Torno

El torno es una herramienta muy versátil que se utiliza en la industria metalúrgica para el mecanizado de metales.

Estas máquinas están diseñadas para mecanizar, roscar, cortar, planear, agujerear, cilindrar, desbastar y ranurar, así como lijar y pulir piezas de forma geométrica.

Los materiales con los que se pueden mecanizar piezas en los tornos son muy diversos. Van desde los de más dureza como el acero o el hierro de fundición, hasta los más blandos como el bronce o el latón. Además también se pueden mecanizar diferentes tipos de plásticos, como pueden ser el nylon o el delrin entre otros.

Tipos de Tornos

Torno Paralelo

El torno paralelo es una máquina herramienta que  permite transformar un sólido cualquiera en una pieza o cuerpo bien definido en cuanto a su forma y dimensiones. Para ello, hace girar dicho sólido alrededor del eje de simetría de la forma buscada y arranca material en forma de viruta y periféricamente.

Consiste en un cabezal, dentro del cual gira el husillo, y dos grúas longitudinales y paralelas entre si y respecto del husillo. Sobre la extremidad del husillo (cuello) va montado el plato universal, el plato de tres garras o el punto que sirven para centrar la pieza que se desea mecanizar y comunicarle el movimiento de giro que le procura el motor eléctrico a través del cambio de velocidades.

Sobre las guías puede desplazarse el cabezal móvil, el eje del cual coincide con el del cabezal fijo y en cuyo interior puede desplazarse una barra provista en su extremo de un alojamiento en el que puede ser encajado un contrapunto (para el torneado entre puntos) o una broca (para mecanizar agujeros centrales).

Entre el cabezal fijo y el móvil se desplaza, a lo largo de las guías, el carro portaherramientas; bien sea manualmente, por medio de un volante que hace girar el piñón que engrana a la cremallera fija situada a lo largo de la bancada, o bien por medio del movimiento de avance que comunica el giro de la barra de cilindrar o el de la barra o husillo de roscar, ambas movidas por el motor a través de la caja de avances o la de roscado.

Sobre el carro y transversalmente a las guías puede moverse la torreta portaherramientas, guiada a su vez por unas cortas guías e impulsada manualmente, a través de un volante y un husillo roscado, o mecánicamente, gracias al
movimiento de avance que le comunica la barra de cilindrar.

Pueden realizar todo tipo de tareas propias del torneado (por ejemplo taladrado, cilindrado, mandrinado, refrentado, roscado, conos, ranurado, escariado, moleteado, etc.)
mediante diferentes tipos de herramientas y útiles que, de forma intercambiables y con formas variadas, se le pueden ir acoplando. Algunas de las funciones del operario son: eliminación de virutas que se enrollan alrededor de la pieza, control de las dimensiones obtenidas y vigilancia del mecanizado (final de la pasada de mecanizado, desarme de la pieza, etc.).

Algunas de las funciones del operario son: eliminación de virutas que se enrollan
alrededor de la pieza, control de las dimensiones obtenidas y vigilancia del mecanizado
(final de la pasada de mecanizado, desarme de la pieza, etc.).

Elementos principales de un torno paralelo

• Bancada: pieza sobre la que se apoyan todos los elementos de la máquina y sobre la que desliza el carro, el contrapunto y las lunetas, gracias a unas guías rectilíneas, planas o prismáticas.
• Cabezal fijo (plato): zona donde se localizan todas las trasmisiones, engranajes y árboles nervados con los que se consigue distintas gamas de velocidades que se trasmiten al plato, que es una pieza cilíndrica giratoria sobre la que se sujeta mediante garras la pieza a trabajar. También en el cabezal se localiza la caja de pasos y avances gracias a la cual se pueden realizar roscas en las piezas a trabajar.
• Cabezal móvil (contrapunto): pieza localizada en el lado opuesto del cabezal y que se utiliza para sujetar mejor la pieza cuando se tornea entre puntos, en este caso alberga lo que se denomina como contrapunto. También se utiliza para contener una broca o escariador cuando se desea taladrar y afinar agujeros. Normalmente es manual pero en tornos grandes suele estar motorizado.
• Carro (torreta): Elemento sobre el que se fijan las herramientas que se van utilizar para mecanizar la pieza y que desliza a lo largo de la bancada. Puede ser manual o estar motorizado. Además de desplazarse longitudinalmente se desplaza en los otros dos ejes.
• Lunetas: se utilizan para soportar piezas largas

video explicativo de las partes de un torno paralelo

Torno de bancada horizontal

Torno copiador

Es una máquina de mecanizado, es un tipo de torno que, mediante el uso de un dispositivo hidráulico y electrónico, permite el torneado de piezas hasta alcanzar una réplica de éstas. Esto se logra mediante la utilización de una plantilla que facilita el torneado de la pieza de acuerdo a sus propias características. Este torno esta pensado para piezas en serie.

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. Está 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.

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.

