Guía de manufactura

Calculadoras de manufactura: primeros pasos

Las calculadoras de manufactura reúnen lo que normalmente buscas en el Machinery's Handbook, en el catálogo del fabricante de herramientas y en tus apuntes de procesos: datos de corte, roscas, ajustes ISO 286, tornillos, engranes, lámina, soldadura y costos. Cada calculadora muestra sus fórmulas y un dibujo, y avisa cuando un dato no tiene sentido. Esta guía recorre la herramienta con ejemplos que puedes reproducir número por número.

1. La pantalla en un minuto

• Índice lateral: las 19 calculadoras agrupadas en cinco categorías: Maquinado, Tolerancias y ajustes, Elementos de máquinas, Lámina y soldadura y Materiales y unidades.
• Buscador: arriba del índice. Escribe lo que buscas con tus palabras (machuelo, H7, npt, par de apriete, factor K) y la lista se filtra al instante. También entiende términos en inglés como bolt torque o bend allowance.
• Favoritas y recientes: la estrella del encabezado de cada calculadora la fija arriba del índice; debajo aparecen las últimas que usaste.
• Métrico o pulgadas: el selector de la barra superior cambia las unidades de fresado, torneado, taladrado, mandrinado, roscas y datos de corte. Las calculadoras que trabajan con sus propias unidades (ISO 286 en milímetros, por ejemplo) lo desactivan.
• En el celular el índice se abre con el botón Buscar de la barra superior y se cierra al elegir una calculadora.

Lo que escribes se guarda en tu navegador: al volver encuentras cada calculadora como la dejaste.

2. Ejemplo: velocidades y avances de fresado

Vas a desbastar acero 1018 con una fresa de carburo sin recubrir de Ø10 mm y 4 filos. En Fresado elige:

1. Material de la pieza: Acero 1018 (bajo carbono). Material de la herramienta: Carburo sin recubrir. Operación: Desbaste.
2. Diámetro de la fresa D: 10 mm. Número de filos z: 4.

La calculadora propone Vc = 148 m/min (rango 120–200) y fz = 0.050 mm/z, y obtiene:

El botón Copiar como bloque G copia S4711 F942, listo para tu programa; Probar en el simulador CNC lo abre en el simulador y Agregar al costo pasa el tiempo de corte a Tiempo y costo. Si cambias la Vc o el fz a mano, la calculadora sigue mostrando el valor recomendado como referencia; si las rpm pasan del máximo de tu husillo, te avisa y recalcula con el límite.

3. Ejemplo: ajuste H7/g6 y el efecto de la temperatura

Un eje de acero entra en una carcasa de aluminio con un ajuste deslizante preciso. En Ajustes ISO 286 escribe Diámetro nominal 25 mm, Agujero H7 y Eje g6 (o toca el botón H7/g6 de los ajustes preferentes):

Juego máximo = ES − ei = 0.021 − (−0.020) = 0.041 mm; juego mínimo = EI − es = 0 − (−0.007) = 0.007 mm. Como el mínimo es positivo, es un ajuste con holgura.

Esas cotas valen a 20 °C. En Efecto de la temperatura deja Material del agujero en Aluminio 6061-T6 y Material del eje en Acero al carbono, y escribe 80 °C en las dos temperaturas. Cada pieza crece ΔD = α · D · (T − 20): el agujero 23.6 × 25 × 60 ≈ 35.4 µm y el eje 11.7 × 25 × 60 ≈ 17.6 µm. El juego pasa a 24.8 … 58.9 µm (+17.8 µm). Con el mismo cálculo puedes ver si un ajuste de apriete se suelta en caliente, o cuánto calentar una pieza para montarla (para eso está también Dilatación y contracción).

4. Ejemplo: rosca 1/2 NPT en el torno

En Tabla de roscas elige NPT y toca la fila 1/2 NPT (o escribe 1/2 en el buscador de la tabla). Con Tipo Exterior (tornillo), Z final −20 y Z de inicio 5:

• 14 hilos por pulgada: P = 25.4 / 14 = 1.8143 mm. Profundidad de hilo h = 0.8 · P = 1.451 mm por lado, en 8 pasadas (la primera de 0.513 mm y la última de 0.094 mm).
• La rosca es cónica 1:16 en el diámetro: en 25 mm de recorrido el radio cambia 25 / 32 = 0.781 mm, por eso el programa lleva R−0.781. El diámetro en el extremo chico (Z0) es 20.716 mm y el diámetro final en Z−20 es 19.063 mm.

