Guía didáctica Máquinas y herramientas (2011) PDF

Máquinas y herramientas Capítulos 1, 2, 3 y 4 Guía didáctica Autor | Luis Schvab  Autoridades Presidente de la Nación...

Máquinas y herramientas Capítulos 1, 2, 3 y 4 Guía didáctica Autor | Luis Schvab  Autoridades Presidente de la Nación Dra. Cristina Fernández de Kirchner Ministro de Educación Dr. Alberto E. Sileoni Secretaria de Educación Prof. María Inés Abrile de Vollmer Directora Ejecutiva del Instituto Nacional de Educación Tecnológica Lic. María Rosa Almandoz Director Nacional del Centro Nacional de Educación Tecnológica Lic. Juan Manuel Kirschenbaum Director Nacional de Educación Técnico Profesional y Ocupacional Ing. Roberto Díaz Ministerio de Educación. Instituto Nacional de Educación Tecnológica. Saavedra 789. C1229ACE. Ciudad Autónoma de Buenos Aires. | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulos 1,2,3 y 4 | MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS República Argentina. 2011 Director de la Colección: Ilustraciones: Lic. Juan Manuel Kirschenbaum Diego Gonzalo Ferreyro Martín Alejandro González Coordinadora general de la Colección: Federico Timerman Claudia Crowe Administración: Diseño didáctico y corrección de estilo: Cristina Caratozzolo Lic. María Inés Narvaja Néstor Hergenrether Ing. Alejandra Santos Colaboración: Coordinación y producción gráfica: Jorgelina Lemmi Augusto Bastons Psic. Soc. Cecilia L. Vázquez Dra. Stella Maris Quiroga Diseño gráfico: María Victoria Bardini Augusto Bastons Martín Alejandro González Federico Timerman 2 “Colección Encuentro Inet”. Director de la Colección: Juan Manuel Kirschenbaum. Coordinadora general de la Colección: Claudia Crowe. Queda hecho el depósito que previene la ley N° 11.723. © Todos los derechos reservados por el Minis- terio de Educación - Instituto Nacional de Educación Tecnológica. Reproducción autorizada haciendo mención de la fuente. Industria Argentina | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulos 1,2,3 y 4 | MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS ADVERTENCIA La habilitación de las direcciones electrónicas y dominios de la web asociados, citados en este libro, debe ser considerada vigente para su acceso, a la fecha de edición de la presente publicación. Los eventuales cambios, en razón de la caducidad, transferencia de dominio, modificaciones y/o alteraciones de conteni- dos y su uso para otros propósitos, queda fuera de las previsiones de la presente edición -Por lo tanto, las di- recciones electrónicas mencionadas en este libro, deben ser descartadas o consideradas, en este contexto-. 3  Colección Encuentro Inet Esta colección contiene las siguientes series (coproducidas junto con el Instituto Nacional de Educación Tecnológica - INET): t
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DVD 4 | Aula-taller Capítulo 1 Capítulo 3 Biodigestor Planta potabilizadora Capítulo 2 Capítulo 4 Quemador de biomasa Probador de inyecciones | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulos 1,2,3 y 4 | MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS DVD 5 | Aula-taller Capítulo 5 Capítulo 7 Planta de tratamiento de aguas residuales Banco de trabajo Capítulo 6 Capítulo 8 Tren de aterrizaje Invernadero automatizado DVD 6 | Máquinas y herramientas Capítulo 1 Capítulo 3 Historia de las herramientas y Diseño y uso de las máquinas herramientas Herramientas de corte Capítulo 2 Capítulo 4 Diseño y uso de Nuevos paradigmas en el mundo Máquinas Herramientas de las máquinas herramientas y herramientas de corte 4 DVD 7 | Entornos invisibles (de la ciencia y la tecnología) Capítulo 1 Capítulo 3 Parque de diversiones Red de energía eléctrica Capítulo 2 Capítulo 4 Cocina Campo de deportes DVD 8 | Entornos invisibles (de la ciencia y la tecnología) Capítulo 5 Capítulo 7 Estadio de Rock Chacra orgánica Capítulo 6 Capítulo 8 Estructuras Bar | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulos 1,2,3 y 4 | MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS DVD 9 | Entornos invisibles (de la ciencia y la tecnología) Capítulo 9 Capítulo 12 Estación meteorológica Camping musical Capítulo 10 Capítulo 13 Restaurante Hospital Capítulo 11 Seguridad en obras de construcción 5  Índice | Máquinas y herramientas 1. Historia de las herramientas y las máquinas herramientas 1.1. Introducción 08 1.2. Desarrollo 09 1.2.1. Herramientas como prolongación de la mano del hombre 09 1.2.2. Aparición de las primeras máquinas 10 1.2.3. Bocetos de Leonardo da Vinci 11 1.2.4. Aparición de la máquina de vapor 12 1.2.5. La Revolución Industrial 13 1.2.6. El aporte de Joseph Whitworth 16 1.2.7. Las herramientas al rojo vivo de Taylor 16 1.2.8. La llegada de los motores de corriente continua 18 1.2.9. La mega fábrica de Henry Ford 19 1.2.10. Osram y la aplicación del principio del fi lamento lumínico como 20 herramienta de corte. Nace el Metal Duro 1.2.11. Los aliados devuelven la fábrica a Krupp y estos denuncian la falta de 21 | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulos 1,2,3 y 4 | MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS 5.200 patentes de herramientas de metal duro 1.2.12. Diez años posteriores a la Segunda Guerra Mundial llega el primer 22 CN, control numérico 1.2.13. Toman protagonismo las máquinas herramientas con el aporte de la 23 computadora 1.2.14. Nuevas aleaciones y el desarrollo de nuevos materiales permiten a 25 las herramientas terminar el siglo XX a la vanguardia 1.2.15. Las herramientas y máquinas herramientas entran en una nueva era, 26 el futuro se hace presente. Llegan el láser T y el ultrasonido 1.3. Actividades propuestas 27 2. Diseño y uso de Máquinas Herramientas 2.1. Desarrollo 08 2.1.1. ¿Qué es una máquina herramienta? 08 2.1.2. Rubros más destacados en el uso de máquinas herramientas 09 2.1.3. Industrias del rubro metalmecánico que utilizan máquinas herramientas 10 2.1.4. Procesos productivos más utilizados 12 2.1.5. Proceso de mecanizado sin arranque de viruta 13 6 2.1.6. Algunos procesos con arranque de viruta 13  2.1.7. Máquinas herramientas convencionales torno y fresadora 14 2.1.8. Otras máquinas convencionales 17 2.1.9. Máquinas herramientas con CNC 19 2.1.10. Centros de mecanizados 10 2.2. Actividades propuestas 22 3. Diseño y uso de Herramientas de corte 3.1. Herramientas de corte 08 3.1.1. Los orígenes 08 3.1.2. Arranque de viruta 09 3.1.3. Herramientas de acero 10 3.1.4. El hardmetal 12 3.1.5. Insertos en Metal Duro 14 3.1.6. Los revestimientos 17 3.1.7. Torneado y fresado 18 3.1.8. Las cerámicas 19 3.1.9. Herramientas de CBN 21 | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulos 1,2,3 y 4 | MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS 3.2. Actividades propuestas 24 4. Nuevos paradigmas en el mundo de las máquinas herramientas y herramientas de corte 4.1. Introducción 08 4.2. Desarrollo 09 4.2.1. Avances en aplicaciones de la electrónica CAD/CAM/CIM1.2.2. 