Ingeniero

Introducción a la Manufactura Avanzada

El empleo de los procesos de arranque de material para la fabricación de componentes se remonta a la Prehistoria. Los primeros materiales que fueron conformados por arranque de material fueron la piedra y la madera.

Las técnicas de corte de metales han sufrido una notable evolución hasta llegar a las maquinas herramienta de control numérico de nuestros días, que son capaces de llevar a cabo operaciones de corte complicadas mediante la ejecución de un programa. El desarrollo de estos procesos ha venido marcado por factores tales como la obtención de mecanismos capaces de articular el movimiento de corte, la aparición de máquinas de generación de energía como la máquina de vapor, la implantación de técnicas de control numérico y la investigación acerca de nuevos materiales para herramientas.

Los procesos de mecanizado por arranque de viruta están muy extendidos en la industria. En estos procesos, el tamaño de la pieza original circunscribe la geometría final, y el material sobrante es arrancado en forma de virutas. La cantidad de desecho va desde un pequeño porcentaje hasta un 70-90% de la pieza original.

Comparando este tipo de fabricación con otros métodos para conseguir la geometría final se incluyen ventajas e inconvenientes según los casos.

Entre las ventajas de este tipo de procesos de mecanizado, que son las razones por las que su uso esta tan extendido, están consigue una alta precisión dimensional en sus operaciones

• Pueden realizar una amplia variedad de formas

• No cambia la microestructura del material por lo que conserva sus propiedades mecánicas

• Se consigue texturas superficiales convenientes para los distintos diseños

• Son procesos fáciles de automatizar siendo muy flexibles

• Requiere poco tiempo de preparación

• Poca variedad de herramientas

Por otra parte, también tiene desventajas respecto a los otros procesos de fabricación, sobre todo respecto a los de conformado por deformación plástica y los de fundición:

• Genera material de desecho en muchos casos no reciclable

• Requieren una mayor energía de proceso

• Los tiempos de producción son elevados

• El tamaño de las piezas está limitado al permitido por la máquina herramienta

• Suelen ser poco económicos cuando el tamaño de lote es muy elevado

Así como también es necesario y muy importante realizar una metodología para manufacturar algún producto en específico debido a que esta metodología va a hacer fácil y rápido el proceso de producción por lo que se reducirán los costos y los productos tendrán gran calidad. Cabe mencionar que algunos métodos de manufactura deben de seguir necesariamente una secuencia que es determinada por las características físicas del material que son requeridas para el producto final, por lo tanto la metodología se debe diseñar en base a los requerimientos que se ocupan para que el producto o piezas manufacturadas cumplan las expectativas que se tuvieron al inicio del diseño del producto.

Definición de manufactura

De acuerdo a John A. Schey (2000), una definición mas especifica se da por CAM-l (Computer Aided Manufacturing International Arlington, Texas): “una serie de actividades y operaciones interrelaciónales que involucran diseño, selección de materiales, planeación, producción, aseguramiento de calidad, administración y mercado de bienes discretos y durables de consumo”

La manufactura, como campo de estudio en el contexto moderno, puede definirse de dos maneras: tecnológica y económica. Tecnológicamente es la aplicación de procesos químicos y físicos que alteran la geometría, las propiedades, o el aspecto de un determinado material para elaborar partes o productos terminados. Los procesos para realizar la manufactura involucran una combinación de máquinas, herramientas, energía y trabajo manual, tal como se describe en la figura 1.1. (a) La manufactura se realiza casi siempre como una sucesión de operaciones. Cada una de ellas lleva al material cada vez más cerca del estado final deseado.

Análisis de Operación de Maquinado

El maquinado es un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de corte para remover el exceso de material de una parte de trabajo, de tal manera que el remanente sea la forma deseada. La acción predominante involucra la deformación en cortante del material de trabajo, lo que produce la viruta, la cual al ser removida queda expuesta la nueva superficie.

El maquinado no es solamente un proceso, sino una familia de procesos. La característica común es el uso de la herramienta de corte que forma una viruta, la cual se remueve de la parte del trabajo. Para realizar la operación, se requiere del movimiento relativo, que se logra en la mayoría de los casos por medio de un movimiento primario, llamado VELOCIDAD y un movimiento secundario, denominado el AVANCE. Hay muchas operaciones de maquinado, cada una de las cuales es capaz de generar una cierta geometría y textura superficial. Los tres tipos más comunes de maquinado son:

Mecanizado: Un mecanizado es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante remoción de material.

Mecanizado por abrasión: es la eliminación de material desgastando la pieza en pequeñas cantidades, desprendiendo partículas de material, en muchos casos incandescentes.

Mecanizado por arranque de viruta: el material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta. La herramienta cuenta generalmente de uno o varios filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza.

Condiciones de Corte

Para realizar una operación de maquinado es necesario que se de un movimiento relativo de la herramienta y la pieza de trabajo. El movimiento primario se realiza a una cierta VELOCIDAD DE CORTE; además, la herramienta debe moverse lateralmente a través del trabajo. Este es un movimiento mucho mas lento, llamado AVANCE, la dimensión restante del corte es la penetración de la herramienta de corte dentro de la superficie original de trabajo, llamada PROFUNDIDAD DE CORTE. Al conjunto de velocidad, avance y profundidad de corte son llamadas: condiciones de corte.

Para herramientas de punta simple, podemos obtener la velocidad de remoción

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