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Cabezal Universal Divisor. Fresadora



    1. Resumen
    2. Introduccion
    3. Cabezal universal
      divisor
    4. Procesos de montaje de un
      cabezal universal en la fresadora
    5. Ventajas del Cabezal Universal
      Divisor
    6. Mantenimiento. Montaje de
      piezas
    7. Métodos de
      aplicación
    8. Fresado de ranuras
      espirales
    9. Ejercicio de
      aplicación
    10. Conclusiones

    Resumen:

    Cabezal Universal Divisor, componente de la fresadora,
    encargado de hacer la división de la trayectoria circular
    del trabajo y
    sujetar el material que se trabaja. Constitución, funcionamiento, montaje,
    ventajas, mantenimiento,
    metodos de aplicación: División directa,
    División indirecta, División angular,
    División diferencial, Fresado de ranuras
    espirales.

    INTRODUCCION

    La utilización de las fresadoras a sido de gran
    ayuda en el trabajo
    industrial ya que nos permite un mejor acabado en las diferentes
    piezas que se fabrican que se utilizan en la vida cotidiana
    así, como también el mejoramiento en su calidad y
    presentación y precisión.

    El manejo de la fresadora requiere de personal
    capacitado para que conozca y determine la materia prima
    a utilizar dependiendo del producto a
    realizar.

    Es muy importante que el operador de estas maquinarias
    conozca las medidas de seguridad que hay
    que tener al iniciar o poner en marcha este tipo de maquinaria
    así como también al termino del trabajo darle el
    mantenimiento adecuado para su mejor
    utilización.

    CABEZAL
    UNIVERSAL DIVISOR

    El cabezal universal divisor es un accesorio de la
    fresadora, en realidad es uno de los accesorios más
    importantes, diseñado para ser usado en la mesa de la
    fresadora. Tiene como objetivo
    primordial hacer la división de la trayectoria circular
    del trabajo y sujetar el material que se trabaja. El eje
    portafresas que posee el cabezal se coloca formando cualquier
    ángulo con la superficie de la mesa. Este accesorio se
    acopla al husillo principal de la máquina,
    permitiéndole realizar las más variadas operaciones de
    fresado.

    El cabezal universal es uno de los más
    comúnmente usados en la industria. Se
    usa para ejecutar todas las formas posibles de divisiones. Es un
    accesorio muy preciso y versátil. Sujeta la pieza en uno
    de sus extremos, bien sea en la copa universal, entre copa y
    punta o entre puntas y es posible producirle un movimiento
    giratorio a la pieza en combinación con el movimiento
    longitudinal de la mesa para el fresado de
    hélices.

    El cabezal divisor se necesita para la
    fabricación de piezas en las que hay que realizar trabajos
    de fresado según determinadas divisiones (ruedas dentadas,
    cuadrados y hexágonos, árboles
    de chavetas múltiples, fresas, escariadores). Con su ayuda
    también es posible fresar ranuras en espiral.

    Constitución:

    Los divisores universales pueden variar en su diseño
    y forma, pero su principio de funcionamiento es el
    mismo.

    Su estructura
    fundamental tiene dos partes:

    1. La base es un caja de hierro
      fundido que se fija en la mesa de la fresadora, se fija en el
      bastidor. Presenta una cornisa circular que permite al
      cabezal girar en el plano vertical. Tiene escala
      graduada para fijar los grados.

      Su objetivo principal es servir de cuna al cuerpo
      orientable.

      Lleva una escala de referencia que permite controlar
      la inclinación del cuerpo orientable.

    2. BASE (A)
    3. CUERPO ORIENTABLE

    Es una carcaza con dos extremos salientes
    cilíndricos, los cuales se apoyan en la base del divisor y
    permiten orientar e inclinar el eje del husillo a cualquier
    ángulo respecto de la mesa.

    Dentro de sí contiene el conjunto de
    órganos, que es la parte más importante del
    divisor, y que permite dar a la pieza los movimientos para hacer
    cualquier número de divisiones.