09 Aparición de las primeras máquinas 4.2.2. Avances en los procesos 11 4.2.3. Cambios rápidos y modulares 13 4.2.4. Avances aportados por la Robótica 14 4.2.5. Avances en los materiales 16 4.2.6. La ecología mecánica 16 4.2.7. Avances en mecanizados convencionales 17 4.2.7.1. El mecanizado por ultrasonidos 17 4.2.7.2. Mecanizado con láser 20 4.2.7.3. Mañana… será normal 22 4.3. Actividades propuestas 23 7  1. Historia de las herramientas y las máquinas herramientas Capítulo 1 1.1. Introducción Para hablar de herramientas hay que remontarse hasta los orígenes del hombre porque, des- de siempre, lo acompañaron en su evolución. Cuando las manos del hombre ya no eran su- ficientes para realizar alguna tarea, necesitó algún objeto o dispositivo para ayudarse, así nacieron las herramientas. Por eso, en una simple definición, pode- Si bien las herramientas fueron variando en mos decir que “las herramientas son una cuanto a su forma, diseño, tamaño, calidad, prolongación de la mano del hombre”. | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS hoy en día siguen siendo el principal auxilio con que cuenta el ser humano para realizar su trabajo. Miles de ellas surgieron en esa evolución, empezando por la simple palanca que, sin duda, fue una de las primeras. Es posible enmarcar cronológicamente los distintos procesos de cambio que realizaron las herramientas desde las primeras y rudimentarias piedras talladas hasta las actuales. 1.2. Desarrollo Al hablar de herramientas y máquinas herramientas es menester aclarar que, contando am- bas con distintos orígenes, la historia se encargó de unir sus desarrollos y evolución, al punto de existir en la actualidad una dependencia directa de unas con otras, siendo ambas perte- necientes a industrias distintas. Cronología 6000 aC 4500 aC 1500 aC El origen de las herramientas El primer salto evolutivo Hace 3.400 años, durante la puede situarse hace más de destacable se comienza a ver Edad de Hierro, se desarrollan 50.000 años durante la Edad de hace unos 6.500 años durante las primeras herramientas de Piedra. Aparecen las primeras la Edad de Bronce. Se producen corte el hombre comienza a flechas y cuñas preparadas por utensilios para alfarería. Los trabajar con corta fríos y unos nuestros antepasados. más antiguos hallazgos arqueo- rudimentarios taladros. lógicos los datan en esa época. 8  Los conceptos de herramienta y de máquina herramienta difieren bastante. Las herramientas son pensadas en función de los materia- Como aporte adicional se incluye un anecdotario que recopila comentarios y sucesos que se consideran interesantes para compartir con los alumnos. La idea es brindar informa- les (tanto en su fabricación, como con el material con el que se traba- ción complementaria a las imágenes y los contenidos desarrollados en el documental. jará), mientras las máquinas herramientas son pensadas en función de la operatoria a realizar por ésta (será diseñada para realizar dis- tintas operatorias como: agujerear, cortar, pulir, tornear, fresar, etc.). Si bien siempre unas dependieron de las otras, es interesante ver cómo una superaba a las otras y se invertían las supremacías, según el momento histórico y posibilidades de desarrollo, que las llevó a una no buscada competencia que sirvió para su extraordinario crecimiento y evolución. | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS 1.2.1. Herramientas como prolongación de la mano del hombre Desde nuestros orígenes, el hombre aprendió a manipular elementos sim- ples. Posiblemente, empezó a hacerlo cuando ya no pudo realizar su trabajo con las manos. ANECDOTARIO Tanto fueran simples utensilios para uso diario, como otros elementos verdaderamente utilizados para efectuar algún trabajo determinado, en lo conceptual, podemos decir que las herramientas son la prolongación de la mano del hombre. En lo real, decimos que las herramientas son el medio que permiten al hombre realizar lo que no puede hacer con las manos. No sabemos a ciencia cierta cuándo el hombre tomó conciencia de utilizar un adminículo que le fuera útil para lograr su objetivo. Pasaron muchos años desde las primeras flechas y cuñas hechas por nues- tros antepasados, pasando por la palanca, la rueda, el canasto, la cuerda, los recipientes, etc. Aprender a dominar el fuego, y más tarde, con ese fuego Cuando el hombre ya no pudo 1000 aC 100 aC con sus manos y herramientas Unos 1.000 años antes de Cristo, Luego los celtas, unos 100 años manuales, comienza a desa- durante el Imperio persa, en el antes de Cristo, realizan braza- rrollar aparatos o dispositivos litoral situado entre los ríos Tigris letes metálicos, mecanizados que, mediante algún sistema y Éufrates, se localizan lo que en máquinas rudimentarias im- de rotación de una pieza, le podríamos llamar las primeras e in- pulsadas por molinos de agua permitieron trabajar la superfi- sipientes máquinas herramientas, junto a arroyos o vertientes, cie de ésta, transformándola. los tornos alfareros construidos en que les permitían desarrollar el madera y accionados con el pie. movimiento circulatorio. 9  manipular metales, no hizo más que reafirmar una mejora en sus habilidades y su intelecto. El hombre pasó por la Edad de Bronce, la Edad de Hierro, y en todas estas etapas las herramientas creadas fueron muy pocas, casi no contaron con una trascendencia tal que justificara su mención. Podríamos decir que recién hace unos 3.400 años antes de Cristo, el hombre comenzó a utilizar unos rudimentarios taladros, masones de golpe y corta fríos, todos pertenecientes a la Edad de Hierro. Se podría decir que estas fueron las primeras herramientas medianamente equiparables a las herramientas actuales, cumpliendo estas las mismas funciones que sus similares modernas. Con el tiempo, la evolución puso su parte y el desarrollo e ingenio del hombre puso la otra. El hombre creció, con él también sus necesidades, y con estas aparecieron nuevos utensilios que terminaron en herramientas, cuando de trabajo se trataba. Hoy la herramienta es la mejor aliada del hombre cuando este emprende un trabajo, es más, resulta muy difícil hablar de un trabajo sin hablar de sus herramientas, la fuerza de esta pa- labra ha llegado a tal punto, que hemos llegado a su desmaterialización, incluso hoy día, solemos hablar para determinados trabajos, de herramientas intelectuales. | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS Todo un paradigma. Para finalizar podríamos decir, como síntesis, que desde el principio y casi toda la vida, el hombre y la herramienta han compartido sus historias. 