio son necesarias 4 Tm. de bauxita, 80 kgs. de criolita, 600 kgs. de electrodos de carbón y 22.000 kw-hora. La metalurgia de aluminio es, por tanto, esencialmente electrolítica. Propiedades físicas del aluminio. El aluminio es un metal blanco brillante, que pulido semeja a la plata. Cristaliza en la red cúbica centradas en las caras. Su peso específico es igual a 2,699, es decir, casi 1/3 del hierro (7,87). El único metal industrial más ligero que el aluminio es el magnesio, de peso específico 1,74. Su conductividad eléctrica es un 60º por ciento de la del cobre y 3,5 veces mayor que la del hierro. Su punto de fusión es 660º y el de ebullición 2,450º. Este punto de fusión relativamente bajo unido a su punto de ebullición bastante alto facilita su fusión y moldeo. Propiedades químicas del aluminio. La propiedad química más destacada del aluminio es su gran afinidad con el oxígeno, por lo que se emplea, entre otras cosas, para la desoxidación de los baños de acero, para la soldadura aluminotérmica (Al + Fe O3), para la fabricación de explosivos, etc. (Fig. 2). A pesar de esto y aunque parezca un contrasentido, el aluminio es completamente inalterable en el aire, pues se recubre de una delgada capa de óxido, de algunas centésimas de micra, que protege el resto de la masa de la oxidación.

Aluminio Fig. 2

Debido a esta película protectora, resiste también la acción del vapor de agua, el ataque del ácido nítrico concentrado y muchos otros compuestos químicos. En cambio, es atacado por el ácido sulfúrico, el clorhídrico, el nítrico diluido y por las soluciones salinas. Propiedades mecánicas del aluminio. Las propiedades mecánicas del aluminio más interesantes son su débil resistencia mecánica y su gran ductilidad y maleabilidad, que permite forjarlo, trefilarlo en hilos delgadísimos y laminarlo en láminas o panes tan finos como los del oro, hasta de un espesor de 0,0004 mm. (0,4 micras). A la temperatura de 500º se vuelve frágil y se puede pulverizar fácilmente. Calidades de aluminio. El Instituto Nacional de Racionalización del Trabajo ha normalizado las calidades del aluminio, según el porcentaje de impurezas admisibles que contiene en las nueve clases que se detallan en el cuadro 1. Cuadro Nº 1: Calidades de aluminio de primera fusión (UNE 38 111) Designación

Símbolo

Impurezas admisibles % Si + Fe

Aluminio L-111 (99 7) UNE 38-111 Aluminio L-111 (99,5) UNE 38-111 Aluminio L-111 (99) UNE 38-111 Aluminio L-111 (98) UNE 38-111 Aluminio L-111 (99,5E) UNE 38-111 Aluminio L-11 (93) UNE 38-11

Ti

Cu + Zn

Totales

L-111 (99,7)

< 0,3

< 0.03