TORNO
Se denomina torno (del latín
tornus, y este del griego τόρνος, giro, vuelta)1 a un conjunto de máquinas y
herramientas que permiten mecanizar, roscar, cortar, trapeciar, agujerear,
cilindrar, desbastar y ranurar piezas de forma geométrica por revolución. Estas
máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el
cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias
herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado deavance contra
la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones
tecnológicas de foto mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución
industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso
industrial de mecanizado.
La herramienta de corte va montada
sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o rieles paralelos al eje de
giro de la pieza que se tornea, llamado eje X; sobre este carro hay otro que se
mueve según el eje Y, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede
haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos,
y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal
desplaza la herramienta a lo largo del eje de rotación, produce el cilindradode
la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al
eje de simetría de la pieza se realiza la operación denominada refrentado.
Los tornos copiadores, automáticos
y de control numérico llevan sistemas que permiten trabajar a los dos carros de
forma simultánea, consiguiendo cilindrados cónicos y esféricos. En el caso de
los tornos paralelos, llevan montado un tercer carro, de accionamiento manual y
giratorio, llamado charriot, sujeto al carro transversal. Con el charriot
inclinado a los grados necesarios es posible mecanizar conos. Encima del
charriot va fijada la torreta portaherramientas.
Los materiales con los que se
pueden mecanizar piezas en los tornos, pueden ser diversos, desde el acero y el
hierro de fundición entre los de mayor dureza; el bronce y el latón, más
blandos; alcanzando a tornear hasta los más plásticos como el nylon y el
grilón, por ejemplo.
Tornos antiguos
La existencia de tornos está
atestiguada desde al menos el año 850 a. C. La imagen más antigua conocida se
conserva en la tumba de un sumo sacerdote egipcio llamado Petosiris (siglo IV
a. C.). 2
Durante siglos los tornos
funcionaron según el sistema de "arco de violín". En el siglo XIII se
inventó el torno de pedal y pértiga flexible, que tenía la ventaja de ser
accionado con el pie en vez de con las manos, con lo cual estas quedaban libres
para otras tareas. En el siglo XV surgieron otras dos mejoras: la transmisión
por correa y el mecanismo de biela-manivela.
Tornos mecánicos
Torno paralelo de 1911, cuyas
piezas mostradas son:
a. Bancada.
b. Carro.
c. Cabezal.
d. Rueda de retroceso.
e. Polea de conos para la
transmisión desde una fuente externa de energía.
f. Plato.
g. Cigüeña.
h. Husillo.
Al comenzar la Revolución
industrial en Inglaterra, durante el siglo XVII, se desarrollaron tornos
capaces de dar forma a una pieza metálica. El desarrollo del torno pesado
industrial para metales en el siglo XVIII hizo posible la producción en serie
de piezas de precisión:
años 1780: Jacques de Vaucanson
construye un torno con portaherramientas deslizante.
hacia 1797: Henry Maudslay y David
Wilkinson mejoran el invento de Vaucanson permitiendo que la herramienta de
corte pueda avanzar con velocidad constante.
1820: Thomas Blanchard inventa el
torno copiador.
años 1840: desarrollo del torno
revólver.
En 1833, Joseph Whitworth se
instaló por su cuenta en Mánchester. Sus diseños y realizaciones influyeron de
manera fundamental en otros fabricantes de la época. En 1839 patentó un torno
paralelo para cilindrar y roscar con bancada de guías planas y carro
transversal automático, que tuvo una gran aceptación. Dos tornos que llevan
incorporados elementos de sus patentes se conservan en la actualidad. Uno de
ellos, construido en 1843, se conserva en el Science Museum de Londres. El
otro, construido en 1850, se conserva en el Birmingham Museum.En 1850 se ubicó
en la Ferrería de San Blas de Sabero, León, fábrica de hierro perteneciente a
la Sociedad Palentina-Leonesa de Minas, un torno para tornear los cilindros de
laminación de los trenes laminadores, actualmente está expuesto en el Museo de
la Siderurgia y Minería de Castilla - León en Sabero en el mismo lugar donde se
ubicó hace más de 160 años.
Pero en 1839 fue J. G. Bodmer quien
tuvo la idea de construir tornos verticales. A finales del siglo XIX, este tipo
de tornos eran fabricados en distintos tamaños y pesos. El diseño y patente en
1890 de la caja de Norton, incorporada a los tornos paralelos, dio solución al
cambio manual de engranajes para fijar los pasos de las piezas a roscar.
Torno moderno de control numérico.