1.2.2. Aparición de las primeras máquinas ¿Cómo hacer para determinar cuáles fueron las primeras máquinas? Primero, tendríamos que definir qué interpretamos por máquina. Se entiende por má- quina al conjunto de piezas o elementos, móviles o no móviles que por efecto de su enlace es capaz de transformar la energía que se le suministra. Si a esta palabra le agregamos, máquina usada como herramienta, nos tendríamos que re- montar al Imperio persa entre 600 y 500 aC. con los primeros telares textiles porque enton- ces, se utilizaban rudimentarios tornos alfareros, cuya función era la de poner en una situa- ción giratoria a la pieza a trabajar. 1250 1400 Leonardo dedicó mucho tiempo a cal- Pasaron muchos años hasta que Recién a fines del siglo XV, Leo- cular relaciones de engranajes y formas en el año 1250 después de Cristo nardo da Vinci, en su “Códice ideales de dientes. Sumado a esto, la se desarrolla, un sistema de im- Atlántico” realizó bocetos de utilización de las novedosas herramien- pulsión a pedal para obtener movi- varios tornos que no pudieron tas de acero al carbono, se pensó que mientos circulatorios de torneado y construirse por falta de medios, ya existían todas las condiciones para taladrado, principales movimientos pero que sirvieron de gran un fuerte desarrollo. Sin embargo, hasta requeridos para los procesos de orientación para los próximos mediados del siglo XVII el desarrollo 10 mecanizado de la época. desarrollos. tecnológico fue prácticamente nulo. Tecnológicamente, se diría que las primeras máquinas herramientas fueron tornos y taladros muy sencillos cuando el hombre dejó libre sus manos, pudiendo imprimir el movimiento ne- cesario con el pie, mediante el artilugio de pedal y pértiga flexible. Esto fue -aproximadamen- te- en un periodo posterior al Imperio romano, entre los años 1000 al 1200 de nuestra era. Durante muchos años posteriores, los tremendos cambios sociales y culturales producto de las constantes luchas, guerras e invasiones mutuas entre imperios y naciones, del hasta en- tonces mundo conocido, no permitieron mayores desarrollos. Solo tuvieron evolución aque- llos vinculados al diseño y la fabricación de armamentos. Se podría decir que fue un periodo de la historia con sociedades abocadas a sus necesidades mínimas y no a la investigación. Entre los siglos XV y XVIII comienzan a aparecer en el mundo síntomas de cambios muy profundos. Transcurren las guerras religiosas, el expansionismo europeo con los imperios marítimos, la colonización de América, las revoluciones burguesas en Holanda, Inglaterra, Norteamérica, Francia, por citar algunos ejemplos, hechos que concentraron la atención de las sociedades de la época. También, época donde surgen mentes brillantes como Voltaire, | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS Galileo Galilei o Miguel Ángel Buonarroti que contribuyen al cambio. En lo referente a las máquinas, también aportan lo suyo, ilustres como el prodigio matemático francés Blaise Pascal, quien enuncia el principio que lleva su nombre en el “Tratado sobre el equi- librio de los líquidos” y descubre el principio de la prensa hidráulica; o como el florentino Ben- venuto Cellini que construye la primera prensa de balancín o el incomparable Leonardo da Vinci. 1.2.3. Bocetos de Leonardo da Vinci Prácticamente, es imposible pasar por esta época de la historia sin mencionar a Leonardo da Vinci, sea cual fuere el tema que se analice. Hombre de una inteligencia, inventiva y creatividad casi únicas. No es fácil hablar de Leonardo, por la admiración y respeto que provoca tan solo su nombre, toda una marca registrada. Este florentino, vegetariano, efectuó significativos aportes a la arquitectura, botánica, medicina, pintura, escultura, física y, también, a la mecánica. Como inventor dejó los planos del primer tanque de guerra y el principio del helicóptero. Pero sobre todo diseños de máquinas herramientas como: una máquina para acuñar monedas, una lamina- 1690 Pero, definitivamente, 1751 El francés Denis Papin, con el experimen- fue James Watt quien Para 1751 el desarrollo to de su famosa “marmita”, realizado ideó y construyó la má- siderúrgico permitió la en 1690, dio a conocer el principio de la quina a vapor para usos fabricación de las primeras máquina de vapor. Poco después, Thomas industriales, este gran mechas para agujerear Newcomen inició la construcción de rudi- invento dio origen a lo de aceros al carbono, que mentarias máquinas de vapor “máquinas que se llamó la primera utilizan agujereadoras de fuego” que fueron utilizadas para Revolución Industrial. y taladradoras de uso achicar el agua en las minas inglesas. industrial. 11  dora, una recortadora, y un sinnúmero de va- riantes de tornos y sus dispositivos. No pudo fabricar estas máquinas por falta de medios, pero dieron origen a la mayoría de las construi- das con posterioridad por los más importantes fabricantes de máquinas herramientas. Son seis los diseños de tornos completos hechos por Da Vinci, todos innovadores, sencillos y prácticos. Aunque parezca increíble, el mayor aporte efectuado por Leonardo a la mecánica fueron los bocetos recopilados, luego de su muerte, por su discípulo Francesco Melzi, en su “Códice Atlántico” (Atlanticus por el tamaño de los atlas o boce- tos, no por el océano) en los que dedicó muchísimo tiempo al cálculo de relación entre engranajes y la forma ideal de los perfiles y ángulos de los dientes de los engranajes. | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS Su aporte fue tal que, hoy día, en la mayoría de las universidades del mundo en las que se estudia ingeniería se analizan los bocetos de Leonardo como introducción al estudio de engranajes. El mundo de la mecánica cimentó su desarrollo futuro gracias a los trabajos y es- tudios de Leonardo. Motores, transmisiones, máquinas herramientas, vehículos mecánicos, o todo tipo de maquinaria que utiliza engranajes aplican los principios de Leonardo, desde el comienzo de sus diseños hasta la fabricación, todos vigentes hasta el día de hoy. Seguramente, el mundo de la mecánica no sería el mismo de no haber existido Leonardo da Vinci. 