    El cuerpo suele dividirse en dos partes, una parte (B)
    que se adapta a la base apoyada en el bastidor, el cual tiene
    otra colisa circular; y la otra parte (C) del cuerpo que es la
    que contiene el portafresas y puede girar en un plano
    perpendicular al de la colisa de la base.

    El cabezal divisor (aparato divisor universal) (Figura
    1) consta de la carcasa en que va soportado el husillo del
    cabezal divisor. Este husillo sirve para alojar el montaje de
    sujeción. Las piezas a trabajar pueden sujetarse en
    voladizo o entre puntos. El disco divisor va fijado sobre el
    husillo del cabezal. En el aparato divisor también existe
    un mecanismo de tornillo sin fin necesario para la
    división indirecta, así como un dispositivo para la
    división diferencial y para el fresado de ranuras
    helicoidales.

     

     

    Figura 1: Cabezal
    divisor

    Funcionamiento

    El movimiento de rotación llega al husillo
    secundario o portafresas a través del eje intermediario
    que se monta en el husillo principal.

    A este se acopla el sistema de
    engranajes del mecanismo interior del aparato.

    Procesos de
    montaje de un cabezal universal en la fresadora

    1. Se monta el eje intermedio entre el cabezal universal
    y el husillo de la máquina.

    1. Limpiamos el cono del eje intermedio y el cono del
      husillo principal.
    2. Introducimos el eje intermediario y fíjelo con
      el tirante.

    Atención: Hay que cuidar que las ranuras del eje
    penetren en las chavetas de arrastre del husillo.

    2. Colocamos el Cabezal Universal

    1. Hacemos coincidir las referencias que indican la
      posición correcta.
    2. Limpiamos las superficies que estén en
      contacto, tanto del cabezal universal como de la
      máquina.
    3. Como algunos ejes intermedios tienen en su extremo
      una chaveta de arrastre, estrías o un engranaje, debemos
      cuidar que haya una conexión correcta con los
      órganos internos del cabezal universal.
    4. Se coloca una tabla o una lámina de material
      blando entre la superficie de la mesa y el cabezal
      universal

    Nota: hay que ser precavido, para trasladar el cabezal
    universal es recomendable hacerlo con ayuda de otras personas, o
    se puede utilizar, también, un elevador
    mecánico.

    3. Fijamos el Cabezal Universal

    1. Introducimos los tornillos y apretamos con
      suavidad.
    2. Al final, debemos apretar con fuerza para
      que los tornillos queden bien colocados.

    Ventajas del
    Cabezal Universal Divisor

    El cabezal universal divisor sirve como accesorio para
    el montaje de piezas; se inclina para facilitar el fresado en
    ángulo; permite hacer cualquier número de
    divisiones. Sirve también como Divisor Simple. Esto se
    puede lograr por tener sobre el husillo un plato divisor con
    ranuras que permite el operarlo directamente, si antes se ha
    desconectado el tornillo sinfín de la corona.

    Mantenimiento

    El divisor universal es muy valioso y delicado. No debe
    golpearse. El transporte
    debe ser muy cuidadoso. Hay que mantenerlo siempre limpio y
    lubricado.

    Montaje de piezas

    El montaje de piezas sobre el cabezal divisor universal
    permite hacer en la fresadora ciertas operaciones que de otro
    modo sería muy difícil o imposible de
    hacer.

    Por ejemplo:

    • Lograr que la pieza gire en relación y
      simultáneamente con el desplazamiento de la mesa
      (engranajes helicoidales, brocas, sinfín).
    • Dividir regularmente la periferia de una pieza
      (anillos graduados, ruedas dentadas).
    • Fresar piezas en ángulo (engranaje
      cónico).

    Clasificación:

    Los montajes para mecanizar piezas en el aparato
    divisor, podemos agruparlos en tres:

    1. Montaje al aire
    2. Montaje entre puntas
    3. Montaje entre copa y punta

    Estos son montajes típicos de torno.

