Tornu

Denominar tornu (del llatín tornus, y esti del griegu τόρνος, xiru, vuelta)^[1] a un conxuntu de máquines y ferramientes que dexen mecanizar, roscar, cortar, trapeciar, afuracar, cilindrar, forgar y ranurar pieces de forma xeométrica por revolución. Estes máquines-ferramienta operen faciendo xirar la pieza a mecanizar (suxeta nel cabezal o tamién llamáu chuck fita ente los puntos de centraxe) mientres una o delles ferramientes de corte son emburriaes nun movimientu reguláu de meyora contra la superficie de la pieza, cortando la forgaxa acordies coles condiciones teunolóxiques de mecanizado fayadices. Dende l'entamu de la Revolución industrial, el tornu convirtióse nuna máquina básica nel procesu industrial de mecanizado.

Esti artículu referir a los tornos utilizaos na industria metalúrxica pal mecanizado de metales. Pa otros tipos de tornos y pa otres acepciones d'esta pallabra, vease Tornu (dixebra)

Tornu paralelu modernu.

La ferramienta de corte va montada sobre un carru que se mueve sobre unes guíes o rieles paralelos a la exa de xiru de la pieza que se tornia, llamada exa X; sobre esti carru hai otru que se mueve según la exa Z, en direición radial a la pieza que se tornia, y puede haber un tercer carru llamáu charriot que puede inclinase, pa faer conos, y onde se sofita la torreta portaherramientas. Cuando'l carru principal mueve la ferramienta a lo llargo de la exa de rotación, produz el cilindráu de la pieza, y cuando'l carru tresversal mover de forma perpendicular a la exa de simetría de la pieza realiza la operación denomada refrentado.

Los tornos copiadores, automáticos y de control numbéricu lleven sistemes que dexen trabayar a los dos carros de forma simultánea, consiguiendo cilindraos cónicos y esféricos. Nel casu de los tornos paralelos, lleven montáu un tercer carru, de accionamiento manual y xiratoriu, llamáu charriot, suxetu al carru tresversal. Col charriot inclináu a los graos necesarios ye posible mecanizar conos. Enriba del charriot va afitada la torreta portaherramientas.

Los materiales colos que se pueden mecanizar pieces nos tornos, pueden ser diversos, dende l'aceru y el fierro de fundición ente los de mayor durez; el bronce y el latón, más blandos; algamando a torniar hasta los más plásticos como'l nylon y el grilón, por casu.

Historia

Tornos antiguos

La esistencia de tornos ta atestiguada dende siquier l'añu 850 e. C. La imaxe más antigua conocida caltener na tumba d'un sumu sacerdote exipciu llamáu Petosiris (sieglu IV e. C.). ^[2]

Mientres sieglos los tornos funcionaron según el sistema de "arcu de violín". Nel sieglu XIII inventóse'l tornu de pedal y piértiga flexible, que tenía la ventaya de ser remanáu col pie en cuenta de coles manes, colo cual estes quedaben llibres pa otres xeres. Nel sieglu XV surdieron otros dos ameyores: la tresmisión per correa y el mecanismu de biela-rabil.^[2]

Tornos mecánicos

Tornu paralelu de 1911, que les sos pieces amosaes son:
a. Bancada.
b. Carru.
c. Cabezal.
d. Rueda de retrocesu.
y. Polea de conos pa la tresmisión dende una fonte esterna d'enerxía.
f. Platu.
g. Cigüeña.
h. Husillo.

Al empezar la Revolución industrial n'Inglaterra, mientres el sieglu XVII, desenvolviéronse tornos capaces de dar forma a una pieza metálica. El desenvolvimientu del tornu pesáu industrial pa metales nel sieglu XVIII fixo posible la producción en serie de pieces de precisión:

• años 1780: Jacques de Vaucanson constrúi un tornu con portaherramientas esnidiosu.
• escontra 1797: Henry Maudslay y David Wilkinson ameyoren l'inventu de Vaucanson dexando que la ferramienta de corte pueda avanzar con velocidá constante.
• 1820: Thomas Blanchard inventa'l tornu copiador.
• años 1840: desenvolvimientu del torno revólver.

Una serie d'antiguos tornos propulsados un motor central al traviés de correes.