1.2.4. Aparición de la máquina de vapor Un tema primordial para la época era encontrar la forma de suministrar la energía que permitiese funcionar a las máquinas herramientas. Generalmente hasta ese entonces, la energía era suminis- trada por molinos de agua o por sistemas de tiro. Los molinos de agua eran operables si podían instalarse a la rivera junto a un arroyo o río cer- cano que permitiese, mediante el curso de agua, el movimiento de las aspas del molino que, 1765 Durante este periodo se produjo el gran desarrollo de un sinnúmero de En 1765, John Wilkinson desa- maquinarias que permitieron un rápido crecimiento del rubro metalmecáni- rrolla los primeros taladros para co en los países más desarrollados de la época. Gran cantidad de máquinas construir cañones. La mayoría creadas para el trabajo en madera son mejoradas y reformadas para su de las máquinas de la época utilización con materiales ferrosos. En ese entonces se crearon los tornos se utilizaban para la industria totalmente metálicos, tornos de torretas, tornos copiadores, acepilladoras, armamentista, siendo estos ta- mortajadoras, taladradoras, pulidoras y fresadoras, entre otros. ladros los primeros con columna 12 central, todo un adelanto. al producir el movimiento giratorio, producían la energía necesaria. Siempre se dependía de las condiciones climáticas para contar con el suficiente caudal de agua en esos cursos. En cuanto al sistema de tiro, consistía en una rueda de unos 5 a 6 metros de diámetro aprox. puesta en forma horizontal en la que se colocaban animales de tiro que, girando durante varias horas, ge- neraba energía. Por estos condicionamientos las máquinas herramientas debían instalarse en lu- gares que tuvieran baldíos o terrenos próximos a los talleres para la manutención de los animales. Un francés, Denis Papin, dio a conocer en 1690 el principio fundamental de la máquina de vapor. Unos años más tarde, Thomas Newcomen en 1712 construyó unas rudimentarias máquinas de va- por que se utilizaron para achicar (extraer) el agua en las minas inglesas de carbón. Finalmente, Ja- mes Watt, un joven escocés de 29 años, construyó, bajo su diseño en 1765, las primeras máquinas de vapor de uso industrial, que permitieron la independencia de las máquinas en el uso de energía. La máquina de Watt permitió más flexibilidad en la instalación de las máquinas herramientas, incluso podía aplicarse en equipos pequeños, permitiendo una pronta proliferación de indus- trias de todo tipo (para la época industrias muy importantes como la textil, naval, construc- | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS ción, armamentística, ferroviaria, entre otras) lo que provocó el mayor espaldarazo a lo que la historia conoce como Revolución Industrial. Lo malo de las máquinas de vapor es que eran muy ruidosas, difíciles de encender, requerían de mucho mantenimiento y, lamentablemente, resultaron muy sucias y contaminantes. Sus detractores las llamaban las máquinas de negro, en alusión a las grandes nubes de humo negro que generaban cuando estaban trabajando a pleno. Tampoco eran muy populares entre quienes tenían que manejarlas, ya que la mayoría de sus ope- radores tenían un sinnúmero de cicatrices, producto de quemaduras muy frecuentes porque no contaban con las mínimas medidas de seguridad. 1.2.5. La Revolución Industrial Le llevó mucho tiempo a Watt mejorar su invento. Para fines de 1780 pudo perfeccionar la máquina de vapor convirtiéndola en una verdadera aplicación práctica como proveedora de energía a las máquinas herramientas. 1850 Hasta 1850 los ingleses fueron los líderes y prácticamente los únicos fabricantes de máquinas herramientas. A partir de esa fecha se dedicaron, principalmente, al diseño y la fabricación de grandes máquinas, con el fin de dar solución al mecanizado de piezas para los ferrocarriles en cuyo desarrollo estaban comprometidos. Fue a partir de ese momento cuando los americanos se impusieron en el ámbito mundial en la fabricación de máquinas herramientas más ligeras, universales y de producción hasta fines del siglo XIX. 13  Para ese entonces, después de muchos intentos fallidos debido a que no se podían obtener tole- rancias adecuadas en el mecanizado de cilindros en barrenadoras o mandrinadoras de la época para la fabricación de cañones, el industrial inglés John Wilkinson (llamado “Hierro enojado” por su mal carácter, y su terrible obsesión con el hierro fundido1) construye, por encargo de Watt, una man- drinadora-agujereadora de diseño novedoso y técnicamente avanzado, por su mayor precisión. Con esta máquina herramienta, equipada con un ingenioso cabezal giratorio y desplazable, se consiguió un error máximo del espesor de una moneda de seis peniques en un diámetro de 72 pulgadas. Evidentemente una tolerancia muy grosera, hoy día, pero suficiente para garantizar el ajuste y hermetismo entre pistón y cilindro de la máquina de vapor de Watt. A la máquina de vapor se le suma una importante mejora en las tolerancias de fabricación, y las primeras herramientas de acero al carbono, la sumatoria de las tres novedades tecnológicas resultan los puntales de los grandes cambios y desarrollos que dieron vida a la Revolución Industrial. Las máquinas creadas originariamente para el procesamiento de la madera fueron copiadas, | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS pero mejoradas para su utilización con materia- les ferrosos. Así, nacen máquinas herramientas como: tornos totalmente mecánicos (por ese entonces los bastidores y bancadas eran de ma- deras duras, que fueron mayormente reemplaza- das por piezas de fundición); tornos con torretas (se usaban con un solo porta herramientas, la variante estaba en incorporar varias herramien- tas para distintas operatorias en una misma torreta); tornos copiadores mejorados (con la particularidad de poder efectuar piezas idénticas, mecanizándolas con un dispositivo llamado co- piador, que permitía copiar un diseño patrón y así hacer todas las piezas iguales); y un número im- portante de máquinas herramientas desarrolladas en esa época. Las acepilladoras, mortajadoras, y taladradoras fueron mejoradas, mientras que las pulidoras, también llamadas rectificadoras, 1 Llegó a diseñar y fabricar ataúdes de fundición y hasta un obelisco totalmente de hierro fundido hecho en partes. Murió en 1808 y fue enterrado en uno de sus ataúdes de hierro. 1850 El inglés Joseph Whitworth, perfeccionó el torno paralelo de tal 1865 manera, que su diseño monopolea de 1850, ha tenido vigencia En 1865 las prestaciones de las hasta nuestros días. Además, Whitworth fue fabricante de máquinas herramientas aumen- herramientas y fue quien desarrolló el sistema de rosca que lleva tan al equiparse con las nuevas su nombre basado en la pulgada, rápidamente introducido en la herramientas fabricadas con aceros industria. En 1861 fue adoptado por el Institute of Civil Engineers aleados, descubiertos por Robert de Inglaterra, los americanos lo adoptaron en 1868. En 1890 los Mushet, lo que permitió duplicar las norteamericanos perfeccionan el torno de Whitworth incorporando prestaciones productivas respecto a 14 la caja de cambios Norton, vigente hasta nuestros días. las herramientas de acero al carbo- no conocidas hasta entonces. fueron rediseñadas para el uso de nuevos tipos de piedras. Por último, nace la -quizás- máquina de mayor desarrollo desde su creación hasta nuestros días, la fresadora. Durante las guerras napoleónicas se puso de manifiesto el problema que creaba la falta de piezas intercambiables en el armamento que se usaba. Era un problema al que se le debía encontrar solución ya que los presupuestos en la reposición de armamento eran impre- sionantes. Había que diseñar y fabricar má- quinas herramientas adecuadas, ya que no existía uniformidad en las medidas y toleran- cias que se pedían, siendo hasta entonces de una fabricación casi artesanal. El ingeniero inglés Henry Maudslay, mejo- | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS rando lo que hizo Wilkinson, fue uno de los primeros en dotar a sus máquinas de ma- yor precisión. En 1897 construyó un torno para cilindrar que marcó una nueva era en la fabricación de máquinas herramientas, con altísima precisión, realizado en una es- tructura totalmente metálica y rígida. La in- fluencia de Maudslay en la construcción de máquinas herramientas británicas perduró durante gran parte del siglo XIX, a través de sus discípulos. Los destacados Richard Roberts y Joseph Whitworth trabajaron a sus órdenes. Durante todo el siglo XIX se construyeron una gran variedad de tipos de máquinas herramien- tas para dar respuesta, en cantidad y calidad, al mecanizado de todas las piezas metálicas de los nuevos productos que se iban desarrollando. 