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Torno Copiador para Madera Semiautomático para el Sector
Artesanal
Carrillo Montenegro Diana Cecilia [email protected]
Universidad Técnica del Norte, Facultad de Ingeniería en Ciencias Aplicadas
Resumen.- El torno copiador para madera es una máquina herramienta que permite realizar una réplica de una figura las veces que se demande, siguiendo el perfil de una plantilla o patrón. Esta aplicación es muy útil en la fabricación de muebles en donde se requiere de la producción en serie de algunos elementos como: partes de mesas, sillas, pilares decorativos, entre otros. Su manipulación es sencilla, esto permite que el operario realice su trabajo sin mayores dificultades, además posee una botonera de control para desbaste transversal que evita el contacto directo con la herramienta de corte, previniendo así posibles lesiones o cortaduras a las que se expone una persona al realizar este trabajo en forma manual.
I. INTRODUCCIÓN
La provincia de Imbabura, dentro de ella la parroquia de San Antonio de Ibarra se ha caracterizado por la elaboración de muebles y artesanías en madera. Sus productores utilizan como medio para la obtención de figuras cilíndricas y redondeadas, un torno para madera de operación manual, cuyo manejo requiere de la sujeción de la herramienta de corte con las manos mientras la madera gira a grandes velocidades.
Este proceso ha presentado varios inconvenientes como: lesiones, cortaduras, errores en las dimensiones de las figuras y falta de uniformidad en elementos que deben tener las mismas características debido a que resultado final depende directamente de la habilidad de la persona que realiza el torneado.
Las máquinas eléctricas funcionan a velocidades que requieren pericia, mucha atención y concentración; los filos y la velocidad representan un gran peligro para los inexpertos o distraídos. Para lograr artesanías en madera cuya superficie sea suave al tacto, es necesario usa herramientas “bien afiladas” que suelen herirlos. [1]
Los accidentes ocurren también por defectos naturales de la madera. En el estudio realizado (Ancona & Castillo, 2011) los artesanos mencionan que a veces la madera trae una rajadura en el centro, si cortan un pedazo con este defecto y lo colocan en el torno eléctrico, al girar y tornear, se puede romper, salir despedido y golpear a quien se encuentre cercano.
Otros países cuentan con tecnologías capaces de realizar este trabajo en forma automática y precisa pero la adquisición de esta maquinaria, no es factible debido a su costo, mantenimiento y los conocimientos específicos que se requieren para su puesta en marcha. Por ello nace la necesidad de implementar nuevos mecanismos que permitan facilitar el proceso.
La utilización de un torno copiador de madera semiautomático, se adapta a todas esas necesidades, permite obtener elementos con dimensiones requeridas y uniformidad sin mayor dificultad, siendo esto un beneficio para lograr la satisfacción del cliente.
II. TORNO COPIADOR
Es una máquina herramienta que mediante el uso de dispositivos mecánicos y electrónicos permite realizar el torneado
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III. TOR
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EN MADE
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Fig.
B. Torn
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2: Torneado e
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V. PARINTETOR
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OS N EN
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ABLA II: Velmader
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DIÁMETRO
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2 in-50 mm
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6 in-150 mm
Las cifras de esta adecuada se debevelocidades.
El mecaobre un tor
manual queelocidad deoleas.
Velocida
Represeniruta que pu
minuto de tra
La velomportante erramienta, uede dar lugesgaste rápor el contraorma un erramienta
A I: Velocidadear madera, técn
DADES PARA TO
2 in. (50 mm)
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1000 rpm
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600 rpm
locidades recora, técnica ent
ES PARA TORNE
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12 305 m
2500 210
2000 200
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1250 90
1000 90
900 70
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anismo copirno para mae realiza e giro del
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cidad de cpara la puesto qu
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ORNEADO AL AIR
ALTURAS
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1200 rpm 1
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ADO ENTRE CEN
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00 1500
00 1500
50 1000
00 700
00 700
00 700
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ara tornear ]
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36 in. 915 mm
700
700
700
700
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SCRIPCIÓNCANISMO
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DEL OR
Fig. 1
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Esquema
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VI. DESSIST
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SCRIPCIÓNTEMA ELÉ
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N ÉCTRICO
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Fig. 7: Es
VII. C
Mediamecanismo
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CONCLUSI
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G. (2007). Influe y geometríagosidad supe
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6] Boothroyd(1989):“Fuand MachNew York
7] Pereira, JDeterminacorte de operacioneINGENIE
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R. (2008). Tutown: The Tau
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J. C., & Ración experim
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C. (2011). Ede madera parería de mayoto, Ecuador.