    La misma disposición de la nariz del husillo,
    tanto del torno como del cabezal divisor universal, como
    también los mismos elementos empleados, (copas, puntos de
    centraje, contrapunta, bridas, …) permiten efectuar los
    montajes en forma similar.

    Métodos de
    aplicación

    Se pueden aplicar estos métodos:

    División directa

    División indirecta

    División angular

    División diferencial

    Fresado de ranuras espirales

    División directa

    En el cabezal divisor universal se puede aplicar el
    sistema de división directa, como si se tratara de un
    divisor simple.

    En el procedimiento de
    división directa no están engranados el tornillo
    sin fin y la rueda helicoidal. El engrane se obtiene en virtud
    del giro de un cojinete rotativo excéntricamente en que va
    soportado el tornillo sin fin. La división se produce en
    un disco divisor que generalmente tiene 24 agujeros o muescas
    (entalladuras) pero algunas veces también 16, 36, 42
    ó 60.

    El disco divisor en el que encaja un punzón
    divisor, está fijado al husillo del cabezal. En cada paso
    de división, el disco divisor y con él la pieza
    girada en las correspondientes distancias entre agujeros. No
    pueden obtenerse más divisiones que las que permiten, sin
    resto, el número de agujeros o muescas del plato divisor.
    De este modo pueden realizarse divisiones son dispositivos
    sencillos, que generalmente poseen discos recambiables. Mediante
    la división directa se opera más rápidamente
    que con los otros procedimientos.

    El divisor universal funciona en esta forma por tener un
    planto con ranuras, fijo al husillo principal, y un trinquete que
    encaja en las ranuras.

    Generalmente el plato trae 24 ranuras, pero algunos
    traen 16 – 32 – 42 ó 60 ranuras.

    La siguiente es la fórmula para la
    división directa con cabezal divisor universal:

    F = K

    N

    F = número de ranuras que se deben
    girar

    K = número de ranuras del plato

    N = número de divisiones que se
    requieren

    Observaciones

    La división directa es muy limitada.

    Es aplicable cuando las divisiones que se requieren
    obtener corresponden a un submúltiplo del número de
    ranuras del plato.

    Para fresar cada cara es necesario encajar el trinquete
    en la ranura correspondiente y bloquear el husillo del
    cabezal.

    No hay que contabilizar la ranura donde quedó el
    trinquete para la nueva división.

    Desencajar el trinquete para cada nueva
    división.

    Si el cabezal lo permite, aislar el husillo de la rueda
    (corona) ya que el movimiento entre ambos no es
    necesario.

    División Indirecta

    Es uno de los sistemas de
    división que permite obtener un determinado número
    de divisiones, que no se lograrían por la división
    directa.

    En la división indirecta el husillo del cabezal
    divisor es accionado a través de un tornillo sin fin y una
    rueda helicoidal. La relación de transmisión del
    mecanismo de tornillo sin fin es 40 : 1, es decir que 40
    revoluciones de la manivela divisora suponen una revolución
    del husillo del cabezal divisor. Si, por ejemplo, se quiere tener
    una división decimal, para cada paso parcial serán
    necesarias 40 : 10 = 4 vueltas de la manivela
    divisora.

    Para 32 divisiones, por ejemplo, se necesitarán
    40 : 32 = 1 8/32 = 1 ¼ revoluciones. Para poder realizar
    el ¼ de revolución, hará falta un disco de
    agujeros con una circunferencia de agujeros cuyo número
    sea divisible por 4, por ejemplo la circunferencia de 16 agujeros
    daría ¼ de 16 = 4. La manivela divisora desplazable
    radialmente se ajusta en esta circunferencia de agujeros y se
    hace girar en 4 distancias entre agujeros. En este procedimiento
    de división se sujeta el disco de agujeros mediante la
    clavija de fijación.