1898 En el año 1898, se produce un hecho trascendente para la industria en general y, más aún, para las herramientas y máquinas herramientas. En los Estados Unidos, Frederick Winslow Taylor, mundialmente conocido como “el padre de la industrialización moderna”, incorpora a unos aceros Mushet un porcentual de tungsteno logrando, luego del temple, que esta herramienta no pierda su filo al ser sometida a condiciones extremas, trabajando en forma muy rápida. Por eso se los llamó aceros rápidos. Tal vez, éste sea el descubrimiento más importante ocurrido a fines del siglo XIX, en el rubro metalmecánico a nivel mundial. Taylor no solo las descubrió, sino que efectuó ensayos en más de 400.000 toneladas de los más variados aceros de la época, desarrollando parámetros, normas y conceptos técnicos para las herramientas de corte, que mantienen 15 total vigencia en la actualidad.  1.2.6. El aporte de Joseph Whitworth En el momento de mayor desarrollo de la máquina herramienta, el millonario británico Sir Joseph Whitworth2 desarrolló un método de producción denominado de medidas finas, con el que se obtenían piezas con superficies planas. El sistema consistía en realizar el acabado frotando dos superficies con una mezcla de aceite y esmeril, logrando superficies planas con una exactitud ma- ravillosa. Este polifacético hombre perfeccionó un torno paralelo al que le incorpora un dispositivo que permite realizar, en dicho torno, una rosca que lleva su nombre. En 1841 perfeccionó un sis- tema para roscas de tornillos ideado por él, que se transformó en el primer sistema estandarizado de rosca y que, con el tiempo, se convirtió en el “Whitworth estándar británico”, mundialmente conocido como rosca BSW, adoptado por el gobierno británico en 1884 y revalidado en 1956. La estandarización permitió una mejor organización y manejo de piezas a rosca en la mayor industria desarrollada por los ingleses en esa época, los ferrocarriles. Su trascendencia fue tal que, en determinado momento y a través de los ferrocarriles ingleses, esa rosca fue conocida | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS y utilizada en casi todo el mundo. Ya para 1850, Whitworth era reconocido como el primer y mayor constructor de máquinas herramientas del mundo. También se lo conoce por introducir en las máquinas herramientas la caja Norton: una caja de velocidades que permite transmitir la velocidad en la máquina mediante el uso de engranajes reemplazando las poleas. Una variante que mantiene vigencia hasta nuestros días. 1.2.7. Las herramientas al rojo vivo de Taylor Ya casi finalizando el siglo XIX, se produce uno de los acontecimientos más importantes del rubro metalmecánico. Exactamente en 1898, el ingeniero norteamericano Frederick Winslow Taylor, sin saberlo, hizo un descubrimiento que se transformaría en un hito y pondría a las he- rramientas de corte en una posición privilegiada. Experimentando con su colega Maunsel White con unos aceros Midvale Nº 68, al que les había agregado altos contenidos de tungsteno y 2 Durante el curso de su vida hizo una gran fortuna siendo una persona caritativa. Consecuentemente, él podía establecer becas de estudios para alumnos indigentes, o de muy bajos recursos, conocidas como las becas Whitworth, lo que le valió ser nombrado “Sir” por la reina Victoria de Inglaterra, y que el edificio principal del campus de la Universidad de Manchester lleve su nombre. 1908 Juntamente para la misma época y, cuando las fuentes de energía del siglo XIX se manifiestan insuficientes, apare- cen los motores de corriente continua fabricados en pequeña escala reemplazando a las máquinas de vapor. Esto provoca un gran impulso en la fabricación de las herramientas y máquinas herramientas. Por ejemplo: en 1908 Henry Ford, monta una mega fábrica para la producción de su modelo “T” en Detroit, Estados Unidos, donde se perfeccionan una gran cantidad de máquinas herramientas adaptadas a las características exigidas por la moderna industria automotriz, y las revolucionarias herramientas de acero rápido desarrolladas por Taylor. A estos cambios se le suman las necesidades impuestas por la Primera Guerra Mundial, que aceleraron el proceso de desarrollo. 16 cromo, comprobó -accidentalmente- que calentándolo casi hasta la temperatura de fusión para templarlo, adquiría un nueva y desconocida propiedad que la denominó dureza al rojo vivo (las publicaciones de la época la denominaban rojo cereza). Esa propiedad consistía en conservar la dureza de temple hasta temperaturas del orden de los 600° grados centígrados, temperatura que sólo se puede generar durante el corte de metales, sobre todo sometido a la fricción de altas velocidades de corte. Justamente, los operarios de la empresa Bethlehem Iron Company, en la que Taylor trabajaba como consultor, fueron los que hablaban de un acero para trabajar muy rápido. Al poco tiempo, pasaron a denominarlos -genéricamente- como aceros rápidos. Gracias al descubrimiento de Taylor y White, la firma en la que se produjo el novel descubri- miento y en la que también se efectuaron ensayos posteriores, pasó a llamarse Bethlehem Steel Company. HERRAMIENTAS JÓVENES: El documental se refiere a los orígenes mismos, tanto de las herra- | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS mientas como de las máquinas herramientas. Sin embargo, tuvieron que pasar muchos años como para poder decir: “esta es una verdadera herramienta de corte”; lo mismo para decir esta es una “buena máquina herramienta”. Tengamos en cuenta que hasta 1898, año en el que Frederick Winslow Taylor descubre el acero rápido, se utilizaban generalmente aceros al carbono, aceros similares a los que se mecanizaban pero templados. Es decir, con una limitada dureza superficial, ya que su com- posición no permitía que fueran más duras, condición que las transformaba en herramientas de corte muy débiles, que debían ser afiladas constantemente. ANÉCDOTA.01 La industria metalmecánica, al no contar con herramientas de calidad, limitaba el diseño de las máquinas herramientas. No se justificaba, para sus necesidades, fabricar maquinaria más sofisticada que la que había. La llegada de los aceros rápidos de Taylor, dió origen a un cambio total en el mundo metalme- cánico. A partir de ese momento, comienza una vertiginosa carrera entre los fabricantes de herramientas y los de máquinas herramientas para obtener el liderazgo del mercado. ¿Quiénes estaban más avanzadas, las herramientas o las máquinas herramientas? Esta carrera sigue vigente en nuestros días, fogoneando la competitividad de los fabricantes de ambas alternativas. 