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Wood Lathe Copier Semiautomatic for the Handicraft Sector
Carrillo Montenegro Diana Cecilia [email protected]
Técnica del Norte University, Engineering and Applied Sciences Faculty
Abstract.-the wood copying lathe is a machine tool which allows a replica of a figure for the times that you demand, following the profile of a template or pattern. This application is very useful in the manufacture of furniture where is required in the production of some elements such as: parts of tables, chairs, decorative pillars, among others. Its handling is simple, this allows operator to perform their work without any difficulty, in addition it has a control button for transverse roughing that prevents direct contact with the cutting tool, preventing potential injuries or cuts a person is exposed to when performing this work manually.
I. INTRODUCTION
The province of Imbabura, in the parish of San Antonio de Ibarra has been characterized by the production of furniture and handicrafts in wood. Their producers used as means for obtaining of cylindrical and rounded figures, a manual operation wood lathe, whose operation requires the attachment of the cutter with hands while wood turning at high speeds.
This process has presented several drawbacks as: injuries, cuts, errors in the size of the figures and lack of uniformity in elements that must have the same characteristics as final result directly depends on the skill of the person doing the turning.
Electric machines operate at speeds that require expertise, attention and concentration; edges and speed represent a
great danger for the inexperienced or distracted. "Sharp" tools that tend to hurt them is necessary use for handicrafts in wood whose surface is soft to the touch. [1].
The accidents also occur by natural defects of wood. In the study (Ancona & Castillo, 2011) artisans mentioned that sometimes the wood brings a crack in the Center, if you cut a piece with this defect and place it in the electric winch, by turning and turning, you can break, throwback and beating who is close.
Other countries have technology capable of performing this work automatically and accurately but the acquisition of this machinery is not feasible due to its cost, maintenance and specific knowledge required to put in place. Thus was born the need to implement new mechanisms that will facilitate the process.
The use of a semi-automatic copying lathe of wood, adapts to all those needs, allows elements with required dimensions and consistency without major difficulty, this being a benefit to achieve customer satisfaction.
II. COPIER LATHE
It is a machine tool which allows turning, following the profile of a template until you get as a result equal to guide replica using mechanical and electronic devices. Usually used in works of wood, marble or metal with little excess material.
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Fig. 1:
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III. WOOD
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g the timberiding the bltimes unt
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Fig. 2
B. Turnin
This prond then splpplicable, irofile to be
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C. Turni
This is ne end and he subject no
All lathean be as sim
which aims tuch as burnhe touch as t
2: Turning b
ng half piec
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a newspapof turning at the pithe model,
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the turningapplying t
o face.
Fig. 3: Turn
e work requmple as santo achieve fnt or colorfthe wax.
Fig. 4: Fini
between cen
ces
ws turning wo parts tossary to dr
in two ping them er, then
between iece takesto finally se
g wood by the cutting
ning the air
uires finishinding or burfine, rustic ful and ple
ishing lathe
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a figure o use as raw the ieces of together by the centers
shape eparate.
holding head on
ing. This rnishing, surfaces
easing to
IV. PARAMETERS INVOLVED IN THE TURNING
The characteristics of the machine tool or cutting edge and the work piece define the value they can take certain variables of the machining process. [3]
For each operation, a process scheduler must select appropriate tools and optimum use of them. At this stage preferentially decisions are based on intuition or trial and error, and obviously on the experience accumulated over time.
