Historia de la Máquina-herramienta – 2da parte

El siglo XX, un desarrollo desenfrenado

Existen dos periodos en los que se divide el siglo XX.
El primero que va desde el principio del siglo XX hasta que acaba la Segunda Guerra Mundial y el segundo acaba a finales del siglo.
La primera parte tiene un ritmo muy similar al que tenía en el siglo XIX, con un avance tecnológico muy grande, especialmente en el ámbito de la electrónica y la informática, que revolucionarían la segunda parte del siglo XX.

Hasta que la II Guerra Mundial término

Desde que a finales del siglo XIX apareciera la electricidad como forma de dar movimiento a las máquinas, se siguió utilizando en el siglo XX.
Las máquinas de vapor se quedaron atrás y fueron sustituirás por los motores tanto de corriente alterna como de corriente continua.
En el año 1910 se empieza a utilizar máquinas que permiten una tolerancia de milésimas de metro y se utiliza un mes solamente el aparato de medida de precisión conocido como micrómetro.
Las máquinas herramientas tienden a crecer durante esta parte del siglo gracias a la gran necesidad que tenía las empresas de automoción en crear máquinas más precisas y potentes.
Por esta razón aparecieron máquinas como la punteadora vertical que tenía una mesa con coordenadas polares, con la cual se podían hacer piezas con una presión muy alta.
Debido a que aparecieron nuevas tecnologías, como los rodamientos, cojinetes o los husillos de bolas, hicieron que la producción aumentará considerablemente, especialmente en la industria del automóvil.
Los nuevos descubrimientos y aplicaciones en los materiales, empezaron el año 1927 con la introducción de la Widia por parte de la empresa alemana Krupp en la feria de Leipzig.
Con las mejoras y mayor complejidad de los sistemas de control y movimiento, se empiezan a incorporar los motores eléctricos, controles hidráulicos y otras partes esenciales para que las nuevas máquinas tengan una mayor productividad.
Las unidades autónomas de mecanizado aparecen durante los años 20 y gracias a esto se desarrolla posteriormente la maquina conocida como máquina traje, la cual esta compuesta de varias unidades autónomas mecanizadas que permite realizar trabajos en cadena controladas desde un punto central.

La segunda parte del siglo XX

Los famosos científicos soviéticos Lazarenko desarrollaron y produjeron lo que serían las primeras máquinas de electroerosión que empezarían a producirse en masa en la década de los 50, cuando las compañías estadounidenses empezaron a producirlas.
Esta tecnología tendría un mayor avance en el final de siglo gracias a la introducción de la electroerosión por hilo.
El año 1948 comienza a desarrollarse los primeros controles electrónicos para ser utilizados en la fresadoras.
Tras una investigación que fue realizada por el conocido Instituto tecnológico de Massachusetts, se diseñó un prototipo en el cual una máquina queda programada a través de una cinta perforadora.
A principios de los años 70 empieza a introducirse en la electrónica para la creación de productos electrónicos en masa y con ello empieza a utilizarse el concepto de control numérico que daría paso a la informática.

Gracias al control numérico y a la gran participación que tenía este en la maquinaria, se introduce el concepto conocido como centro de mecanizado, el cual se basaba en una máquina que podía hacer diversas funciones a la vez como la de la fresadora, el taladro, roscadora y otras más .Esto posibilitó también que se crearan talleres metalúrgicos que ofrecen el servicio de mecanizado a terceros.
Esta máquina tiene incorporaría varias herramientas y de esta forma es capaz de colocar la pieza en los diferentes partes para ser trabajador con las diferentes herramientas bajo un control central.
Gracias al cambio de la electrónica a la mecánica, la mayoría de las máquinas son mucho más simples mecánicamente y electrónicamente hablando.
Esto fue gracias a la aparición de la informática, la cual sustituía las partes mecánicas por código informático.
A la hora de unir máquinas con herramientas que permitía la colocación y transporte de las piezas, el proceso de industrialización cambio por completo.
Gracias a la aparición de robots bajo un sistema centralizado permito una mayor flexibilidad y productividad en la creación de cualquier tipo de producto.
El avance industrial no sólo depende del desarrollo que ha tenido la maquinaria, sino que también se debe en gran parte a la creación de nuevos materiales como el desarrollo de resinas de gran dureza o de plásticos flexibles que permiten la creación de una gran cantidad de piezas que hasta momento no se podían realizar.
Los estudios basados en la informática de la maquinaria ha tenido mucha influencia en el rendimiento que tienen las herramientas de corte, ya que estas han mejorado en gran medida gracias a los nuevos descubrimientos en esta área de la tecnología.