1927 En la Feria de Leipzig (Alemania) en 1927 se presenta una herramienta que deslumbraría al mundo. La firma Krupp Widia Factory hace demostraciones con un nuevo material denominado “hardmetal” -expresión alemana de metal duro- bajo la marca “Widia”. Herramienta que dará la vuelta al mundo con esa denominación. La firma de la familia Krupp, pasará a ser la mano derecha de Adolf Hitler, motivo por el cual ese material fue tratado como secreto militar durante toda la Segunda Guerra Mundial. Finalizada la guerra, la empresa fue confiscada a sus dueños y devuelta recién en 1953, cuando los secretos del poder alemán ya tenían amplia difusión. 17  Taylor siguió perfeccionándolo y en 1906 le incorporó vanadio, mejorando su calidad. Estas herramientas revolucionaron el mundo metalmecánico ya que “no” existían máquinas herra- mientas que permitiesen obtener su máximo rendimiento, provocando en los fabricantes de máquinas el gran desafío de incrementar al triple las velocidades de corte de la época. Éstas podían trabajar a más de 40 metros por minuto, velocidades muy por arriba de los 10 metros por minuto que se utilizaban por entonces. Con estas herramientas Taylor efectuó miles de ensayos para establecer las bondades que te- nían mecanizando más de 400 toneladas de distintos tipos de materiales. También llamado el padre de la industrialización moderna, y artífice del movimiento empresarial denominado “Taylorismo”, estandarizó el diseño constructivo de distintas herramientas, adaptando cada diseño al material a mecanizar. Tan completo resultó su trabajo, que sus diseños aplicados con los aceros rápidos de hace más de 100 años, siguen vigentes hasta nuestros días. | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS 1.2.8. La llegada de los motores de corriente continua Llegando el fin de siglo, se produce un hecho que -sumado a las herramientas de Taylor- per- mitiría producir un vuelco trascendental en la convivencia de herramientas y máquinas he- rramientas. Las herramientas de acero rápido necesitaban mejoras sustanciales en las máqui- nas herramientas. Tal vez el cambio más impor- tante se produce en el proveedor de energía de las máquinas, con la llegada y aplicación de los motores de corriente continua. Para ese enton- ces ya se contaba con tendidos de energía eléctrica en la mayoría de las grandes ciudades con polos industriales, y estos motores llegaron justo para el reemplazo de las rudimentarias y sucias máqui- nas de vapor que impulsaban la mayoría de las máquinas herramientas de la época, permitiendo eliminar una de las limitaciones que impedían el mejoramiento de las máquinas herramientas. 1945 Después de la gran contienda mundial, entre 1945 y 1955, se produjo el mayor desarrollo de las máquinas herra- mientas en el siglo XX, porque a su evolución natural hay que agregar la llegada de la electrónica. Se desarrollan tecnologías como: el control numérico “CN” mejorando notoriamente las mediciones de tolerancias a obtener de esas máquinas y luego el control numérico computarizado “CNC” que se acopla a las máquinas y las herramientas; AUTOCAD (para el dibujo y diseño de las piezas); CAD; CAD/CAM y nuevos programas que en, la actualidad, permiten manejar las máquinas desde una simple computadora ubicada en una oficina. 18 El motor de corriente continua es una máquina de pequeñas dimensiones, que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante movimiento rotatorio. En la actualidad existen nuevas aplicaciones con motores eléctricos que no producen movi- miento rotatorio, sino que -con algunas modificaciones- ejercen tracción sobre un riel. Se los conoce como motores lineales. Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria. Su fácil control de posición par y velocidad la convirtieron en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. Significó un gran espaldara- zo a las máquinas herramientas, incluso permitió la realización de nuevos diseños más accesi- bles para las industrias más pequeñas. Los motores de corriente continua y los generadores de corriente continua están constituidos esen- cialmente por los mismos elementos, diferenciándose -únicamente- en su forma de utilización. 1.2.9. La mega fábrica de Henry Ford | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS Henry Ford, con la fabricación en cadena, revolucionó la industria automovilística. Realizó una apuesta muy arriesgada que solo sería viable si hallaba una demanda capaz de absorber su programada y masiva producción. Las dimensiones del mercado estadounidense ofrecían un marco propicio, y Ford evaluó correctamente la capacidad adquisitiva del hombre medio estadounidense a las puertas de la futura sociedad de consumo. La fabricación en cadena permitiría ahorrar pérdidas de tiempo de trabajo, evitaba que los obreros se desplazaran de un lugar a otro de la fábrica. Ford llevó al extremo las recomendaciones de la “organización científica del trabajo” de Frederick Winslow Taylor. Este proyecto fue entendido por los fabri- cantes de máquinas herramientas que debieron adecuarse a las necesidades impuestas por Ford y a las condiciones mínimas requeridas por las herramientas de Taylor. La producción en cadena permitió romper los paradigmas más negativos del siglo pasado. Este sistema supone una combinación de cadenas de montaje, maquinaria especializada, altos sala- rios y un elevado número de trabajadores en plantilla. La producción resulta rentable, siempre que el producto final pueda venderse a un precio bajo. Gracias a Taylor y sus estudios, la organización de esta nueva mega fábrica era casi perfecta. FINES DE SIGLO XX SIGLO XXI La última parte del siglo XX, disparó los desarrollos de herra- El siglo XXI, se reserva los derechos de mientas a niveles casi increíbles, la globalización ha hecho aportarnos el futuro, ese futuro que está que la tecnología llegue a cualquier parte del mundo casi sin en las máquinas construidas a medida limitaciones. Sus desarrollos son imitados con tanta rapidez según la necesidad de quien las compre, que prácticamente no existen exclusividades. Así llegaron las utilizando las herramientas del futuro que herramientas de Cermet, las cerámicas de primera y segunda ya existen el láser y el ultrasonido. generación, el increíble nitruro de silicio, herramientas de CBN (nitruro de boro cúbico) y de PDC (diamante policristalino). 