El Torneado y los diferentes tipos de tornos

El torno es la máquina herramienta que permite la transformación de un sólido indefinido, haciéndolo girar alrededor de su eje y arrancándole material periféricamente a fin de obtener una geometría definida (sólido de revolución).
Con el torneado se pueden obtener superficies cilíndricas, planas, cónicas, esféricas, perfiladas y roscadas.

Existe una gran variedad de tornos:
- Tornos Paralelos
- Tornos Universales
- Tornos Verticales
- Tornos de copiar
- Tornos Automáticos
- Tornos de control numérico computarizado (CNC)

De todos los tipos de torno, el torno Paralelo es el más difundido y utilizado, aunque no ofrece grandes posibilidades de fabricación en serie.

Los tornos semiautomáticos se desarrollaron por la incapacidad del torno paralelo de desarrollar trabajos en serie.

Los tornos semiautomáticos más comunes son de torre revólver. Este es un torno más sólido y resistente. En el carro portaherramientas se pueden montar hasta cuatro herramientas y además un porta herramientas posterior. Además se tiene un carro longitudinal en lugar del cabezal móvil, que tiene una torre giratoria de 6 posiciones para otras 6 herramientas. El trabajo de la torre giratoria y de los carros es automático para todo el ciclo de trabajo.

Para una gran producción de piezas se impone la condición de repetir mecánicamente y en orden un determinado ciclo de torneado, sin recurrir al empleo de un operario para la maniobra de la máquina. Un mismo operario puede supervisar varios tornos automáticos, ya que su trabajo está limitado a la carga de las barras y la vigilancia. En todos los casos el principio de operación está basado en la programación de órganos mecánicos tales como: engranes, cremalleras, balancines, levas, etc.

Los tornos automáticos pueden ser:

Los tornos de copiar toman al elemento indefinido haciéndolo girar y a continuación lo someten al arranque de viruta mediante la herramienta que se mueve automáticamente siguiendo el perfil impuesto por una pieza prototipo o plantilla. Se emplean en la producción en serie de piezas similares y de perfil complicado.

Los tornos verticales nacieron de la necesidad de tener que tornear elementos de gran tamaño, principalmente de poca altura pero de gran diámetro como rodetes de turbinas, grandes volantes, poleas, ruedas dentadas de molinos, etc., los cuales por su peso se pueden montar más fácilmente sobre una plataforma horizontal.

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Un plástico reforzado está constituido por una matriz de resina polimérica combinada con algún agente de refuerzo. La matriz polimérica permite la conformación del material, dándole cohesión, y las fibras de refuerzo confieren propiedades mecánicas como resistencia y rigidez. Las fibras de refuerzo más utilizadas en aplicaciones para ingeniería son las de vidrio y las de carbono, pudiendo recurrir para aplicaciones específicas las fibras de boro o aramida.

Normalmente el material compuesto está formado por la matriz polimérica y un solo tipo de fibras, de diferente tamaño (cortas, continuas) y disposición (unidireccional, trenzada), siendo menos común la combinación de fibras de distinta naturaleza (vidrio y carbono).

La utilización de los materiales compuestos se ha incrementado en diversos campos de la ciencia y la tecnología debido a su elevada rigidez y resistencia específica, bajo peso, buena resistencia al desgaste y la corrosión, estabilidad dimensional, excelente relación resistencia a fatiga/peso y propiedades direccionales, ofreciendo claras ventajas sobre los materiales convencionales como componentes resistentes o estructurales en un gran número de aplicaciones en los sectores de aeronáutica, automoción, construcción de máquinas y biomecánica. La mayor funcionalidad y la menor necesidad de mantenimiento son también dos razones adicionales para el desarrollo de estos materiales.

Las fibras de vidrio constituyen el refuerzo utilizado de forma mayoritaria debido a que reducen la tasa de expansión, incrementan el módulo de elasticidad, tienen características deseables como su alta rigidez y durabilidad y resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión y su bajo precio.

Los materiales compuestos de matriz polimérica se utilizan ampliamente en diversas estructuras como aeronaves, robots, máquinas y prótesis. Estas aplicaciones requieren de una alta calidad superficial, incluyendo exactitud y integridad superficial.