História de la máquina herramienta – 1ra parte

Antiguas herramientas

La gran trayectoria que ha recorrido la humanidad, especialmente en temas tecnológicos, está basado principalmente en la utilización de aquellas herramientas que les ayuden en sus tareas.
Las primeras máquinas conocidas fueron los taladros y los tornos, que aunque fueron muy arcaicos cumplían su función utilizando el movimiento manual directamente aplicado a la pieza que se quería trabajar.
La primera máquina herramienta conocida fue el arco del violín, pero su origen no está muy claro.

En el año 1250 la aparición de nuevas tecnologías permitió a los operarios tener sus manos libres para poder trabajar, mientras movían el artilugio gracias al uso de su pie y un pedal.
En el comienzo del siglo XVI, el conocido inventor Leonardo da Vinci diseñó tres máquinas que serían utilizadas para poder acuñar monedas: la prensa, la recortadora y la laminadora.

En los siglos posteriores muchos y invenentores utilizar sus bocetos para desarrollar máquinas.
Casi al mismo tiempo, se descubrió la utilización de un pedal y una piedra para poder conseguir el tan necesario movimiento rotatorio, el cual sería aplicado poco después en las ruedas de afilar y en los tornos.
A estos últimos se le añadiría un volante de inercia para intentar impedir que apareciera el conocido como alto y bajo que tienen los tornos.

Con el paso del tiempo el torno se va perfeccionando poco a poco y en el año 1658 se introduce el mandril y la utilización de piezas de acero.
En el año 1650, el famoso matemático Blaise Pascal, presentó a la comunidad científica el principio de la prensa hidráulica, el cual cien años después sería utilizado para temas industriales como la prensa hidráulica de Bramach en Inglaterra o las famosas máquinas de acuñación de moneda en Francia.
Durante el siglo XVII y el XVIII, las fábricas de relojes ya hacían uso de una roscadora para conseguir una mayor precisión en sus piezas. De entre estas máquinas resalta la roscadora fabricada por Jesé Ramsden en el año 1777.

El agua utilizada para crear movimiento

La rueda hidráulica fue utilizada durante muchos siglos para dar el movimiento necesario a Molinos, fuelles de ferrerías y martillos pilones.
Posteriormente también fue utilizado para poder dar movimiento a los taladrados y a los tornos de los talleres.
Esta fuente de movimiento fue utilizada hasta que apareció de una máquina de vapor que fuera lo suficientemente precisa como para poder ser utilizada en la práctica.

El vapor utilizado como fuente de energía

A principios del siglo XVIII se introduce la máquina de vapor, conocida por todos como una de las mayores causas de la revolución industrial y de la aparición de nuevas máquinas herramienta.
Debido a esto, la rueda hidráulica es desechada y con esto los talleres pueden ubicarse lejos de los cauces de los ríos y sin necesidad de estar al tanto de la climatología o el estado del agua.
El movimiento es trasmitido gracias a la utilización de poleas a todas las partes que componen la máquina, cosa que se empezó a utilizar en las ruedas hidráulicas con anterioridad.
A partir de la utilización de la máquina de vapor, empezaría un proceso de investigación que sigue vigente hoy en día: la creación de máquinas que pueden crear nuevas máquinas.

Máquinas para crear máquinas

Henry Maudslay fue uno de los mayores fabricantes de máquinas herramientas de lel mundo.
Gracias a su participación, se introducción una gran cantidad de medidas que garantizaban una mayor precisión y robustez en la maquinaria.
Al utilizar cosas como las bancas metálicas o el uso de placas guías hacía que sus máquinas fueran mucho más precisas cada vez.