19  Este cambio de mentalidad generó grandes cambios conceptuales. Hasta ese momento, las máquinas herramientas eran lentas, robustas, muy poco ágiles, y con condiciones estructurales para la mecanización de piezas grandes y pesadas. Ford necesitaba máquinas rápidas, ágiles, dimensionalmente preparadas para trabajar con piezas de medianas a pequeñas y de poco peso. En 1908 Henry Ford, logra poner en marca la mega fábrica con el lanzamiento de su modelo “T“. Ya había producido desde 1903 los mode- los “A”,“B”,“C”, y “N”. Se dice que la elección de la letra T fue en agra- decimiento por la colaboración que Frederick W. Taylor le brindó en la diagramación de la fábrica. Es de mencionar que Ford, impulsor del movi- miento empresarial denominado “Fordismo” se | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS contrapuso, con el tiempo, a muchos preceptos de Taylor, a punto de modificar prácticamente casi toda la organización de fábrica. Lo único que no pudo modificar fue el uso de las herramientas hechas de acero rápido y diseñadas por Taylor. DOS PERSONAS MÁS QUE IMPORTANTES: La historia quiso que las vidas de dos personajes importantes del mundo metalmecánico Frederick Winslow Taylor y Henry Ford, se cruzaran a principios del siglo pasado. Taylor, el padre de la industrialización moderna y artífice del movimiento denominado Taylorismo, estableció los principios relativos a la organización industrial. Henry Ford le pidió colaboración para el diseño, organización y montaje de su mega fábrica ubicada en Detroit, USA en el año 1904. Henry Ford fabricó varios modelos de automóviles a los que denominó con letras del alfabeto, ANÉCDOTA.02 modelos A, B, D y otros. Algunos no tuvieron el éxito esperado y se dejaron de fabricar. A modo de agradecimiento hacia Frederick Winslow Taylor, Ford denominó modelo “T” al automóvil fabricado en su mega fábrica. El Ford “T” se transformó en el modelo de autos Ford más vendido en los EEUU. Con el pasar de los años Henry Ford fue cambiando casi todos diseños de esquemas y organi- gramas que implementó Taylor en su fábrica, lo único que no pudo cambiar fueron las buenas herramientas de acero rápido que había creado Taylor. Esos cambios en la organización de su fábrica con el tiempo dieron origen también a otro movimiento denominado Fordismo. Algunos intelectuales llaman a Henry Ford “creador del Capitalismo moderno”. 1.2.10. Osram y la aplicación del principio del filamento lumínico como herramienta de corte. Nace el Metal Duro Para abastecer a toda Europa, Osram y AGD (General Electric Alemana) comienzan, en Alemania, la fabricación de lámparas lumínicas con filamento incandescente. Ese filamento estaba com- puesto por tungsteno. Osram “pensó” que a mayor filamento, mayor luz. No era mala idea, pero el inconveniente se presentó cuando le entregaron el tocho fabricado con tungsteno de mayores 20 dimensiones, pero totalmente amorfo. Cuando pidió a su gente que se le efectuara una simple me- canizada, para que tomase una forma más cilíndrica, el tocho terminó destruyendo todas las herra- mientas conocidas hasta ese momento. Era un material extremadamente duro. Para poder hacerlo más grande lo carbonizaron y mezclaron con cobalto que sirvió como aglutinante. Surgió, entonces, un nuevo compuesto: un nuevo carburo muy duro. Los operarios lo llamaron hardmetal, en alemán metal duro. A Osram no le servía como filamento, entonces se lo ofre- ce a la empresa de la Familia Krupp, por ese entonces mano derecha de Adolf Hitler. Krupp, que era dueño de varias minas para la extracción de metales en la península escan- dinava, manejaba a su gusto la comercializa- | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS ción de todo el mercado europeo de metales. El metal duro se presenta en la Feria Internacional de Leipzig -Alemania- en 1927, en un torno adaptado especialmente para mostrar sus bondades. Las publicaciones de la época lo referían como herramienta exótica del futuro, porque nunca antes se había trabajado en las condiciones en que lo hacía el metal duro. Se comercializó con la marca Widia, abreviatura de wier (en alemán como o igual) y diamant (en alemán diamante). “Widia”: igual o como el diamante, por equiparar su dureza a la del diamante. Widia se transformaría en el descubrimiento más revolucionario e importante del siglo XX en el rubro metalmecánico. En lo que a herramientas se refiere, su llegada tiró por tierra con todo lo conocido hasta entonces. El metal duro tuvo un tremendo desarrollo durante el transcurso de la Segunda Guerra Mun- dial. El gobierno nazi lo guardaba como secreto de Estado. Así se puede explicar la gran cantidad y calidad de armamento y mecanizados producidos por las fábricas alemanas, que desconcertaba a los otros países del conflicto. 1.2.11. Los aliados devuelven la fábrica a Krupp y estos denuncian la falta de 5.200 patentes de herramientas de metal duro Los Krupp fueron uno de los grupos corporativos más grandes de Europa. Se relacionaron es- trechamente con todos los gobernantes alemanes, desde Guillermo I hasta Konrad Adenauer (salvo durante la República de Weimar). Las armas y equipos que produjeron protagonizaron las guerras europeas desde 1866 hasta 1945, sus cañones llegaron a ser los más potentes del mundo. Las industrias del grupo Krupp AG fueron las principales aliadas del régimen nazi du- rante todo el transcurso de la Segunda Guerra Mundial. Además fabricar cañones, fue el princi- pal abastecedor de herramientas y materiales de todo tipo, a las fábricas alemanas productoras de armamento, tanto en su territorio, como a las de las naciones ocupadas por el régimen nazi. Era comprensible la intervención directa de parte de los aliados al terminar la guerra sobre las indus- trias del grupo. Es más, se generó una gran disputa al tener que definir quién ejercería su control. Luego de un periodo de ocho años en manos de una comisión integrada por todos los países aliados, las fábricas del grupo -incluida la de herramientas- fue devuelta a sus originales dueños en 1953. 