This stage of the planning process considers the definition of the following parameters: [4]
– Appropriate tool (geometry, material fixing system)
– Cutting speed (Vc) and the rotation (n) of the piece
– Feed per revolution (fn) or the feed rate of the tool
– Depth of cut (ap).
Spindle speeds
The rotation speed of the timber may vary according to the turning operation being performed, the diameter and length of the piece. Usually it is working with available speeds ranging from 400 rpm to 2,500 rpm.
The following tables show recommended speeds.
TABLE I: Recommended speeds for turning wood, air technique [5]
VELOCIDADES PARA TORNEADO AL AIRE
DIÁMETROS ALTURAS
2 in. (50 mm)
3 in. (75 mm)
4 in. (100 mm)
8 in. (200 mm) 1250 rpm 1200 rpm 1000 rpm
10 in. (255 mm) 1000 rpm 900 rpm 800 rpm
12 in. (305 mm) 850 rpm 750 rpm 650 rpm
14 in. (355 mm) 750 rpm 650 rpm 575 rpm
16 in. (405 mm) 650 rpm 575 rpm 500 rpm
18 in. (460 mm) 600 rpm 500 rpm 400 rpm
Table II: Recommended speeds for turning wood, technique between centres [5]
VELOCIDADES PARA TORNEADO ENTRE CENTROS
DIÁMETRO LONGITUDES
6 in. 150 mm
12 in. 305 mm
18 in. 460 mm
36 in. 915 mm
½ in-13 mm 2500 2100 1500 700
2 in-50 mm 2000 2000 1500 700
3 in-75 mm 1750 1250 1000 700
4 in-100 mm 1250 900 700 700
5 in-125 mm 1000 900 700 700
6 in-150 mm 900 700 700 700
Las cifras de esta tabla se expresan en rpm, si la madera no es adecuada se debe empezar a trabajar con la mitad de estas velocidades.
The copying mechanism is placed on a wood lathe done manually operated regulating rotational speed of the spindle by pulleys.
Cutting speed
It represents the number of meters Chip tool that can cut per minute of work, without this deterioration.
The cutting speed is an important factor for tool life, as being excessive can lead to deformations in the edge, rapid wear, poor surface finish, however if it is too slow an edge of input forms in the tool
Advance
The breakthrough is the speed with which the cutting tool on the work piece moves, cutting the material.
Forces acting
During the turning of a work piece, three components of force acting on the cutting tool [6] originate, as shown in Figure 5. A component acts in longitudinal direction of tool feed (FF), one in radial direction of advance (Fd) tool, and the third tangential to the work piece surface (Fc), among these components, the magnitude higher tangential called main cutting force direction, and a turning process, is what causes the increased power
consuthat [7].
Fig
Orelati
V. MEC
. Thfollo
- D- T- S- L
m
Tmechsystemech
Fm
umption duaffects the
g. 5: Cutting
Other forcionship: Fc:
DESCRCHANISM
he lathe swing charac
Distance betTurning diamScrew speedLongitudinamin.
The copyinghanical comem. The fighanical com
Fig. 6: Scmechanism
ue to the hig material t
g forces in t
ces retain : Fd: Ff → 4
RIPTION M COPIER
hown in cteristics:
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g system components agure below
mponents are
chematic o
gh cutting spto be mach
turning proc
the follo4: 2: 1. [8]
OF
Fig 1 has
ts: 1 m. m. 1300 rpm.
: 0 to 7.2
omprises a sand an elecw shows ale observed:
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peeds hined.
