Torno

Torno  - una máquina para cortar ( torneado ) piezas de trabajo hechas de metales , madera y otros materiales en forma de cuerpos de revolución. En tornos, realizan torneado de desbaste y acabado de superficies cilíndricas, cónicas y perfiladas, roscado , recorte y procesamiento final, taladrado , avellanado y escariado de agujeros, etc. La pieza de trabajo recibe rotación del husillo , el cortador  , la herramienta de corte, se mueve a lo largo. con la corredera del calibrador desde el eje impulsor o tornillo de avance, que recibe rotación desde el mecanismo de alimentación.

Una parte importante del parque de máquinas se compone de máquinas del grupo de torneado. Incluye, según la clasificación del Instituto de Investigación Experimental de Máquinas-Herramienta para corte de metales, nueve tipos de máquinas-herramienta que difieren en propósito, disposición de diseño, grado de automatización y otras características.

El uso de dispositivos especiales adicionales en las máquinas (para rectificar , fresar , taladrar orificios radiales y otros tipos de procesamiento) amplía significativamente las capacidades tecnológicas del equipo .

Los tornos, las máquinas semiautomáticas y las máquinas automáticas, según la ubicación del husillo , que llevan un dispositivo para colocar la pieza de trabajo , se dividen en horizontales y verticales. Las máquinas verticales están diseñadas principalmente para procesar piezas de masa significativa, gran diámetro y longitud relativamente pequeña.

Los tornos más comunes en la época soviética son 1K62 y 16K20 .

Historial de creación

El torno es una herramienta antigua. La evidencia más antigua de un torno se remonta al antiguo Egipto alrededor del año 1300 a. C. [1] . También hay poca evidencia de su existencia en la civilización micénica que data del siglo XVIII o XIV a. mi. [2] .

En el siglo VI a. C. se descubrieron pruebas claras de artefactos mecanizados: fragmentos de un cuenco de madera en una tumba etrusca en el norte de Italia y dos platos planos de madera con bordes mecanizados decorativos en la Turquía moderna [3] .

Durante el período de los estados en guerra en China, alrededor del 400 a. e., los antiguos chinos usaban tornos para afilar herramientas y armas a escala industrial [4] .

La primera pintura conocida que muestra un torno data del siglo III a. C. en el antiguo Egipto [5] .

El torno fue muy importante para la revolución industrial. Se la conoce como la "madre de las máquinas herramienta" ya que fue la primera máquina herramienta que dio lugar a la invención de otras máquinas herramienta [6] .

En 1717, Andrei Konstantinovich Nartov , “el tornero de la corte de Su Majestad el Emperador de Pedro el Grande”, inventó por primera vez un torno de corte de tornillos con un calibrador mecanizado y un juego de ruedas dentadas intercambiables [7] . En los tornos de esa época, el cortador se sujetaba en un soporte especial, que se movía manualmente, presionando contra la pieza de trabajo. La calidad dependía solo de la precisión de las manos del maestro, especialmente porque en ese momento ya se usaban tornos para procesar metal, no productos de madera. Solo un artesano muy hábil podría cortar roscas en pernos, aplicar patrones complejos a una pieza de trabajo, hacer engranajes con dientes finos. En su máquina, Nartov no solo arregló el cortador, sino que también aplicó el siguiente esquema: el dedo copiador y el calibrador se pusieron en movimiento con un tornillo de avance, pero con diferentes pasos de corte debajo del cortador y debajo de la copiadora. Por lo tanto, se aseguró el movimiento automático del calibrador a lo largo del eje de la pieza de trabajo que se estaba procesando. La máquina hizo posible moler los patrones más complejos en casi cualquier superficie. Paradójicamente, a pesar de todas las mejoras posteriores del calibrador mecanizado inventado por Nartov, el principio de su funcionamiento sigue siendo el mismo en nuestro tiempo [8] . Los primeros tornos de Nartov se conservan en la colección del Hermitage como obras maestras del arte de la ingeniería del siglo XVIII [9] .

El primer torno totalmente metálico completamente documentado fue inventado por Jacques de Vaucanson alrededor de 1751. Fue descrito en la Enciclopedia.

Uno de los primeros tornos importantes en Gran Bretaña fue la máquina perforadora horizontal que se instaló en 1772 en el Royal Arsenal de . Fue tirado por caballos y permitió producir cañones mucho más precisos y potentes, que se utilizaron con éxito en la Guerra de Independencia de los Estados Unidos a fines del siglo XVIII. Una de las características clave de esta máquina era que la pieza de trabajo giraba en lugar de la herramienta, lo que la convertía técnicamente en un torno. Henry Maudslay, quien más tarde mejoró muchos tornos, trabajó en el Royal Arsenal desde 1783 [10] . Una descripción detallada del torno de Vaucanson se publicó décadas antes de que Maudslay perfeccionara su versión. Es probable que Maudsley desconociera el trabajo de Vaucanson, ya que sus primeras versiones del tope deslizante tenían muchos errores que no se encontraron en el torno de Vaucanson.