21  La primera medida adoptada por su reasumido director Alfred Krupp, fue hacer un inventario en las fábricas. El resultado en la fábrica de herramientas de Widia fue la falta de toda documenta- ción perteneciente a unas 5.200 patentes registradas por Krupp Widia Factory de herramientas, muchas de metal duro, desarrolladas durante el periodo de guerra. El reclamo nunca prosperó, los aliados hicieron caso omiso al pedido de Krupp quien nunca dejó de reivindicar sus patentes. Evidentemente, el secreto alemán se puso al alcance de muchos. Desde ese momento surgió un gran número de fábricas de metal duro, tanto en los Estados Unidos como en Europa, lo que produjo un gran impulso a un mercado de herramientas de corte que ha ido creciendo año tras año. En la actualidad hay más de 150 fábricas de calidad reconocida distribuidas en el mundo. En la actualidad el grupo Krupp AG se ha fusionado con el grupo Thyssen AG, dando origen a ThyssenKrupp. La fábrica de herramientas Widia, luego de fusionarse con Valenite del Grupo Cincinnati, pasó a la órbita de Kennametal Co. de USA. | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS 1.2.12. Diez años posteriores a la Segunda Guerra Mundial llega el primer CN, control numérico Durante los conflictos bélicos suelen desarrollarse tecnologías militares que luego, utilizadas en forma civil, suelen aportar muchos dividendos. El control numérico (CN) fue un desarrollo militar, pero idea de un civil. El hombre desde hacía mucho tiempo quiso que alguno de sus inventos se manejara solo. Para el fin de la Segunda Guerra Mundial, existían diversas variantes ante la posibilidad de controlar una máquina sin manejo manual. Varios años antes, la pianola era un buen ejemplo. Utilizaba una bobina de papel perforada con orificios que coincidían en un pentagrama musical, ese papel se desplazaba sobre un cilindro en el que se hallaban pequeños pernitos adosados, que a medida que este giraba se introducían o no en los orificios del papel perforado sobre el pentagrama. Los pernitos tenían topes que, por medio de vieletas mecánicas, hacían sonar las teclas o cuerdas de la pianola emitiendo el sonido musical buscado. Siguiendo este principio, Franco Stulen en 1946, adaptó una máquina de contabilidad de IBM para soluciones de ingeniería de diseños asociados a las láminas de un rotor de un helicóp- tero producido por la Parsons Corporations. John T. Parsons introduce el invento en una máquina herramienta en 1948, con el objeto de resolver un problema de fresado de superficies complejas tridimensionales, aplicables para un proyecto aeronáutico juntamente con la Universidad de Massachusetts. Tras años de desarrollo y algunos fracasos, en 1952 funcionaba un control experimental apli- cado a una fresadora Cincinnati sin grandes resultados. La programación utilizaba un código binario sobre una cinta perforada y la máquina herramienta ejecutaba movimientos simultáneos coordinados sobre sus tres ejes. A pesar de ser un sistema efectivo, los modelos desarrollados durante los años cincuenta y sesenta fueron poco eficaces y re- sultaron muy caros. Operarlos era muy difícil, había un programador, un perfoverificador de la cinta que se hacía por duplicado, una tercera persona debía colocarlo en la captadora de la máquina. Si se cometía un error en la programación original, no se podía corregir y se debía perfoverificar toda la cinta nuevamente, transformando al trabajo automatizado en una tarea sumamente engorrosa. 22 La cosa cambiaría con el desarrollo de la microelectrónica y la llegada de la computadora dando origen al CNC, control numérico computadorizado. LA MÚSICA COMO INSPIRACIÓN: La idea de crear un dispositivo o aparato, que permita ma- nejar una máquina herramienta en forma autónoma y sin la mano del hombre en los controles en forma directa, fue una utopía por muchos años. Lo increíble del caso es que la inspiración para descubrir un sistema para manejar controles de una máquina surgió a partir del princi- pio de funcionamiento de una pianola musical. Una pianola tiene, en su interior, un tambor giratorio con clavijas de madera, en el que se apoya un rodillo de papel que tiene impreso o escrito un pentagrama musical, donde se deta- lla un tema, cada una de las notas tienen una perforación importante por donde, al apoyarse el papel sobre el tambor, las clavijas se introducen en los orificios de las notas musicales. Por un sistema interno esas clavijas están conectadas a las teclas de la pianola, que ejecutan ANÉCDOTA.03 el golpe a la tecla cada vez que estas se introducen en los orificios. La seguidilla de golpes | GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 1 | HISTORIA DE LAS HERRAMIENTAS Y LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS va tomando continuidad y se logra obtener de la pianola la música del tema musical impreso en la bobina de papel. El principio del papel perforado, dio origen a unas cintas perforadas, en estas se perforaba por medio de un sistema de órdenes alfanumérico la información necesaria como para mover controles mecánicos de las máquinas herramienta, permitiendo de esta forma su funciona- miento automatizado sin la mano del hombre en los controles. Más adelante la electrónica simplificó el sistema en la transmisión de datos, pudiendo reem- plazar los mandos mecánicos. 1.2.13. Toman protagonismo las máquinas herramientas con el aporte de la computadora En los años 50 el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), dependiente de la Univer- sidad de Massachusetts juntamente con la firma Cincinnati ambas de los Estados Unidos, trabajaron en el desarrollo del control numérico mecánico (CNC) que no les aportó muchas satisfacciones. Como idea era muy buena, pero la puesta en práctica acarreaba un sinnúmero de problemas de difícil solución. La llegada de la computadora significó un cambio de 180 grados en el manejo del proyecto “control numérico”, permitiendo el desarrollo de las máquinas herramientas. En esta época las computadoras estaban en sus inicios y eran tan grandes que el espacio ocu- pado por la computadora era mayor que el de la máquina a automatizar. Hoy en día, las computadoras son cada vez más pequeñas y económicas, de esta forma el uso del CNC se ha extendido a todo tipo de maquinaria herramientas: tornos, agujereadoras, fresadoras, centros de mecanizado, rectificadoras, incluso en equipos de otros rubros como máquinas de coser, de envasar, de carga, de pintar, entre otras. En una máquina CNC, a diferencia de una máquina convencional o manual, una computadora con- trola la posición y velocidad de los motores que accionan los ejes de la máquina. Por ejemplo: En un torno se manejan dos ejes X y Z, mientras en una fresadora son como mínimo tres, X, Z e Y. Gracias a esto, puede hacer movimientos que no se pueden lograr manualmente como círculos, 23  líneas diagonales y figuras complejas tridimensionales, ampliando las posibilidades de mecanizar piezas que hasta pocos años atrás eran prácticamente imposibles con máquinas convencionales. Las máquinas CNC son capaces de mover la herramienta al mismo tiempo en los tres ejes, así ejecutar trayectorias tridimensionales como las que se requieren para el mecanizado de com- plejos moldes y troqueles para industria del plástico. En una máquina CNC una computadora controla el movimiento de la mesa, el carro y el husillo. Una vez programada, la máquina ejecuta todas las operaciones por sí sola, sin necesidad de que el operador esté manejándola. Esto permite aprovechar mejor el tiempo del personal para que sea más productivo. El término "control