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owing
THE
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m /
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The mailate with twlements blahis elementn the benchacilitate moerformed aower screwnduction mo
The blarobe holderlate which he same moveplica of the
The toomove transvacilitates the
On the rit the elemepring, this eorward or barying sprin
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The lathart and onedge is subjehat the cuertain therm
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wear resistaneat treatme
manufacture woodworking
.25 Si, 0.3esistance to
VI. DESCYSTEM
For elecccount that
motor aroundoth directio
moves alongunction.
in carriage wo guides ade holder t serves to mh, thus has
ovement. Thautomaticallw driven botor.
ade carrier r are joined
permits thvement as t
e pattern on
l holder hversely to e movement
ight side ofent in whicelement has ackward to
ng tension.
election
he blade coe for tool clected to sheatting mate
mal hardness
reason the dade is used nce and dimnt, it is al
of cutg. It is made35 Mn ancreep Sy =
CRIPTION
ctrical systet will adapd ½ hp to m
ons (left andg the work
compriseson which and stylus
move longits some casthe displacely as aideby a three
element together by
he blade rethe probe cathe turned p
as the funit a springt is used.
f the figure cch it is suthe ability
o create an e
omprises alamping. Thar, heat and
erial must s.
developmenbecause of
mensional staso suitable tting toole of 12% C
nd has a l276 MPa.
OF P
em must tapt to a thremove the sd right) for k piece mee
s a steel moving
s holder. tudinally ters that ement is ed by a e phase
and the y a steel eproduce arrying a part.
nction to g which
can look ubject in to scroll effect of
a cutting he blade
d wear so have a
nt of a K f its high ability in for the ls and r, 2% C, limit of
POWER
ake into ee-phase saddle in
the tool eting its
Dfigurthe raa frerever
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Thave
Pmovethe lotool.
Ithe depegoingoperaturni
Lindicof thof disent chan
Athat tensi
CauxilswitcallowState
Depending re to be turam should mequency tharse rotation
Originally le phase mement throgered vary tk piece. Thions for turni
To meet t the followi
Phase motement to tongitudinal
Inverter, it displaceme
nding on g to turn ator can mng a knob l
Limit switccating that the bench andisplacement
to the innge of motor
A dc motorholds the on.
Controls aliary devicches, contaw confidene of the mac
on the sizrning and tumove fasterat allows tof the moto
lathe workmotor, whicough pullethe speed ois engine is ing on and o
these requiing element
tor, whichhe power displaceme
allows diffent of ththe type oand the s
make speeocated on a
ches, whichthe car has d must chant signal. Thnverter whr rotation.
r which mospring thu
and maneuces such aactors, pilot drives an
chine.
ze, shape ourning operr or slower, the gearboxor is used.
ks with a ch transmiteys that aof rotation o
powered byoff of it.
irements shts:
h transmitscrew, alloent of the cu
ferent speedhe main tof piece thsize of it. ed variationa control pan
h send a sreached the
nge the direhe signal which makes
oves the eleus changin
uvers, theyas pushbut
ot lights, wnd viewing
of the ration to do
x and
2 hp s the allow of the y two
hould
the owing utting
ds for truck, hat is
The n by nel.
signal e end ection ill be s the
ement ng its
y are ttons,
which g the
mwprutpr
figthenimjo
elditocudu
mcoeaww
roopmov
Fig. 7: S
VII. C
By mechanism owas possibl
rocess of tutility withirovides prod
The cgure many
he outline onsures unifmperfectionob manually
he colement for irect operaool, thus pruts to the uring the pe
By remin to 7.2 mould get a rach engine
work can bewith a manua
With oughing croperation of t
movement enver the impl
Schematic o
CONCLUS
implementon a lathe me to auto
urning woodin the artducers mak
copying sys times as of a templaformity in s that norm
y.
opying laththe blade
tor contactreventing p
artisans werformance
egulating enm / min) threduced timpart, this a
e performedally operate
the use of oss was imthe copyingnsuring opelementation
of electrical
SIONS
ting a manual opemate part d, which istisanal secting handicr
stem can reprequired foate or patteall parts a
mally exist t
he has a fes, which pt with the possible injwho were of this work
ngine speedhat moves tme turning 6allows one d three mord around
f a control hmproved mg lathe, allowerator bettern of turning.
l system
copying eration it
of the of vital tor that
rafts.
plicate a ollowing ern, this avoiding o do the
fastening prevents
cutting uries or exposed k.
d (0 m / the ram, 6 [s] for hour of
re pieces
head for mode of wing the r control .
[1] RCdE
[2] CTFHU
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