La calculadora escribe el ciclo en dos formas, G76 en dos bloques y G92 pasada por pasada:

G21 G18 G97 S600 M03 (1/2 NPT exterior)
G00 X23.966 Z5.
G76 P010060 Q91 R0.02
G76 X19.063 Z-20. R-0.781 P1451 Q513 F1.8143
G00 X23.966 Z5.

Con estos datos también avisa que Z de inicio es menor que 3 pasos (5.443 mm): el carro no alcanza a sincronizarse. Cambia Z de inicio a 6 mm y el programa y la conicidad R se recalculan solos. Los botones Copiar G76, Copiar G92 y Probar en el simulador CNC llevan el código a donde lo necesites.

5. Ejemplo: par de apriete de un tornillo M10

En Tornillos elige Rosca Métrica gruesa, Medida M10, Grado Clase 8.8 (ISO 898-1), Precarga 75 % (unión desmontable) y Condición de la rosca «Seco, acero negro o fosfatado · µ ≈ 0.14»:

• Área resistente As = π/4 · (d − 0.9382 · P)² = 57.99 mm².
• Carga de prueba Fp = 580 MPa × 57.99 mm² = 33.6 kN; precarga F = 0.75 · Fp = 25.23 kN.
• Par de apriete MA = 47.5 N·m (35.0 lbf·ft), con el esfuerzo al apretar en 86 % de la fluencia.

Cambia la condición a «Aceitado · µ ≈ 0.12» y verás que el par baja: con menos fricción, el mismo par daría más precarga. Por eso el par de una tabla solo vale para la fricción con que se calculó.

6. Ejemplo: desarrollo de una escuadra de lámina

Una escuadra de acero A36 de 2 mm, doblada a 90° con radio interior de 2 mm y alas exteriores de 50 y 30 mm. En Doblez de lámina escribe Espesor T 2, Radio interior R 2, Ángulo 90 y en Cotas exteriores de las alas 50, 30:

Para una pieza con más dobleces escribe más cotas separadas por coma: tres cotas son dos dobleces. La calculadora también estima la fuerza de la prensa para doblez al aire (15.3 t con matriz V16 en el largo de ejemplo).

7. Ejemplo: apilamiento de tolerancias

Apilamiento de tolerancias trae una cadena de ejemplo: una carcasa de 50 +0.2/0 mm entre caras con dos bujes de 24.9 ± 0.05 mm adentro. El sentido + marca las cotas que agrandan el juego y el − las que lo reducen. Resultado:

• Juego nominal 0.200 mm. Peor caso: 0.100 … 0.500 mm (todas las piezas en su extremo a la vez).
• Estadístico (RSS, ±3σ): 0.178 … 0.422 mm, con Cpk 1.63 contra los límites de 0 y 0.5 mm.
• La tabla dice qué cota pesa más: aquí la carcasa aporta 67 % de la varianza, así que es la primera tolerancia que conviene cerrar.

Con Agregar cota armas tu propia cadena. Abajo, Tolerancia general ISO 2768-1 da la tolerancia de las cotas sin tolerancia del plano (50 mm en clase m: ± 0.3 mm).

8. Compartir, imprimir y seguir trabajando

• Copiar enlace (en el encabezado de cada calculadora) copia una dirección con tus datos. Por ejemplo, el ajuste del punto 3 queda así: /manufactura/#ajustes?f-d=25&f-hole=H7&f-shaft=g6&ft-th=80&ft-ts=80. Quien lo abra ve la misma calculadora con los mismos valores, sin tocar lo que tenía guardado.
• Imprimir genera una hoja limpia con los datos, los resultados, el dibujo y las fórmulas, más la fecha y el enlace al cálculo. Sirve para pegarla en tu reporte de práctica o junto a la máquina.
• Los enlaces viejos del tipo /manufactura/#costo siguen funcionando.