    Los discos de agujeros (Figura 23) son recambiables.
    Tienen por lo general de seis a ocho circunferencias
    concéntricas de agujeros con diferentes números de
    agujeros. Dentro de cada circunferencia las distancias entre
    agujeros son iguales. La división se facilita mediante la
    utilización de la tijera de dividir (Figura 24). Se ahorra
    uno el tiempo perdido
    en el engorroso recuento de agujeros, expuesto además a
    equivocaciones. Entre ambos brazos de la tijera siempre tiene que
    haber un agujero más que el número de espacios
    entre ellos que se había calculado. Para evitar errores en
    la división hay que tener cuidado al seguir dividiendo, de
    que la manivela gire siempre por error, habrá que
    retroceder suficientemente la manivela para eliminar la acción
    del recorrido muerto, y entonces volver a girar hacia
    delante.

    También pueden realizarse por el procedimiento
    indirecto divisiones que vayan dadas en forma de
    ángulo.

    Figura 23: Discos de
    agujeros

    Figura 24:
    Empleo de la
    tijera en la división

    Las operaciones de cálculo se
    ejecutan tomando como base la relación existente entre el
    tornillo sinfín y el número de dientes de la
    corona.

    La regla para determinar el número de vueltas de
    la manivela, el número de agujeros y la circunferencia de
    agujeros del disco divisor, así:

    Consideremos la relación 1/40, o sea que la
    corona tiene 40 dientes y el tornillo sinfín una entrada.
    Cuando hayamos dado una vuelta en el tornillo sinfín, la
    corona habrá desplazado un diente y el husillo 1/40 de
    vuelta.

    Si hacemos girar la manivela 20 vueltas, la corona se
    habrá desplazado 20 dientes, y por lo tanto, el husillo
    con la pieza habrá dado ½ vuelta.

    Para saber el número de vueltas que se deben dar
    a la manivela con objeto de lograr un determinado número
    de divisiones en el husillo, aplique la siguiente
    fórmula:

    F = K

    N

    F = número de vueltas de la manivela

    K = número de dientes de la corona

    N = número de divisiones por efectuar

    División Angular

    La división angular es otro de los sistemas de
    división que se pueden realizar con la ayuda del cabezal
    divisor universal, cuando la medida entre divisiones sobre una
    circunferencia está dada en grados y minutos.

    El ángulo entre divisiones tiene su
    vértice en el centro de la pieza.

    División en grados:

    Como el husillo del cabezal gira 360 grados en una
    vuelta, en una sola vuelta de la manivela gira

    360/40 = 9 grados (con una relación de
    1/40)

    Por tanto, si se quiere desplazar un número
    determinado de grados, se aplica la siguiente
    fórmula:

    F = G

    A

    F = número de vueltas de la manivela

    G = valor del
    ángulo entre divisiones

    A = giro de la manivela en una vuelta (9
    grados)

    División diferencial

    La división diferencial constituye una
    ampliación del procedimiento indirecto de división.
    Se emplea en lo casos en que no es posible la división
    indirecta por no existir en ninguno de los discos los agujeros,
    las circunferencias de agujeros necesarias. Se elige por ello un
    número auxiliar de división (T´) que pueda
    ser obtenido por división indirecta y que pueda ser mayor
    o menor que el número pedido (T). La diferencia resultante
    (T´ – T) se compensa mediante un movimiento de giro del
    disco de agujeros se produce partiendo del husillo del cabezal a
    través de ruedas de cambio. Debe
    marchar paralelamente al movimiento de la manivela de
    división cuando T´ es mayor que T, tener sentido
    opuesto cuando T´ se eligió menor que T. En la
    división diferencial el disco de agujeros no debe quedar
    sujeto a la carcasa mediante la clavija de fijación, tal
    como suceda en la división indirecta (Figura 25). Tiene
    que poder girar, con la clavija suelta.

    Figura 25: Divisor
    diferencial.

