Dispositivos de Maquinado

Introducción

La industria de construcción de maquinarias tiene
como función fundamental, dar respuesta a la
fabricación de todos los artículos que va
diseñando el hombre para satisfacer sus crecientes
necesidades.

Para cumplir el plan de abastecimiento de
artículos a las diversas ramas de la economía, la
industria de construcción de máquinas no dispone de
vías peculiares de producción, sino que sigue una
línea común a la de todas las demás ramas:
el perfeccionamiento continuo de los procesos
tecnológicos sobre la base de los adelantos de la ciencia,
el empleo de equipos tecnológicos de avanzada y
métodos de producción en cadena, de forma tal que
se obtengan los artículos con la calidad requerida y menor
costo.

Las tendencias actuales del perfeccionamiento de los
procesos tecnológicos se sustentan en dos principios: uno,
la continuidad y el otro el funcionamiento automático, de
cuya unión resulta el proceso tecnológico
más productivo.

Esta industria se distingue también entre las
demás ramas, porque sus procesos de producción son
muy complejos, diversos y dinámicos; lo cual viene
determinado por la gran diversidad de dimensiones de los
artículos, pesos, formas geométricas, calidades,
cualidades físico – mecánicas y materias
primas.

Lo anterior se agrava en función de la
experiencia del personal técnico, máquinas
herramienta, herramientas de corte, dispositivos, instrumentos de
medición y competitividad que posea la entidad productora
en cuestión; pues para una misma pieza y programa
productivo, se pueden concebir diferentes variantes
tecnológicas de fabricación.

Es de considerarse también como aspecto negativo,
el tiempo que se consume en proyectar por separado la
tecnología de fabricación de cada pieza.

Por tanto, en la solución de esta
problemática han tenido vital importancia los
descubrimientos y éxitos del pensamiento científico
para la creación de nuevas posibilidades de desarrollo de
la producción, entrando a jugar un papel fundamental la
innovación tecnológica de unificación y
normalización de las estructuras, de los procesos
tecnológicos y del equipamiento tecnológico a
emplear que posibiliten la obtención de elevados
índices de exactitud donde han encontrado gran
difusión los dispositivos de maquinado.

Dispositivos de
maquinado

La exactitud de fabricación es "el grado de
correspondencia de la máquina o pieza terminada con su
prototipo correcto geométricamente". Por lo tanto, la
exactitud es una propiedad de la máquina o pieza
terminada, y se describe por un conjunto de índices entre
los que se encuentran:

• Exactitud de las dimensiones de las superficies por
  separado.

• Exactitud de las formas geométricas de las
  superficies de las piezas.

• Exactitud de la posición mutua de las
  superficies o de sus elementos.

• Rugosidad superficial.

Esos índices se logran en mayor o menor medida
durante el maquinado del artículo o pieza, son diversos
los casos en que para alcanzar determinado índice, se
necesita del empleo de dispositivos, ya sea por razones
técnicas como económicas donde se pueda obtener la
adecuada exactitud del maquinado, evitándose el marcaje y
la verificación posterior de la posición de la
pieza en bruto colocada en la máquina
herramienta.

Por tanto, un dispositivo de maquinado es un mecanismo
que asegura y sostiene una pieza para mantener su
orientación y posición durante el proceso de
fabricación, de manera que la calidad deseada de la pieza
pueda lograrse [Fig. 1]. Estos dispositivos deben ser
cómodos y rápidos en el trabajo, lo suficientemente
rígidos para conseguir la precisión requerida en la
elaboración, simples y baratos en la fabricación,
de fácil acceso para la reparación y cambio de las
piezas desgastadas, así como seguros en la
explotación. Para su diseño y construcción
tienen fundamental incidencia el sistema de localización y
basamento para lograr la precisión del
producto.

Figura 1. Ejemplos de dispositivos
de maquinado.

Clasificación de los dispositivos de
maquinado

Clasificación general de los
dispositivos.

• Según su asignación:

• Dispositivos de máquina (taladrado, fresado,
  torneado, etc.).

• Dispositivos para instrumentos de trabajo
  (portaherramientas, mazorca de cambio rápido,
  mandriles para la fijación de herramientas, etc.)
  [Fig. 2].

• Dispositivos de ensamble.

• Pistolas neumáticas, dispositivos
  magnéticos, extractores, opresor de aros de
  combustión interna, dispositivos de balanceo [Fig.
  3].

• Dispositivos que garantizan centrado y desarrollan
  la fuerza de fijación necesaria [Fig. 4].

• Dispositivos para trasladar las piezas.

• Manipuladores y robot industriales de capacidad de
  carga de hasta 2000 kg [Fig. 5].

• Dispositivos de control

• Rectificadoras de interiores con calibres
  semiautomáticos.