Durante la Revolución Industrial, la potencia mecanizada generada por ruedas hidráulicas o máquinas de vapor se transfirió al torno a través de un eje lineal, lo que permitió un trabajo más rápido y sencillo. Los tornos metalúrgicos se han convertido en máquinas más pesadas con piezas más gruesas y rígidas. Entre finales del siglo XIX y mediados del XX, los motores eléctricos individuales en cada torno reemplazaron al eje lineal como fuente de energía. A partir de la década de 1950, los servomecanismos se utilizaron para controlar tornos y otras máquinas herramienta mediante control numérico, que a menudo se combinaba con computadoras para crear control numérico (CNC). Hoy en día, los tornos manuales y CNC coexisten en la industria manufacturera.

Tipos de tornos

Varias formas de tornos están disponibles en diferentes formatos y especificaciones. Hay tornos para trabajar la madera, máquinas para trabajar metales y máquinas utilizadas para el torneado decorativo, el trabajo del vidrio y el corte de diamantes. Hay tornos livianos que son útiles para trabajos suaves, como en cuartos de herramientas pequeños, o para aplicaciones prácticas o demostraciones. Hay tornos potentes que se utilizan para la producción en masa en centrales eléctricas, fábricas de acero y papel, industrias de construcción naval y automotriz, minería, industrias textiles.

Torno de corte de tornillos

El torno de corte de tornillos está diseñado para realizar una variedad de operaciones de torneado en metales ferrosos y no ferrosos , incluido el torneado de conos, el corte de roscas métricas, modulares, en pulgadas y de paso . Es la más famosa y clásica entre todas las máquinas herramienta.

Los tornos de corte con tornillo son las máquinas más versátiles del grupo de torneado y se utilizan principalmente en la producción de una sola pieza y en pequeña escala. El diseño estructural de las máquinas es casi el mismo. Los nodos principales de la máquina 16K20 tomados como ejemplo son:

La pinza consta de una corredera inferior (carro) que se mueve a lo largo de las guías del cuadro. A lo largo de las guías del carro inferior, el carro transversal se mueve en la dirección perpendicular a la línea central, en la que se encuentra el carro de corte con los portaherramientas. El carro de corte está montado en una mesa giratoria que se puede colocar en ángulo con respecto a la línea central de la máquina.

Los principales parámetros de las máquinas son el mayor diámetro de la pieza sobre la bancada y la mayor distancia entre centros. Una dimensión importante de la máquina es también el mayor diámetro de la pieza procesada sobre el carro transversal del calibre.

La precisión de los tornos de corte por tornillo

Los tornos de corte de tornillos se dividen en cinco clases según la precisión:

elevado - P
normal - H
alto - B
precisión especialmente alta - A
procesamiento especialmente preciso - C

Torneado y rotativo

La característica principal de la máquina de carrusel es la disposición vertical del eje de rotación. Estas máquinas están diseñadas para cualquier torneado (torneado y mandrinado de superficies cilíndricas y cónicas, recorte de extremos, corte de ranuras, roscado con fresa) de piezas de grandes dimensiones. Al equipar la máquina con dispositivos adicionales, pueden afilar superficies con forma en una copiadora. Al instalar accesorios en un carrusel, se pueden realizar fresados ​​y esmerilados.

La unidad principal es una mesa con una placa frontal en la que se fija la pieza de trabajo. Un travesaño se mueve a lo largo de dos bastidores conectados por un portal (análogo de guías). Hay dos calibradores en la poligonal. El calibrador derecho es giratorio. Consiste en un carro longitudinal y una corredera que se mueve verticalmente. La torreta se encuentra en el control deslizante. Los soportes con herramientas se instalan en los orificios de la torreta. La torreta se usa para cortar extremos al perforar agujeros, a veces para procesar superficies externas. El segundo calibre se llama calibre aburrido. Consiste en un carro longitudinal, en el que se monta una parte giratoria, en la que hay una corredera, en la que se monta el portaherramientas. La barra de mandrinar se utiliza para taladrar orificios, ranurar interiores y mecanizar cónicos. En el lado derecho hay una pinza lateral. Consta de un carro longitudinal, una corredera y un portaherramientas y está diseñado para el procesamiento de superficies externas.

El tamaño característico de las máquinas rotativas es el diámetro de la placa frontal. Dependiendo de este tamaño, existen máquinas de una columna (con un diámetro de placa frontal ≤ 2000 mm) y de dos columnas (con un diámetro superior a 2000 mm).