El torno de control numérico es un
ejemplo de automatización programable. Se diseñó para adaptar las variaciones
en la configuración de los productos. Su principal aplicación se centra en
volúmenes de producción medios de piezas sencillas y en volúmenes de producción
medios y bajos de piezas complejas. Uno de los ejemplos más importantes de
automatización programable es el control numérico en la fabricación de partes
metálicas. El control numérico (CN) es una forma de automatización programable
en la cual el equipo de procesado se controla a través de números, letras y
otros símbolos. Estos números, letras y símbolos están codificados en un
formato apropiado para definir un programa de instrucciones para desarrollar
una tarea concreta. Cuando la tarea en cuestión cambia, se cambia el programa
de instrucciones. La capacidad de cambiar el programa hace que el CN sea
apropiado para volúmenes de producción bajos o medios, dado que es más fácil
escribir nuevos programas que realizar cambios en los equipos de procesado.
El primer desarrollo en el área del
control numérico lo realizó el inventor norteamericano John T. Parsons
(Detroit, 1913-2007), junto con su empleado Frank L. Stulen, en la década de
1940. El concepto de control numérico implicaba el uso de datos en un sistema
de referencia para definir las superficies de contorno de las hélices de un
helicóptero.
Tipos de tornos
Actualmente se utilizan en la industria
del mecanizado varios tipos de tornos, cuya aplicación depende de la cantidad
de piezas a mecanizar por serie, de la complejidad de las piezas y de la dureza
de las piezas.
Torno horizontal
El torno paralelo o mecánico es el
tipo de torno que evolucionó partiendo de los tornos antiguos cuando se le
fueron incorporando nuevos equipamientos que lograron convertirlo en una de las
máquinas herramientas más importante que han existido. Sin embargo, en la
actualidad este tipo de torno está quedando relegado a realizar tareas poco
importantes, a utilizarse en los talleres de aprendices y en los talleres de
mantenimiento para realizar trabajos puntuales o especiales.
Para la fabricación en serie y de
precisión han sido sustituidos por tornos copiadores, revólver, automáticos y
de CNC. Para manejar bien estos tornos se requiere la pericia de profesionales
muy bien calificados, ya que el manejo manual de sus carros puede ocasionar
errores a menudo en la geometría de las piezas torneadas.
Torno copiador
Se llama torno copiador a un tipo
de torno que operando con un dispositivo hidráulico y electrónico permite el
torneado de piezas de acuerdo a las características de la misma siguiendo el
perfil de una plantilla que reproduce una réplica igual a la guía.
Este tipo de tornos se utiliza para
el torneado de aquellas piezas que tienen diferentes escalones de diámetros,
que han sido previamente forjadas o fundidas y que tienen poco material
excedente. También son muy utilizados estos tornos en el trabajo de lamadera y
del mármol artístico para dar forma a las columnas embellecedoras. La
preparación para el mecanizado en un torno copiador es muy sencilla y rápida y
por eso estas máquinas son muy útiles para mecanizar lotes o series de piezas
que no sean muy grandes.
Las condiciones tecnológicas del
mecanizado son comunes a las de los demás tornos, solamente hay que prever una
herramienta que permita bien la evacuación de la viruta y un sistema de
lubricación y refrigeración eficaz del filo de corte de las herramientas
mediante abundante aceite de corteo taladrina.
Torno revólver
El torno revólver es una variedad
de torno diseñado para mecanizar piezas sobre las que sea posible el trabajo
simultáneo de varias herramientas con el fin de disminuir el tiempo total de mecanizado.
Las piezas que presentan esa condición son aquellas que, partiendo de barras,
tienen una forma final de casquillo o similar. Una vez que la barra queda bien
sujeta mediante pinzas o con un plato de garras, se va taladrando, mandrinando,
roscando o escariando la parte interior mecanizada y a la vez se puede ir
cilindrando, refrentando, ranurando, roscando y cortando con herramientas de
torneado exterior.
El torno revólver lleva un carro
con una torreta giratoria en la que se insertan las diferentes herramientas que
realizan el mecanizado de la pieza. También se pueden mecanizar piezas de forma
individual, fijándolas a un plato de garras de accionamiento hidráulico.
Torno automático
Se llama torno automático a un tipo
de torno cuyo proceso de trabajo está enteramente automatizado. La alimentación
de la barra necesaria para cada pieza se hace también de forma automática, a
partir de una barra larga que se inserta por un tubo que tiene el cabezal y se
sujeta mediante pinzas de apriete hidráulico.