• Según el grado de
  especialización:

• Universales

• Especializados

• Especiales

• Según el grado de
  automatización:

• Manuales

• Mecánicas

• Automáticos.

• Según el tipo de accionamiento:

• Manual

• Hidráulico

• Neumático

• Eléctrico

• Neumohidráulicos

Los dispositivos especiales están
designados para determinada operación organizada y fijada
en una máquina herramienta y se caracterizan por permitir
la elaboración de una misma pieza, garantizan gran
precisión de la colocación de la pieza y
fijación rápida. Para hacer más
económica la fabricación de los dispositivos
especiales es necesario utilizar entre sus elementos la mayor
cantidad posible de piezas normalizadas.

El tiempo de servicio de los dispositivos especiales con
carga constante es de 3-5 años, luego de cumplida esa
etapa generalmente no se usan y se sacan de la producción
porque no son rentables, aunque pueden repararse. Estos
dispositivos se emplean en producciones unitarias, seriadas y
masivas, si se diseñan con accionamiento neumático,
hidráulico, eléctrico, etc. se obtienen excelentes
resultados.

Durante la producción de pequeñas
cantidades de piezas, fundamentalmente durante la
producción auxiliar (reparaciones), resulta en ocasiones
inevitable su empleo para lograr el adecuado restablecimiento de
las dimensiones de las piezas, aquí son generalmente muy
sencillos. Los dispositivos especiales de maquinado encuentran su
más amplia difusión en condiciones de
producción seriada y masiva, debido a que generalmente
resulta cara su fabricación debido a su elevada
precisión y los gastos de tiempo asociados.

Los dispositivos especializados se
diseñan para el cumplimiento de determinada
operación tecnológica en piezas de diferentes
dimensiones pero de un mismo tipo o de forma similar y en una
misma máquina herramienta, se emplean en lo fundamental,
en condiciones de producción unitaria y
seriada.

Dentro de este tipo de dispositivos, los de grupo, han
adquirido gran difusión fundamentalmente en países
de alto desarrollo industrial. Otros dispositivos especializados
se emplean también de forma efectiva en producciones
masivas como por ejemplo, los manipuladores.

Los dispositivos universales se destinan
para la elaboración de gran cantidad de piezas diferentes
según su tipo y dimensiones, gozan de gran flexibilidad
para el centrado y fijación de un tipo de piezas a otro.
Se emplean en lo fundamental en producciones unitarias,
pequeñas y medianas series, como por ejemplo: los platos
de muelas autocentrantes que puedan utilizarse para la
fijación de diferentes piezas y en distintas
máquinas herramienta.

Los Dispositivos Universales de Maquinado (DUM),
conocidos también como normalizados, consisten en un juego
de elementos normalizados de diferentes formas con funciones
específicas, que se ensamblan convenientemente para formar
un dispositivo para determinada operación
tecnológica. Una vez cumplido ese trabajo, se desarman sus
elementos y se establecen nuevas combinaciones para formar un
nuevo dispositivo que puede tener una forma totalmente distinta a
la anterior con una función complemente
diferente.

Existen tres juegos de DUM diferenciados solamente por
el número de elementos normalizados que lo componen. Sus
piezas son fabricadas con una clase de exactitud de segundo
grado, los que los hace muy caros unidos a la complejidad
geométrica de la mayoría de sus elementos. Tiene su
mayor aplicación cuando la empresa enfrenta cambios
tecnológicos, o se produce la introducción de
nuevos modelos en condiciones de producción seriada o
masiva y aún no se dispone de todo el herramental especial
que será utilizado para acometer toda la
producción.

El costo inicial de fabricación de un DUM se
amortiza en un tiempo de explotación relativamente corto
(5 años aproximadamente), en condiciones normales de
explotación pueden durar hasta 15 años, su gran
deficiencia radica en su escasa rigidez en comparación con
los dispositivos de otro tipo debido a la gran cantidad de
elementos que deberán ensamblarse para conformar un
dispositivo concreto.

Como se observa, es amplia la utilización de los
dispositivos de maquinado y su aplicación conlleva a las
ventajas siguientes:

• Incremento de la productividad mediante la
  reducción del tiempo empleado en la colocación
  y fijación de las piezas en bruto, así como la
  reducción del tiempo de
  manipulación.

• Amplía las posibilidades de
  elaboración de las máquinas herramienta,
  ejemplo: da la posibilidad de fresar en el torno.

• Incremento de la exactitud del maquinado mediante la
  reducción del error de colocación.

• Mejoran las condiciones de trabajo para el operario
  de las máquinas herramienta permitiendo la
  utilización de operarios de baja
  calificación.

• Posibilitan la automatización de las
  máquinas herramienta y de los procesos
  tecnológicos.

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Autor:

Ing. Raúl Arturo Jiménez
Rodríguez