La precisión de las máquinas

Para saber la precisión que tiene una máquina herramienta en un trabajo en particular hay que utilizar la herramienta adecuada para hacer la medida de esta.
Por ello gracias al gran paso que dio Maudslay en el año 1805, se introdujo un aparato de medición conocido como el micro metro, el cual podía hacer mediciones que llegaban hasta la milésima de pulgada, algo completamente desconocido hasta el momento.

Siglo XIX: El siglo industrial. Proliferación de variedad de máquinas

Hombres Trabajando – Cortesía Gemawla de Flickr

Ya entrados en el siglo XIX, las máquinas herramientas tuvieron un gran desarrollo gracias a las grandes aplicaciones que Maudslay puso en circulación y que supusieron el comienzo de la aparición de una gran variedad de máquinas herramientas que se basaban según la necesidad de una actividad en particular.
Por ejemplo, para aquellos que necesitaba planear planchas de hierro, se diseñó una máquina capaz de hacerlo, la conocida como cepillo puente, por el gran inventor Richard Roberts.
También se construyeron otras herramientas como la limadora por parte de James Nasmyth o la prensa de acuñación de monedas por parte del alemán Dietrich Uhlhöm.
En la segunda parte del siglo XIX se empezo a perfeccionar las prensas gracias a la aparición de la prensa de fricción, inventada por el ingeniero francés Cheret y poco después la prensa excéntrica.
Durante la guerra de independencia de Estados Unidos, aparece por primera vez la máquina de prensado debido a la necesidad imperiosa de producir una gran cantidad de armamento para la tierra.
Por esta razón, en el año 1818, Ely Whitney fabrico lo que se conocería como la primera fresadora y que posteriormente tendría arreglos por parte de el ingeniero Howe, el cual le implementaría un sistema de tres ejes para mejorar el movimiento.
En el año 1862, J. R. Brown diseña el divisor, cual es considerado como un gran avance en las máquinas herramienta.
El máximo desarrollo que tuvo la fresadora apareció en el año 1874 debido a que la casa Cincinnatti construyó la fresadora universal, que tendría un carnero cilíndrico que podía ser desplegado de forma axial.
Antes de la aparición del control numérico y de la automatización, hubo un gran paso con la introducción del cabezal giratorio, el cual permitía que el operario pudiera trabajar desde cualquier ángulo posible.
El torno paralelo, creado por este ingeniero ha estado vigente hasta el día de hoy y sólo tuvo una pequeña mejora, la conocida como caja Norton en el año 1890.
En el año 1854 y cuatro se introdujeron en los tornos las torretas revólver, pasándose a llamar entonces los tornos revólver, los cuales permitían al operario realizar varias operaciones con una pieza amarrada.
Los tornos automáticos aparecieron el año 1898 y que remediar la producción en masa de piezas pequeñas.
La gran industrialización y producción de maquinas herramientas de los estadounidenses sobrepaso por primera vez a los ingleses en el inicio del siglo XX.

El progreso en las herramientas de corte

Las mejoras que tienen las herramientas va codo con codo con la propia maquinaria, por lo que el año 1865 aparecen las primeras herramientas de acero aleado, las cuales ofrecían una mayor capacidad de mecanización y en el año 1843 se empezarían a utilizar las muelas hechas a base de esmeril, el cual permitía dejar atrás la ya obsoleta piedra basada en arenisca.
Cuando Taylor y White descubrieron el acero rápido el año 1898, se incrementó enormemente la velocidad con la que realizaban los cortes y la capacidad de eliminar la viruta.
Las rectificadoras aparecieron tras la fabricación de muelas. Éstas podían ser tanto rectificadoras de superficie plana como rectificadoras cilíndricas.
En el año 1891, gracias al descubrimiento del carburo de silicio, se pudieron crear máquinas que tuvieran una gran velocidad de corte y con una mayor potencia y precisión que la industria del automóvil necesitaba en el momento.