    Fresado de ranuras
    espirales

    En el fresado de ranuras (ranuras helicoidales), como
    por ejemplo en la fabricación de fresas con un dentado
    especial, de escariadores, de brocas espirales, así como
    de brocas helicoidales, es necesario que el útil realice
    durante el proceso de
    fresado un movimiento rectilíneo y uno de
    rotación.

    El movimiento rectilíneo de avance se realiza por
    medio del husillo de mesa. El movimiento uniforme de giro se
    produce partiendo del husillo de mesa, a través de ruedas
    de cambio, ruedas cónicas, ruedas rectas, disco de
    agujero, clavija divisora, tornillo sin fin y rueda helicoidal,
    sobre el husillo del cabezal divisor (Figura 26). No pueden
    proveerse de ranuras espirales nada más que las piezas
    cuya división pueda realizarse por el método
    indirecto. En el fresado de ranuras helicoidales hay que elegir
    la relación de dientes de las ruedas de cambio de tal modo
    que el avance de la mesa para una revolución completa de
    la pieza sea igual al paso pedido para la
    hélice.

    Figura 26: Fresado de
    ranuras helicoidales.

    La pieza tiene que colocarse mediante basculación
    de la mesa de la máquina oblicua al eje de la pieza con
    oblicuidad igual al ángulo de posición o de ajuste
    b . Esto no resulta posible de
    conseguir nada más que en una fresadora universal o en una
    máquina fresadora dotada de un cabezal
    basculante.

    Si las piezas han de llevar varias ranuras espirales,
    tendrá que realizarse la división de la distintas
    ranuras igualmente con el cabezal divisor.

    Con objeto de disminuir la proporción, a veces
    importante, de los tiempos invertidos en la de fresar, así
    como para satisfacer las más altas exigencias en cuanto a
    precisión, se emplean aparatos divisores ópticos,
    hidráulicos, neumáticos y
    electro-automáticos.

    EJERCICIO DE
    APLICACIÓN

    División Indirecta

    En una pieza montada en un divisor universal cuya corona
    posee 50 dientes, es decir con una relación 1/40,
    encuentre el número de vueltas que se deben dar a la
    manivela para hacer 4 divisiones a igual distancia.

    Aplicamos la fórmula:

    F = K

    N

    F = número de vueltas de la manivela =
    ?

    K = número de dientes de la corona =
    50

    N = número de divisiones por efectuar =
    4

    ® F = 50 = 12
    1/2

    4

    ® F = 12 1/2

    Es necesario dar 12 vueltas completas más una
    fracción de ½ vuelta.

    Las vueltas enteras se dan partiendo de un agujero
    cualquiera del plato divisor, y volviendo al mismo.

    Para la fracción de vuelta se necesita disponer
    de un círculo cuyo número de agujeros sea
    múltiplo de la fracción.

    CONCLUSIONES

    Las máquinas
    fresadoras pueden ejecutar una gran cantidad de operaciones
    complejas, como cortes de ranuras, planificación, perforaciones, encaminado,
    etcétera, siendo el cabezal universal divisor, una pieza
    muy importante, para que esta máquina herramienta
    realice estas tareas. El
    conocimiento de este elemento nos capacita para entender,
    analizar y estudiar una de las máquinas herramientas
    más versátiles y usadas de la
    industria.

    La fresadora en la que nos basamos era una fresadora
    universal, pero los principios
    básicos de funcionamiento son los mismos y nos sirven de
    mucho para prepararnos como futuros profesionales en el campo
    de la industria orientada a los procesos
    metalmecánicos de arranque de viruta.

    BIBLIOGRAFÍA

     

    Datos del Autor:

    Ronnie A. Solar Martínez

    Estudios realizados: curso
    Séptimo semestre de Ingeniería
    Industrial en la Universidad
    Autónoma del Caribe, de Barranquilla, Colombia.

    Fecha de realización: lo realice en la
    segunda semana de mayo del 2006, sobre cabezal universal divisor,
    un componente de la fresadora, máquina-herramienta para
    mecanizado.

    Categoría: Ingeniería (Industrial)

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