Video trabajando con un torno revolver

Son tornos dirigidos por control numérico por computadora. Está indicado para grandes series de piezas sencillas y piezas unitarias.

Desde el inicio de la Revolución Industrial el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado y continúa siendo indispensable en todos los talleres y fábricas del sector del metal.

Se denomina torno CNC o torno de control numérico a una máquina-herramienta diseñada para la fabricación de piezas de forma totalmente automática. Para ello, estos tornos llevan instalado un software que permite su control, automatizando el proceso.

Este software es conocido como CNC o control numérico por computadora. Está basado en el posicionamiento sobre los ejes X, Y, Z. Gracias a lo cual una misma pieza se puede taladrar, roscar, fresar, desbastar… en todos sus planos de forma totalmente automática.

El diseño de un torno CNC es muy diferente al del torno convencional, aunque su trabajo básico sea el mismo. Un torno CNC es una máquina-herramienta compleja y precisa que permite realizar trabajos en forma de producción seriada. El diseño también dependerá principalmente del tipo de trabajo al que lo vayamos a usar ya que podemos utilizar otros accesorios como herramientas motorizadas o alimentador de barras.

Para realizar los mismos trabajos en tornos convencionales, sería necesario el uso de varios modelos diferentes (paralelo, copiador, revólver) por esa razón, los tronos CNC tienen importantes ventajas sobre los convencionales:

• Ofrecen una mayor precisión en el proceso de mecanizado.
• Permiten mecanizar piezas complejas con precisión y en tiempos reducidos.
• Permiten realizar diferentes mecanizados gracias al cambio automático de herramientas.
• Es posible mecanizar piezas diferentes cambiando la programación.

Asimismo, los tornos CNC permiten ajustar el trabajo de las herramientas cambiando su modo de funcionar para adaptarlo al trabajo que se tiene que realizar, el tipo de material o la precisión del acabado final:

• Ajuste de la velocidad de corte. Esto permite mejorar los tiempos de realización del trabajo y adaptarse al tipo de material que se tiene que mecanizar.
• Ajuste de la velocidad de rotación de la pieza. Consiguiendo las mismas ventajas que en el punto anterior.
•  Avance o velocidad de penetración de la herramienta. Es un cálculo delicado pero ajustable en la precisión del corte. Se calcula en mm/rev, es decir, se determina el avance necesario en cada pasada.
• Profundidad de pasada. Es la penetración máxima que la herramienta debe realizar sobre la pieza. Es una característica del diseño de la pieza y está limitada por el tamaño de la herramienta o la potencia del torno.

El torno CNC está pensado para trabajos de fabricación de piezas en serie o de grandes tiradas. Para trabajos sencillos o para series pequeñas, puede resultar una máquina-herramienta excesivamente cara, aunque esto dependerá principalmente del factor humano y tecnológico que tenga la empresa.

Los sistemas Cad/Cam están disponibles para torno y tornos con eje Y que es la herramienta motorizada. Una buena formación en estos sistemas harán aumentar la producción con esta maquina-herramienta.

Dentro de los tornos CNC tenemos diferentes marcas con diferentes softwares, dentro de la programación CNC podemos destacar los software de Fanuc, Fagor y Mazatrol entre otros.

Los tornos CNC  tienen multitud de configuraciones al igual que cualquier máquina-herramienta en la actualidad, los tornos verticales y tornos automáticos utilizan el lenguajes CNC para su programación.

En el mundo de los mecanizados se utilizan muchas herramientas distintas, entre las cuales, encontramos el torno CNC, el cual obtiene su nombre debido a que se opera mediante el control numérico de una computadora. Esta herramienta es muy versátil, ya que realiza funciones de taladro y giros en todas las direcciones y en casi cualquier tipo de material.

Los giros que se realizaban con esta maquinaria revolucionaron el mercado, ya que han facilitado la realización de cortes horizontales, verticales y curvos. Anteriormente, estos cortes se realizaban a mano y necesitaban una gran cantidad de horas y esfuerzo para realizarlos. Cuando esta herramienta llegó, estos trabajos empezaron a realizarse en la mitad de tiempo y de una forma mucho más sencilla.

Tipos de tornos CNC

Como hemos explicado anteriormente, la variedad de herramientas en el sector del mecanizado es muy grande, así como la necesidad de hacer todo tipo de piezas. De esta forma, estos son los distintos tipos de tornos CNC que podemos encontrar:

Torno CNC de bancada inclinada

este tipo de herramienta, dispone de una bancada inclinada de una pieza, la cual otorga una mayor rigidez, precisión y durabilidad, independientemente del trabajo que se vaya a realizar, como taladrado, torneado o fresado. Este tipo de movimientos se controlan mediante un control digital muy sofisticado que garantiza que la herramienta funcione como es debido.

video de un torno CNC de bancada inclinada

Torno CNC de bancada plana

Este tipo de herramienta la podemos encontrar en dos presentaciones. Por una banda, utiliza un sistema de refrigerado, así como una puerta de seguridad de plásticos. Este sistema es muy utilizado para realizar trabajos con piezas pequeñas y complejas como brocas, piezas de metal, hierro, etc. Este tipo de tornos son menos comunes que los de bancada inclinada. Estos tornos la gran mayoría de los que he visto utilizan lenguaje CNC de Fagor aunque también los hay de Fanuc. Este tipo de tornos es menos extendido aunque podemos encontrar algunos modelos con herramienta motorizada, eje Y.