Estos tornos pueden ser de un solo
husillo o de varios husillos:
Los de un solo husillo se emplean
básicamente para el mecanizado de piezas pequeñas que requieran grandes series
de producción.
Cuando se trata de mecanizar piezas
de dimensiones mayores se utilizan los tornos automáticos multihusillos donde
de forma programada en cada husillo se va realizando una parte del mecanizado
de la pieza. Como los husillos van cambiando de posición, el mecanizado final
de la pieza resulta muy rápido porque todos los husillos mecanizan la misma
pieza de forma simultánea.
La puesta a punto de estos tornos
es muy laboriosa y por eso se utilizan principalmente para grandes series de
producción. El movimiento de todas las herramientas está automatizado por un
sistema de excéntricas y reguladores electrónicos que regulan el ciclo y los
topes de final de carrera.
Un tipo de torno automático es el
conocido como "cabezal móvil" o "tipo suizo" (Swiss type),
en los que el desplazamiento axial viene dado por el cabezal del torno. En estas
máquinas el cabezal retrocede con la pinza abierta, cierra pinza y va generando
el movimiento de avance de la barra para mecanizar la pieza mientras las
herramientas no se desplazan axialmente. Los tornos de cabezal móvil tienen
también la peculiaridad de disponer de una luneta o cañón que guía la barra a
la misma altura de las herramientas. Por este motivo es capaz de mecanizar
piezas de gran longitud en comparación a su diámetro. El rango de diámetros de
un torno de cabezal móvil llega actualmente a los 38 milímetros de diámetro de
barra, aunque suelen ser máquinas de diámetros menores. Este tipo de tornos
pueden funcionar con levas o CNC y son capaces de trabajar con tolerancias muy
estrechas.
Torno vertical.
El torno vertical es una variedad
de torno, de eje vertical, diseñado para mecanizar piezas de gran tamaño, que
van sujetas al plato de garras u otros operadores y que por sus dimensiones o
peso harían difícil su fijación en un torno horizontal.
Los tornos verticales no tienen
contrapunto sino que el único punto de sujeción de las piezas es el plato
horizontal sobre el cual van apoyadas. La manipulación de las piezas para
fijarlas en el plato se hace mediante grúas de puente o polipastos.
Torno CNC
El torno CNC es un torno dirigido
por control numérico por computadora.
Ofrece una gran capacidad de
producción y precisión en el mecanizado por su estructura funcional y la
trayectoria de la herramienta de torneado es controlada por un ordenador que
lleva incorporado, el cual procesa las órdenes de ejecución contenidas en un
software que previamente ha confeccionado un programadorconocedor de la
tecnología de mecanizado en torno. Es una máquina que resulta rentable para el
mecanizado de grandes series de piezas sencillas, sobre todo piezas de revolución,
y permite mecanizar con precisión superficies curvas coordinando los
movimientos axial y radial para el avance de la herramienta.
La velocidad de giro de cabezal
portapiezas, el avance de los carros longitudinal y transversal y las cotas de
ejecución de la pieza están programadas y, por tanto, exentas de fallos imputables
al operario de la máquina.
Otros tipos de tornos
Además de los tornos empleados en
la industria mecánica, también se utilizan tornos para trabajar la madera, la
ornamentación con mármol o granito.
El nombre de "torno" se
aplica también a otras máquinas rotatorias como por ejemplo eltorno de alfarero
o el torno dental. Estas máquinas tienen una aplicación y un principio de
funcionamiento totalmente diferentes de las de los tornos descritos en este
artículo.
Estructura del torno
El torno tiene cinco componentes
principales:
Bancada: sirve de soporte para las
otras unidades del torno. En su parte superior lleva unas guías por las que se
desplaza el cabezal móvil o contrapunto y el carro principal.
Cabezal fijo: contiene los
engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y las unidades de avance.
Incluye el motor, el husillo, el selector de velocidad, el selector de unidad
de avance y el selector de sentido de avance. Además sirve para soporte y
rotación de la pieza de trabajo que se apoya en el husillo.
Contrapunto: el contrapunto es el
elemento que se utiliza para servir de apoyo y poder colocar las piezas que son
torneadas entre puntos, así como otros elementos tales como portabrocas o
brocas para hacer taladros en el centro de los ejes. Este contrapunto puede
moverse y fijarse en diversas posiciones a lo largo de la bancada.
Carro portátil: consta del carro
principal, que produce los movimientos de la herramienta en dirección axial; y
del carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro principal
en dirección radial. En los tornos paralelos hay además un carro superior
orientable, formado a su vez por tres piezas: la base, el charriot y la torreta
portaherramientas. Su base está apoyada sobre una plataforma giratoria para
orientarlo en cualquier dirección.