El siglo XIX es considerado como el siglo del desarrollo industrial.
Continuará en la 2da parte… o puede conocer más mirando este video:

Fluidos de corte en máquinas herramientas

Los elementos y fluidos de corte que se suelen aplicar a las máquinas herramienta son de una vital importancia para realizar un buen proceso. La calidad que tienen los elementos de construcción así como las diferentes partes de la máquina son unos puntos muy importantes para el buen funcionamiento de la máquina y su vida útil.

Lubricante de mecanizado, foto cortesía de Tmaull en Flickr

De los puntos más importantes a tener en cuenta durante el proceso es el tener una buena refrigeración. Para esta tarea es necesario la utilización de un mecanismo que pueda refrigerar todo el área donde haya frición. Normalmente se utiliza un fluido de lubricación especialmente forumulado para el corte, el cual es mezclado con agua y aceite en proporciones de 1 en 10 (agujereado, aceros inoxidables) a 1 en 30 (rectificado), siendo la proporción de 1 en 20 la más común para procesos de mecanizado cnc y/o torneado.

Clases de máquinas herramientas

Según el modo con el que trabajan las máquinas herramientas estás pueden ser clasificadas:

• Prensas: utilizan el prensado y el corte para darle forma a la pieza.
• De desbaste: van arrancando virutas hasta darle la forma deseada a la pieza.
• Especiales, haciendo uso de diferentes técnicas como el laser o el ultrasonido, dan forma a la pieza.

Mire este video para tener una idea fundamental sobre el mecanizado:

Maquinas convencionales

Dentro de la categoría de máquinas convencionales podemos encontrar este tipo de máquinas básicas:

• El Torno: es la máquina herramienta con mayor antigüedad conocida y la cual funciona arrancando partes de material. La pieza que corta gira constantemente y el operario acerca la pieza que quiere desgastar para que la máquina vaya cortando poco a poco hasta darle la forma que se desea a la pieza. Existen varias clases de tornos: los convencionales tornos paralelos, los que utilizan control numérico para ser manejados de forma automática, los que tienen levas en su equipamiento o los tornos revólver que utilizan una torreta giratoria en el cual se encuentran las herramientas que el operario necesita utilizar durante el moldeado de una pieza y de esta forma no tener que estar moviéndose por todo el taller para encontrar sus herramientas.
• El taladro: están diseñados para perforar materiales y que junto a los anteriormente mencionados tornos son las herramientas más antiguas. El funcionamiento de esta máquina se realiza gracias a un continuo giro de la herramienta sobre una pieza inmóvil anclada a la prensa. La broca es normalmente la pieza que se utiliza para crear el agujero en el material que se quiere perforar. Debido a que la broca se puede cambiar, esta máquina y puede ser utilizada para escariar o avellanar.Las punteadora es un clase especial de taladros que tiene unas muelas muy pequeñas fabricadas en esmeril. Éstas son utilizadas en aquellos casos que se necesita tener una gran precisión y velocidad.
• La fresadora: esta máquina está dedicada a poder hacer superficies lisas o que tenga la forma que el operador desea. Mientras la fresadora gira, la otra pieza está completamente inmóvil en una bancada móvil. El elemento que alisará superficie es conocido como fresa y que tiene diferentes filos según la finalidad que se le quiere dar a la pieza. Mientras la pieza a tratar está completamente fijada la fresa puede tomar tres direcciones según el eje que se utilice. Con el uso de diferentes accesorios de esta maquina, como el divisor, el operador puede llevar a cabo diferentes tareas muy distintas. Una versión más moderna, que incorpora tecnología de control numérico es el Centro de Mecanizado CNC, más referencia aquí.
• La pulidora: hace uso de un disco abrasivo que le permite eliminar poco a poco el material de la pieza que quiera moldear. Esta máquina sólo se utilizaba para poder dar acabados de gran precisión y que no precise dar ningún tipo de presión mecánica a la pieza que se quiere tratar.

Maquinas de vaivén

• La limadora: esta máquina es utilizada para poder conseguir superficies que sean lisas. Mientras la pieza parece inmóvil, la limadora, gracias a su movimiento de vaivén va eliminando poco a poco la pieza que el operador trabaja.
• La acepilladora: encontraste con la perfiladora, en esta máquina la pieza es la que se va moviendo durante todo el trabajo. Esta máquina permite dar una superficie lisa a la pieza y que tiene muchos complementos para los diferentes tipos de trabajo.
• La Sierra: existen una gran variedad tipos de máquinas, ya sean de giro, de banda o incluso circulares. La hoja de corte es la que está en movimiento durante todo el trabajo mientras la pieza se va acercando poco a poco a esta para cortarla.