En 1833, Joseph Whitworth instalar pola so cuenta en Mánchester. Los sos diseños y realizaciones influyeron de manera fundamental n'otros fabricantes de la dómina. En 1839 patentó un tornu paralelu pa cilindrar y roscar con bancada de guíes planes y carru tresversal automáticu, que tuvo una gran aceptación. Dos tornos que lleven incorporaos elementos de les sos patentes caltener na actualidá. Unu d'ellos, construyíu en 1843, caltener nel Science Museum de Londres. L'otru, construyíu en 1850, caltener nel Birmingham Museum.En 1850 allugar na Ferrería de San Blas de Sabero, Llión, fábrica de fierro perteneciente a la Sociedá Palentina-Lleonesa de Mines, un tornu pa torniar los cilindros de laminación de los trenes laminadores, anguaño ta espuestu nel Muséu de la Siderurxa y Minería de Castiella - Llión en Sabero nel mesmu llugar onde s'allugó hai más de 160 años.

Pero en 1839 foi J. G. Bodmer quien tuvo la idea de construyir tornos verticales. A finales del sieglu XIX, esti tipu de tornos yeren fabricaos en distintos tamaños y pesos. El diseñu y patente en 1890 de la caxa de Norton, incorporada a los tornos paralelos, dio solución al cambéu manual d'engranaxes p'afitar los pasos de les pieces a roscar.^[3]

Introducción del control numbéricu por ordenador

Tornu modernu de control numbéricu.

El tornu de control numbéricu ye un exemplu d'automatización programable. Diseñar p'afaer les variaciones na configuración de los productos. La so principal aplicación centrar en volúmenes de producción medios de pieces sencielles y en volúmenes de producción medios y baxos de pieces complexes. Unu de los exemplos más importantes d'automatización programable ye'l control numbéricu na fabricación de partes metáliques. El control numbéricu (CN) ye una forma d'automatización programable na cual l'equipu de procesáu contrólase al traviés de númberos, lletres y otros símbolos. Estos númberos, lletres y símbolos tán codificados nun formatu apropiáu pa definir un programa d'instrucciones pa desenvolver una xera concreta. Cuando la xera en cuestión camuda, camúdase'l programa d'instrucciones. La capacidá de camudar el programa fai que'l CN sía apropiáu pa volúmenes de producción baxos o medios, yá que ye más fácil escribir nuevos programes que realizar cambeos nos equipos de procesáu.

El primer desenvolvimientu nel área del control numbéricu realizar l'inventor norteamericanu John T. Parsons (Detroit, 1913-2007), xunto col so emplegáu Frank L. Stulen, na década de 1940. El conceutu de control numbéricu implicaba l'usu de datos nun sistema de referencia pa definir les superficies de contorna de les hélices d'un helicópteru.

Tipos de tornos

Anguaño utilícense na industria del mecanizado varios tipos de tornos, que la so aplicación depende de la cantidá de pieces a mecanizar por serie, de la complexidá de les pieces y de la durez de les pieces.

Tornu horizontal

Caxa de velocidaes y meyores d'un tornu paralelu.

El tornu paralelu o mecánicu ye'l tipu de tornu qu'evolucionó partiendo de los tornos antiguos cuando se-y fueron incorporando nuevos equipamientos que llograron convertilo nuna de les máquines ferramientes más importante qu'esistieron. Sicasí, na actualidá esti tipu de tornu ta quedando apostráu a realizar xeres pocu importantes, a utilizase nos talleres d'aprendices y nos talleres de caltenimientu pa realizar trabayos puntuales o especiales.

Pa la fabricación en serie y de precisión fueron sustituyíos por tornos copiadores, revólver, automáticos y de CNC. Pa remanar bien estos tornos ríquese la remangu de profesionales perbién calificaos, una y bones el manexu manual de los sos carros puede causar errores de cutiu na xeometría de les pieces torniaes.

Tornu copiador

Esquema funcional de tornu copiador.

Llámase tornu copiador a un tipu de tornu qu'operando con un dispositivu hidráulico y electrónico dexa'l torniamientu de pieces d'alcuerdu a les carauterístiques de la mesma siguiendo'l perfil d'una plantía que reproduz un retruque igual a la guía.