Torno CNC de bancada fija FTL550

Sistema avanza barras automático para tornos CNC

Es un elemento auxiliar de los tornos CNC  que permite un proceso de trabajo completamente automatizado.  La alimentación 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.

Para programar este sistema se hacen a través de programación de macros dentro de la máquina. Las macros son unos parámetros que metemos en la máquina dónde indicamos unas condiciones. En este caso con el alimentador de barras seleccionamos la cantidad de veces que queremos repetir una pieza y la distancia que queremos. Dentro del torno utilizamos un portaherramientas vacío colocando un tope en el cual le indicaremos la medida que necesitamos. Una vez llegue a esa medida el cabezal del torno amarra la pieza y comienza el programa de CNC.

Video de un alimentador de barras en un torno cnc Haas

Torno CNC vertical

Dentro de los tornos verticales tenemos que diferenciar varios tipos. Por un lado están los tornos verticales de de husillo suspendido llamados pick-up, los tornos verticales vtc (Vertical Turning Center) y los tornos CNC verticales tipo puente.

Torno vertical Pick-Up

En este tipo de tornos las herramientas trabajan desde abajo hacia arriba y la pieza la tenemos en la parte superior  de la maquina. Este tipo de tornos son muy similares a centros de mecanizado ya que son cerrados y están pensados para piezas en serie. Este tipo de torno es muy curioso porque a fin de cuentas es un torno revolver » por la forma que tienen sus portaherramientas» pero con sistemas automáticos.

Está máquina cuenta con varios ejes auxiliares que son los que se encargaran de meter la pieza en bruto y sacar la pieza ya mecanizada entre otras operaciones. Este tipo de tornos se usan para componentes de gran volumen de hasta 300 mm de diámetro. Esta configuración permite una muy buena utilización de la máquina en un espacio compacto con el manejo de todos los componentes integrado en la máquina.

Hace unos años trabaje en una empresa de mecanizado de discos de freno para el sector de la automoción dónde sus líneas de producción usaban este tipo de tornos.

Video de un torno vertical pick-up mecanizando un disco de freno para el sector de la automoción

El torneado vertical es un proceso de fabricación con arranque de viruta para metales. En el torneado vertical con husillo suspendido (también denominado torneado vertical tipo pick-up), el husillo de trabajo se hace cargo tanto de las operaciones de mecanizado (torneado vertical, taladrado, fresado, etc.) como de la automatización.

Los tornos verticales, también llamados tornos tipo pick-up, se emplean sobre todo para fabricar piezas cilíndricas de metal en grandes tiradas y con exigentes requisitos de calidad.

Los tornos CNC con la revolución de la industria 4.0 han ido optimizando sus procesos de producción añadiendo a estos sistemas auxiliares tipo robots. Con estos robots lo que se consigue es un sistema automatizado sin la presencia de un operario. Los robots tipo Gantry y  los Cobots  son los más extendidos a día de hoy. Cabe destacar el fabricante de tornos CNC CMZ ha fabricado una serie de tornos multitorre capaz de fabricar varias piezas a la vez  con sus tornos de la serie TTL. Estos tornos CNC son unos tornos de gran productividad pensados para largas series de piezas en un corto periodo de tiempo.

Torno CNC Multitorre del fabricante CMZ Serie TTL

El sistema de robot tipo Gantry es un robot auxiliar que permiten meter y sacar pieza mediante un sistema tipo puente por encima del torno. Estos robot se utilizan para automatizar series cortas y largas e incrementar la productividad del torno CNC. El empleo del robot Gantry, junto con los diversos tipos de apiladores de piezas, permite la automatización precisa de la carga y la descarga de piezas, conformando, con el torno, una unidad autónoma de trabajo desatendido. Este tipo de sistemas Gantry también se utilizan en otro tipos de tornos CNC como en los centros de torneado vertical (VTC).

Video del sistema Gantry de CMZ para su torno de la serie TTL

Resumen

Como podéis ver hay una gran variedad de tornos a la hora de elegir uno u otro dependerá principalmente del tipo de trabajo que queráis realizar. Hoy en día estas maquinas se pueden hacer prácticamente a la carta, muchas de ellas como podéis ver incorporan sistemas de pallets y robots auxiliares para buscar la mayor producción posible. La gran mayoría de empresas buscan tener un sistema completamente automatizado dónde el operario realice un pequeño ajuste y la máquina no pare de producir, uno de los pilares de la industria 4.0.