Movimientos de la máquina:

Máquina frontal (de torneado frontal)

Una máquina con una bancada relativamente corta y un eje de rotación alto (por ejemplo, 1A693), diseñada para tornear piezas cortas de gran diámetro, principalmente desde el extremo ("en la frente"). A menudo no tienen contrapunto. Debido a la gran cantidad de espacio y la rotación horizontal del husillo, los tornos son adecuados para procesar piezas de varias toneladas de longitud corta. Sin embargo, debido a las graves cargas sobre el grupo de husillos y la dificultad para montar piezas de trabajo, las máquinas frontales a menudo se reemplazan en la producción con máquinas rotativas.

Torno de torreta

El torno de torreta se utiliza para procesar piezas de trabajo o partes de una barra calibrada.

En la máquina se realizan los siguientes tipos de torneado: torneado, mandrinado , taladrado , avellanado , escariado , torneado perfilado , roscado con machos de roscar , matrices y fresas es realizado por un robot.

Torneado longitudinal automático

Los tornos longitudinales automáticos se utilizan en la fabricación de pequeñas piezas en serie a partir de barras calibradas estiradas en frío , perfiles perfilados y bobinas de alambre .

La máquina puede realizar torneado de diversos materiales, desde cobre hasta aceros aleados .

Los tornos longitudinales automáticos se utilizan principalmente en la producción a gran escala y en masa, pero también se pueden utilizar en la producción en serie en el diseño y fabricación de los equipos necesarios para la producción de grupos especiales de piezas con el máximo uso posible del mismo conjunto de levas , pinzas de sujeción y alimentación , soportes y herramientas.

El dispositivo de un torno automático con un cabezal de husillo fijo es el siguiente. El cabezal del husillo se fija en el plano superior del marco . En su plano frontal hay una placa para instalar dispositivos especiales. En el plano trasero del cabezal hay un tope de giro, y en la parte superior, una pinza vertical . En el plano superior de la cama también hay accionamientos para dispositivos, un accionamiento de husillo o torreta y accionamientos para calibres transversales. En lugar de un mandril de torno , una máquina de torneado longitudinal utiliza un mandril de pinza . Esta decisión se debe al pequeño tamaño de la pieza de trabajo. Al mismo tiempo, se utilizan pinzas especiales para tornos longitudinales .

Un torno automático con un cabezal móvil se denomina torno automático "tipo suizo".

La máquina se controla a través de un sistema de levas y árboles de levas montados en el bastidor de la máquina. También es posible instalar sistemas CNC con accionamientos de avance y herramientas accionadas.

Hay máquinas monohusillo y giratorias de torneado longitudinal. A diferencia de las máquinas de un solo husillo, las máquinas de torreta pueden realizar simultáneamente varias operaciones de torneado diferentes para varias piezas fijadas en el husillo de la torreta de la máquina.

Torno automático multihusillos

Las máquinas automáticas están diseñadas para tornear piezas complejas y precisas a partir de barras redondas, hexagonales y cuadradas calibradas estiradas en frío o de tubos en producción en serie.

Se pueden utilizar para: torneado de desbaste, acabado y perfilado, recorte, taladrado, taladrado, avellanado, escariado, roscado, corte, laminado de roscas .

La potencia de accionamiento suficiente y la rigidez estructural garantizan una alta productividad. Algunos modelos pueden realizar simultáneamente más de una operación, lo que aumenta considerablemente la productividad de dichas máquinas.

Centro de mecanizado de torneado y fresado

El centro de mecanizado combina las funciones de las máquinas de torneado y fresado . Aunque el fresado y el taladrado se pueden realizar en máquinas de torreta con una torreta motorizada, las capacidades de dichas máquinas están significativamente limitadas por la movilidad de la torreta. Para resolver este problema, los centros de mecanizado tienen un cabezal de fresado para un cono HSK o Capto (con menos frecuencia un cono estándar ISO o BT).Los conos HSK y Capto le permiten instalar una herramienta de torneado directamente en el cabezal de fresado, lo que le permite realizar una operación de torneado. En este caso, puede utilizar cortadores con vástago cuadrado, sujetados en un mandril de transición especial (más utilizados en husillos HSK), o cortadores con vástago especial (típicos para husillos Capto).

Por lo tanto, el mismo husillo del cabezal de fresado se utiliza tanto para herramientas rotativas como estáticas.

El cambio de herramienta se realiza mediante un cambiador automático de herramientas. En los centros de mecanizado se utilizan herramientas con insertos de carburo reemplazables o de una sola pieza. La herramienta de soldadura generalmente no se usa.

La máquina también puede tener una torreta, pero esta disposición rara vez se usa.

Los centros de mecanizado están diseñados principalmente para el procesamiento de piezas complejas que requieren operaciones de torneado y fresado, como los cigüeñales .

