Procesos de Mecanizado: Convencionales, No Convencionales y la Caja Norton

Terminología Clave en Procesos Industriales

En un proceso de fabricación, se pueden distinguir los siguientes elementos:

• Fase: Conjunto de operaciones que se realizan en una misma máquina o estación de trabajo.
• Subfase: Conjunto de operaciones realizadas con una misma sujeción de pieza.
• Operación: Conjunto de movimientos elementales realizados con una misma herramienta.

Productividad y Principios de la Producción Económica

Productividad: Uso óptimo de todos los recursos (materiales, energía, capital, mano de obra y tecnología).

Principios de la Producción Económica:

1. Diseño simple.
2. Correcta selección de materiales.
3. Precisión dimensional y acabado superficial.
4. Evitar operaciones secundarias y de acabado.

Costes de Fabricación

Los costes de fabricación se componen de: material, herramientas, mano de obra, costes fijos y costes de capital. Representan aproximadamente el 40% del precio de venta del producto.

Procesos No Convencionales de Mecanizado

Resuelven los problemas de mecanizado de materiales de baja maquinabilidad y especificaciones extremas de forma, tolerancias y acabados.

Características comunes:

• Elevado consumo energético.
• Tasas de arranque de material (mm³/min) bajas.
• Posibilidad de geometrías complejas con tolerancias muy ajustadas y excelente acabado.

Tipos de Procesos No Convencionales

1. Chorro de Agua (con o sin abrasivo)

Utiliza la energía generada por el movimiento del agua a una velocidad tres veces superior a la del sonido.

Características:

• Excelente calidad que no necesita acabado posterior.
• Universal y versátil.
• Proceso sin aporte de calor.
• Inexistencia de tensiones residuales.
• Proceso respetuoso con el medio ambiente.
• La productividad se mide como el coste por unidad de longitud.

2. Láser

Aplicaciones del proceso: decoración y marcado, corte, soldadura y templado.

Se basa en la generación de un haz láser de elevada potencia dirigido a la pieza a mecanizar.

Permite mecanizar cualquier tipo de material independientemente de su dureza o maquinabilidad, obteniéndose formas muy complejas.

Características:

• Mecanizado rápido y productivo.
• Aplicación flexible.
• Aplicación a piezas pequeñas y grandes.
• Técnica muy limpia.
• No existe contacto herramienta-pieza, evitando fallos, roturas y desgastes.

3. Electroerosión EDM (Mecanizado por Descarga Eléctrica)

Generación de un arco eléctrico entre una pieza y un electrodo en un medio dieléctrico para arrancar partículas de la pieza.

Tiene dos variantes:

• Electroerosión por hilo (WEDM): Un hilo de latón sumergido en líquido dieléctrico (H₂O desionizada) chispea contra la pieza siguiendo una trayectoria programada.
• Electroerosión por penetración (EDM): Un electrodo "graba" su forma en la superficie de una pieza.

Características:

• Apto para materiales conductores.
• Alta precisión.
• Ausencia de esfuerzos de mecanizado.
• Mecanizado de materiales duros.
• Excelente calidad superficial.

Procesos Convencionales de Mecanizado

En estos procesos, debe existir un movimiento relativo entre la pieza y la herramienta. Se definen los siguientes movimientos:

• Movimiento de corte (V_c): m/min.
• Movimiento de avance (V_a): mm/min o mm/rev.
• Movimiento de penetración (V_e): m/mm.

Presentan ciertas limitaciones y no son adecuados cuando:

• El material es muy duro.
• La pieza es flexible, delicada o difícil de sujetar.
• La geometría es compleja.
• Se requieren tolerancias y acabados muy exigentes.
• Se busca minimizar el efecto térmico sobre la pieza y evitar la aparición de tensiones.

Limadora

Se usa para el planeado de superficies, perfilados y ranurados.

• Movimiento principal o de corte (m/min o golpes/min): Se distingue entre carrera de trabajo y carrera de vacío.
• Movimiento de avance (mm): Es discontinuo, desplazándose la mesa en sentido transversal cuando la herramienta está en su punto de inicio.
• Movimiento de penetración o profundidad (mm).

La Caja Norton

La caja Norton es un mecanismo compuesto de varios engranajes, inventado y patentado en 1890. Se incorpora a los tornos paralelos y solucionó el problema del cambio manual de engranajes para fijar los pasos de las piezas a roscar. Esta caja puede constar de varios trenes desplazables de engranajes o bien uno basculante y un cono de engranajes, y conecta el movimiento del cabezal del torno con el carro portaherramientas, que lleva incorporado un husillo de rosca cuadrada.