Esti tipu de tornos utilizar pal torniamientu d'aquelles pieces que tienen distintos pasos de diámetros, que fueron primeramente forxaes o fundíes y que tienen pocu material escedente. Tamién son bien utilizaos estos tornos nel trabayu de la madera y del mármol artísticu pa dar forma a les columnes embellecedoras. La preparación pal mecanizado nun tornu copiador ye bien senciella y rápida y por eso estes máquines son bien útiles pa mecanizar llotes o series de pieces que nun sían bien grandes.

Les condiciones teunolóxiques del mecanizado son comunes a les de los demás tornos, solamente hai que prever una ferramienta que dexe bien la evacuación de la forgaxa y un sistema de lubricación y refrigeración eficaz del filu de corte de les ferramientes por aciu abondosa aceite de corte o taladrina.

Torno revólver

Operaria remanando un tornu revólver.

El torno revólver ye una variedá de tornu diseñáu pa mecanizar pieces sobre les que sía posible'l trabayu simultáneu de delles ferramientes col fin de menguar el tiempu total de mecanizado. Les pieces que presenten esa condición son aquelles que, partiendo de barres, tienen una forma final de casquillo o similar. Una vegada que la barra queda bien suxeta por aciu pinces o con un platu de garres, va taladrándose, mandrinando, roscando o escariando la parte interior mecanizada y al empar puede dise cilindrando, refrentando, ranurando, roscando y cortando con ferramientes de torniamientu esterior.

El tornu revólver lleva un carru con una torreta xiratoria na que s'enserten les distintes ferramientes que realicen el mecanizado de la pieza. Tamién se pueden mecanizar pieces de forma individual, afitándoles a un platu de garres de accionamiento hidráulicu.

Tornu automáticu

Llámase tornu automáticu a un tipu de tornu que'l so proceso de trabayu ta dafechu automatizado. L'alimentación de la barra necesaria pa cada pieza faise tamién de forma automática, a partir d'una barra llarga que s'enserta per un tubu que tien el cabezal y suxetar por aciu pinces d'apierte hidráulicu.

Estos tornos pueden ser d'un solu husillo o de dellos husillos:

• Los d'un solu husillo empléguense básicamente pal mecanizado de pieces pequeñes que rican grandes series de producción.
• Cuando se trata de mecanizar pieces de dimensiones mayores utilícense los tornos automáticos multihusillos onde de forma programada en cada husillo va realizándose una parte del mecanizado de la pieza. Como los husillos van camudando de posición, el mecanizado final de la pieza resulta bien rápido porque tolos husillos mecanizan la mesma pieza de forma simultánea.

La puesta a puntu d'estos tornos ye bien aballadora y por eso utilícense principalmente pa grandes series de producción. El movimientu de toles ferramientes ta automatizado por un sistema de escéntriques y reguladores electrónicos que regulen el ciclu y los topes de final de carrera.

Un tipu de tornu automáticu ye'l conocíu como "cabezal móvil" o "tipu suizu" (Swiss type), nos que'l desplazamientu axial vien dau pol cabezal del tornu. Nestes máquines el cabezal recula cola pinza abierta, cierra pinza y va xenerando'l movimientu de meyora de la barra pa mecanizar la pieza mientres les ferramientes nun se mueven axialmente. Los tornos de cabezal móvil tienen tamién la peculiaridá de disponer d'una luneta o cañón qu'empón la barra al mesmu altor de les ferramientes. Por esti motivu ye capaz de mecanizar pieces de gran llargor en comparanza al so diámetru. El rangu de diámetros d'un tornu de cabezal móvil llega anguaño a los 38 milímetros de diámetru de barra, anque suelen ser máquines de diámetros menores. Esti tipu de tornos pueden funcionar con lleves o CNC y son capaces de trabayar con tolerancies bien estreches.

Tornu vertical

Tornu vertical.

El tornu vertical ye una variedá de tornu, d'exa vertical, diseñáu pa mecanizar pieces de gran tamañu, que van suxetes al platu de garres o otros operadores y que poles sos dimensiones o pesu fadríen difícil la so fixación nun tornu horizontal.

Los tornos verticales nun tienen contrapuntu sinón que l'únicu puntu de suxeción de les pieces ye'l platu horizontal sobre'l cual van sofitaes. La manipulación de les pieces p'afitales nel platu facer por aciu grúes de ponte o polipastos.

Tornu CNC

Tornu CNC.

Artículu principal: Tornu CNC

El tornu CNC ye un tornu empobináu por control numbéricu por ordenador.