Cabezal giratorio o chuc: su
función consiste en sujetar la pieza a mecanizar. Hay varios tipos, como el
chuckindependiente de cuatro mordazas o el universal, mayoritariamente empleado
en el taller mecánico, al igual que haychucks magnéticos y de seis mordazas.
Equipo auxiliar
Se requieren ciertos accesorios,
como sujetadores para la pieza de trabajo, soportes y portaherramientas.
Algunos accesorios comunes incluyen:
Plato de sujeción de garras
universal: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal y transmite el movimiento.
Plato de sujeción de garras
blandas: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal a través de una superficie ya
acabada. Son mecanizadas para un diámetro específico no siendo válidas para
otros.
Centros o puntos: soportan la pieza
de trabajo en el cabezal y en la contrapunta.
Perno de arrastre: Se fija en el
plato de torno y en la pieza de trabajo y le transmite el movimiento a la pieza
cuando está montada entre centros.
Soporte fijo o luneta fija: soporta
el extremo extendido de la pieza de trabajo cuando no puede usarse la contrapunta.
Soporte móvil o luneta móvil: se
monta en el carro y permite soportar piezas de trabajo largas cerca del punto
de corte.
Torreta porta herramientas con
alineación múltiple.
Plato de arrastre :para amarrar
piezas de difícil sujeción.
Plato de garras independientes :
tiene 4 garras que actúan de forma independiente unas de otra.
Herramientas de torneado
Herramienta de metal duro soldada.
Las herramientas de torneado se
diferencian en dos factores, el material del que están constituidas y el tipo
de operación que realizan. Según el material constituyente, las herramientas
pueden ser de acero rápido, metal duro soldado o plaquitas de metal duro
(widia) intercambiables.
Herramientas para diversos
mecanizados
La tipología de las herramientas de
metal duro está normalizada de acuerdo con el material que se mecanice, puesto
que cada material ofrece unas
resistencias diferentes. El código ISO para herramientas de metal duro se
recoge en la tabla más abajo.
Cuando la herramienta es de acero
rápido o tiene la plaquita de metal duro soldada en el portaherramientas, cada
vez que el filo se desgasta hay que desmontarla y afilarla correctamente con
los ángulos de corte específicos en una afiladora. Esto ralentiza bastante el
trabajo porque la herramienta se tiene que enfriar constantemente y verificar
que el ángulo de incidencia del corte este correcto. Por ello, cuando se
mecanizan piezas en serie lo normal es utilizar portaherramientas con plaquitas
intercambiables, que tienen varias caras de corte de usar y tirar y se
reemplazan de forma muy rápida.
Especificaciones técnicas de los tornos
Principales especificaciones
técnicas de los tornos convencionales:
Capacidad
Altura entre puntos;
distancia entre puntos;
diámetro admitido sobre bancada o
volteo
diámetro admitido sobre escote;
diámetro admitido sobre carro
transversal;
ancho de la bancada;
longitud del escote delante del
plato liso.
Cabezal fijo
Diámetro del agujero del husillo
principal o paso de barra;
nariz del husillo principal;
cono Morse del husillo principal;
gama de velocidades del cabezal
(habitualmente en rpm);
número de velocidades.
Carros
Recorrido del carro transversal;
recorrido del "charriot"
o carro superior;
dimensiones máximas de la
herramienta,
gama de avances longitudinales;
gama de avances transversales.
recorrido del avance automático
(carro longitudinal)
recorrido del avance automático
(carro transversal).
Roscado
Gama de pasos métricos;
gama de pasos Whitworth;
gama de pasos modulares;
gama de pasos Diametral Pitch;
paso del husillo patrón.
Cabezal móvil
El cabezal móvil está compuesto por
dos piezas, que en general son de fundición. Una de ellas, el soporte, se apoya
sobre las guías principales del torno, sobre las que se puede fijar o trasladar
desde el extremo opuesto al cabezal. La otra pieza se ubica sobre la anterior y
tiene un husillo que se acciona con una manivela para el desplazamiento
longitudinal delcontrapunto, encajándolo con la presión adecuada en un agujero
cónico ciego, denominado punto de centrado, practicado sobre el extremo de la
pieza opuesto al cabezal fijo.
Motores
Potencia del motor principal
(habitualmente en kW);
potencia de la motobomba de
refrigerante (en kW).
Holiiis... I love you mi mol
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