Máquinas CNC

El desarrollo de la tecnología informática ha llevado a la creación de máquinas herramienta con control por programa. En la URSS, se produjo una gran cantidad de tipos de máquinas herramienta CNC: 16K20 ("Proletario rojo", Moscú), 16B16 (Kuibyshev), LA155 (Leningrado), etc. Las máquinas CNC ocuparon un nicho entre las máquinas universales y agregadas en el producción de una amplia gama de productos (proporcionados por los programas de procesamiento de la biblioteca) en lotes relativamente pequeños (decenas y cientos de piezas). El corto tiempo de cambio y la alta repetibilidad del mecanizado en máquinas CNC hicieron posible aumentar drásticamente el rendimiento de piezas buenas durante el procesamiento multioperacional. Los sistemas CNC básicos en la URSS eran NTs-31 y 2P22 (grupo de torneado) y 2S42 y 2P32 (grupo de fresado).

Hoy en día, los principales fabricantes de máquinas CNC son China, Taiwán, EE. UU., España, Italia, Japón y Alemania.

Véase también

Notas

  1. ↑ ¿Qué es una máquina de torno?  Historia , Partes y Operación . Ingeniería Brighthub . Consultado el 26 de marzo de 2018. Archivado desde el original el 17 de mayo de 2021.
  2. ↑ Clifford, Brian Una breve historia del torneado  de madera . El taller del tornero . Gremio de torneros de Ontario. — “La primera evidencia del torno en sí proviene del siglo III a. C., pero se sabe que estuvo en uso mucho antes. Se encontró un plato plano de madera que se encontraba sobre patas de madera en una tumba de pozo en Micenas que data del 1100 al 1400 a. C. ... [evidencia del artefacto] sugiere que podría haber sido girado en un mandril sostenido entre centros en un torno. En contra de esta opinión, debe oponerse el hecho de que no hay señales de ranuras torneadas en la pieza". Consultado el 24 de julio de 2018. Archivado desde el original el 12 de noviembre de 2020.
  3. ↑ Clifford, Brian Una breve historia del torneado  de madera . El taller del tornero . Gremio de torneros de Ontario. — "La pieza más antigua de ese [norte de Italia] se encontró en un sitio conocido como la "Tumba del Guerrero" en Corneto. Se trata de un fragmento de un cuenco de madera, fechado alrededor del 700 a. C., que muestra "evidencia clara de redondeo y pulido en su superficie exterior y de torneado hueco..." (Woodbury) En este sitio se encontraron otras vasijas torneadas etruscas. ... Las excavaciones de una tumba en un montículo en Asia Menor (ahora Turquía) revelaron dos platos planos de madera con bordes torneados decorativos. Estos han sido fechados a partir del siglo VII a. C.". Consultado el 24 de julio de 2018. Archivado desde el original el 12 de noviembre de 2020.
  4. ↑ Ejército Fantasma del Emperador (documental). PBS. Hora desde el inicio de la fuente: 26:00. Archivado el 15 de enero de 2016 en Wayback Machine .
  5. ↑ Clifford, Brian Una breve historia del torneado  de madera . El taller del tornero . Gremio de torneros de Ontario. — “La información más antigua sobre el torno data del siglo III a. Esta es una talla en bajorrelieve en la pared de la tumba de un egipcio llamado Petrosiris". Consultado el 24 de julio de 2018. Archivado desde el original el 12 de noviembre de 2020.
  6. ↑ Murthy, S. Trymbaka. Libro de texto de Elementos de Ingeniería Mecánica  (Inglés) . — ISBN 978-9380578576 .
  7. ↑ Nartov Andrey Konstantinovich 1693 - 1756: una breve biografía, años de vida, actividades . histrf.ru. Consultado el 26 de enero de 2019. Archivado desde el original el 26 de enero de 2019.
  8. ↑ Precisión  inimitable // rusplt.ru . Archivado desde el original el 18 de octubre de 2018.
  9. ↑ Andrey Konstantinovich Nartov - Inventos e inventores de Rusia . www.inventor.perm.ru Consultado el 26 de enero de 2019. Archivado desde el original el 12 de enero de 2019.
  10. ↑ Tomiyama, Testuo Development of Production Technology and Machine Tool (notas de presentación). Páginas 18-21  (inglés) (PDF). OpenCourseWare: TUDelft . TUDelft (16 de febrero de 2016). - "1770 Jan Verbruggen escapó a Inglaterra con su hijo Pieter Verbruggen (1734-1786) y se convirtió en el maestro fundador en Woolwich Arsenal". Consultado el 24 de julio de 2018. Archivado desde el original el 25 de julio de 2018. 02. Ontwikkeling Fabricagetechnologie [Conferencia]. Delft, Países Bajos: TUDelft. Archivado el 7 de junio de 2019 en Wayback Machine .

Enlaces

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