El maquinado en torno

La utilización de los materiales compuestos de matriz polimérica requiere el desarrollo de adecuados proceso de fabricación para obtener componentes mecánicos con características dimensiónales rigurosas.

Los procesos de conformación primarios utilizados son numerosos (inyección, extrusión, bobinado, etc) y dependen tanto de la naturaleza termoplástico o termoestable del material como de la propia aplicación concreta (forma de la pieza, prestaciones deseadas, imperativos de producción). Por procesos de conformación secundarios entendemos las diferentes operaciones de maquinado (torneado, fresado, taladrado). El maquinado es un proceso de fabricación en el cual se utiliza una herramienta de corte para eliminar el exceso de material hasta conseguir la forma y dimensiones deseadas. En los últimos años ha crecido el interés por el maquinado de los materiales compuestos mediante técnicas convencionales y los esfuerzos han ido encaminados a predecir las fuerzas de corte observando los modos de fractura que cusan la separación de la viruta.

El torneado es una de las operaciones de maquinado mas utilizadas en la industria para producir una gran variedad de componentes de acuerdo con especificaciones estrictas de diseño. Las superficies de los acoplamientos mecánicos para diversas aplicaciones tribiologicas se consiguen en la actualidad mediante operaciones de torneado.

El proceso de torneado de los materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras es diferente al de los metales y el cuerpo de conocimientos teórico y experimental de los metales no es aplicable directamente.

Los materiales compuestos contienen dos fases con propiedades mecánicas y térmicas muy diferentes, que se traducen en interacciones complejas entre la matriz y el refuerzo.

Las propiedades físicas y térmicas del material compuesto dependen del tipo, porcentaje y orientación de la fibra, de las propiedades de la matriz polimérica así como de la variabilidad de la propia matriz.

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El Rectificado y las máquinas rectificadoras

El rectificado tiene por finalidad corregir las imperfecciones de carácter geométrico y dimensional que se producen durante las operaciones de manufactura de piezas, ya sea por maquinado o por tratamiento térmico. Este último caso es particularmente importante para el acero, ya que las piezas son calentadas y sumergidas en un baño de enfriamiento con lo cual sufren deformaciones mas o menos pronunciadas.
Por lo tanto, con el rectificado se pueden corregir: excentricidad, circularidad, rugosidad, etc y por otro lado llevar las dimensiones de una pieza a las tolerancias especificadas según su diseño.
Hoy en día este proceso también se ha ampliado a piezas de acero sin templar, bronces, aluminio, fundición, etc.

La máquina utilizada para rectificar se llama rectificadora. La herramienta con la que se rectifica se llama muela o piedra de rectificar. El movimiento principal del equipo lo da la muela que gira a alta velocidad y el movimiento secundario lo tiene la pieza y la herramienta.

Las rectificadoras pueden ser:
Certificadoras cilíndricas universales
Certificadoras sin centros
Certificadoras Verticales
Certificadoras Frontales o Planas
Certificadoras Cortadoras
Certificadoras Especiales (para engranes, cigüeñales, árboles de levas, etc.)

Las Certificadoras cilíndricas universales permiten el rectificado interior y exterior de superficies cónicas o cilíndricas. También permiten el rectificado de caras planas frontales.

Las rectificadoras sin central se usan con piezas de forma sencilla que no se prestan para el rectificado corriente. Su una pieza es larga y delgada se pandeará por acción de la presión de la muela, y si es corta y se acerca al contrapunto dejará poco espacio para la acción de la muela. Por ello se utiliza una rectificadora sin centro, en el que no se requieren órganos de fijación ni centrado axial.

La rectificadora vertical se usa para el rectificado de superficies planas. En este equipo el husillo principal es vertical.

En las Certificadoras Frontales o Planas el eje del husillo es horizontal y normalmente se usa una muela de disco y platos magnéticos para la sujeción de la pieza.

La rectificadora cortadora realice el corte con rapidez. Se emplea cuando es importante conservar un buen acabado en la zona de corte.

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