Ufierta una gran capacidá de producción y precisión nel mecanizado pola so estructura funcional y la trayeutoria de la ferramienta de torniamientu ye controlada por un ordenador que lleva incorporáu, que procesa les órdenes d'execución conteníes nun software que primeramente iguó un programador conocedor de la teunoloxía de mecanizado en redol. Ye una máquina que resulta rentable pal mecanizado de grandes series de pieces sencielles, sobremanera pieces de revolución, y dexa mecanizar con precisión superficies curves coordinando los movimientos axial y radial pa la meyora de la ferramienta.

Pieces d'axedrez mecanizadas nun tornu CNC.

La velocidá de xiru de cabezal portapiezas, la meyora de los carros llonxitudinal y tresversal y les cotes d'execución de la pieza tán programaes y, por tanto, exentes de fallos imputables al operario de la máquina.^[4]

Otros tipos de tornos

Amás de los tornos emplegaos na industria mecánico, tamién s'utilicen tornos pa trabayar la madera, la ornamentación con mármol o granitu.

El nome de "tornu" aplícase tamién a otres máquines rotatories como por casu el tornu d'alfareru o'l tornu dental. Estes máquines tienen una aplicación y un principiu de funcionamientu totalmente distintes de les de los tornos descritos nesti artículu.

Estructura del tornu

Tornu paralelu en funcionamientu.

El tornu tien cinco componentes principales:

• Bancada: sirve de soporte pa les otres unidaes del tornu. Na so parte cimera lleva unes guíes poles que se mueve'l cabezal móvil o contrapuntu y el carru principal.

• Cabezal fixu: contién los engranaxes o polees qu'impulsen la pieza de trabayu y les unidaes de meyora. Inclúi'l motor, el husillo, el selector de velocidá, el selector d'unidá de meyora y el selector de sentíu de meyora. Amás sirve pa soporte y rotación de la pieza de trabayu que se sofita nel husillo.

• Contrapuntu: el contrapuntu ye l'elementu que s'utiliza pa sirvir de sofitu y poder asitiar les pieces que son torniaes ente puntos, según otros elementos tales como portabrocas o broques pa faer parafuses nel centru de les exes. Esti contrapuntu puede movese y afitase en diverses posiciones a lo llargo de la bancada.

• Carru portátil: consta del carru principal, que produz los movimientos de la ferramienta en direición axial; y del carru tresversal, que s'esmuz transversalmente sobre'l carru principal en direición radial. Nos tornos paralelos hai amás un carru cimeru orientable, formáu de la mesma por trés pieces: la base, el charriot y la torreta portaherramientas. La so base ta sofitada sobre una plataforma xiratoria pa empobinalo en cualquier direición.

• Cabezal xiratoriu o chuc: la so función consiste en suxetar la pieza a mecanizar. Hai dellos tipos, como'l chuck independiente de cuatro mordazas o l'universal, mayoritariamente emplegáu nel taller mecánicu, al igual qu'hai chucks magnéticos y de seis mordazas.

Equipu auxiliar

Platu de garres universal.

Platu y perno d'arrastre.

Ríquense ciertos accesorios, como suxetadores pa la pieza de trabayu, soportes y portaherramientas. Dellos accesorios comunes inclúin:

• Platu de suxeción de garres universal: suxeta la pieza de trabayu nel cabezal y tresmite el movimientu.
• Platu de suxeción de garres blandes: suxeta la pieza de trabayu nel cabezal al traviés d'una superficie yá acabada. Son mecanizadas pa un diámetru específicu nun siendo válides pa otros.
• Centros o puntos: soporten la pieza de trabayu nel cabezal y na contrapunta.
• Perno d'arrastre: Afitar nel platu de tornu y na pieza de trabayu y tresmíte-y el movimientu a la pieza cuando ta montada ente centros.
• Soporte fixu o luneta afita: soporta l'estremu estendíu de la pieza de trabayu cuando nun puede usase la contrapunta.
• Soporte móvil o luneta móvil: montar nel carru y dexa soportar pieces de trabayu llargues cerca del puntu de corte.
• Torreta portaherramientas con alliniación múltiple.
• Platu d'arrastre :pa ensobiar pieces de mala suxeción.
• Platu de garres independientes : tien 4 garres qu'actúen de forma independiente unes d'otra.