Las prensas

Éstas máquinas no arrancan viruta sino que dan forma a la pieza gracias al uso de cizallas y golpes. Hacen uso de troqueles y matrices para poder dar la forma que se quiere a una pieza. Los operarios de estas máquinas tienen un alto índice de riesgos laborales.

Maquinas no convencionales

• Electroerosión: este tipo de máquinas utilizan chispas eléctricas para poder gastar el material que quieren moldear. Existen dos clases de máquinas basadas en la Electroerosión: las que utilizan electrodos y las que usan el hilo que necesitan de un hilo conductor para poder funcionar, ya que estas causan chispas que van desgastando poco a poco el material y cortándolo en caso de que sea necesario. Ambas clases, necesitan del uso de un líquido que no sea conductor donde se sumerja la pieza que se quiera moldear.
• Arco de plasma: con la utilización de un gas que está a una alta presión y temperatura se procede a eliminar aquella parte del material que no se quiere o que se necesita moldear a conciencia.
• Láser: se utiliza un rayo láser de alta potencia para realizar un corte en el material. Normalmente se utiliza para procesos que requieran una alta presición.
• Ultrasónico: se hace vibrar a una velocidad ultrasónica el material a tratar, que combinándolo con un producto abrasivo se va moldeando la pieza según las características que uno quiera. Éste tipo de máquina es utilizado normalmente para aquellos materiales que son demasiado duros como los diamantes o el vidrio.

Para más información puede visitar esta página web.

¿Que es una máquina herramienta?

La máquina herramienta es un aparato (léase máquina) que es utilizado como herramienta, para poder moldear o dar forma a piezas que son sólidas, normalmente hechas de metal.

Cuando se usa el término máquina herramienta, se especifica que la herramienta en uso utiliza como fuente de energía una que no sea la realizada por un humano, aunque algunas de  éstas pueden utilizar el esfuerzo humano como fuente de energía.

La característica principal de esta máquina es la falta de movilidad que tiene, debido a que suelen ser estacionarias. Para moldear una pieza de metal se va eliminando parte del material poco a poco, haciendo uso de técnicas de estampado, arranque de viruta o gracias a un continuo corte del material.

Antiguo cepillo en el museo de la máquina herramienta. Foto de Jesuswla1 en Flickr.

Los historiadores concuerdan en que estas máquinas aparecieron en el momento en que la mano de obra humana fue reemplazada por las máquinas herramienta. Un ejemplo de esto es la construcción del primer torno en el año 1751 por el inventor Jacques de Vaucanson, el cual introdujo un instrumento que ayudaba a cortar piezas sin necesidad del trabajo manual.

Cualquier máquina herramienta puede hacer uso de diversas fuentes de energía. Aunque la energía producida por animales o por el humano puede ser usada, normalmente la energía es conseguida a través del uso de diversas ruedas hidráulicas. Pero las verdaderas máquinas herramienta aparecieron con la introducción del la máquina de vapor, ya que este fue el inicio de la revolución industrial y posteriormente la aparición de la energía eléctrica.

Tanto de forma manual como con control automático, las máquinas herramientas pueden ser controladas por un operario. Las primeras máquinas herramienta que aparecieron hacían uso de diferentes volantes y engranajes para poder estar estabilizar el movimiento de las piezas. Tras la Segunda Guerra Mundial, empezaron a desarrollarse aquellas máquinas herramientas que utilizaban un control numérico. Este tipo de máquinas hacían uso de una cinta de papel o de una tarjeta que tenía unos agujeros perforados, los cuales indicaba a la máquina del movimiento que debía hacer. Éstas máquinas se conocía normalmente como máquinas de control numérico por computación, ya que estas podían seguir unos protocolos que permitían la creación de piezas con mayor complejidad.

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