BRUÑIDO Como metodo de maquinado PF.pptx

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About This Presentation

Es un tipo de proceso de maquinado.


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BRUÑIDO INTEGRANTES: ZITLALY BEATRIZ GUTIERREZ NIVES NUÑEZ  LOREDO CARLOS ANTONIO JOSÉ DANIEL AZUARA JUÁREZ

El bruñido es un proceso de súper acabado con arranque de viruta y con abrasivo duro que se realiza a una pieza rectificada previamente, con el objetivo de elevar la precisión y calidad superficial (macrogeometría).

El bruñido utiliza una herramienta, llamada barreta abrasiva, para obtener una superficie de precisión y eliminar cualquier marca de rectificado ésta va montada en un cabezal expansible con una rotación de izquierda a derecha y un avance con carrera vertical ascendente y descendente igual al largo del material a bruñir. Las diferentes variantes de bruñido son: Bruñido exterior Bruñido interior

BRUÑIDO DE EXTERIORES En este caso la pieza se sujeta entre puntos y se la hace girar mientras la herramienta realiza un movimiento longitudinal oscilatorio variable. Con estos dos movimientos volvemos a evitar que un mismo grano repita la misma trayectoria sobre la superficie como en el caso del bruñido interior. La aplicación más frecuente del bruñido de carrera corta (también denominado como superacabado) es el mecanizado final de pistas de rodamiento de bolas o rodillos en anillos de rodamiento

BRUÑIDO DE INTERIORES La herramienta consiste en una especie de escariador de diámetro graduable y provisto de piedras abrasivas denominado bruñidor. Este bruñidor se fija al husillo de la bruñidora. Es necesario colocarlo de forma coaxial por medio de un cabezal pendular. Al bruñir se producen dos movimientos que se solapan: Movimiento giratorio de la herramienta bruñidora [Vu]. Movimiento lineal (de sube y baja) de la herramienta Ventajas Del Bruñido • Buen acabo superficial y tolerancias estrechas Corrige los defectos que se hayan podido producir en las operaciones previas de maquinado Permitir una superficie que favorezca la formación de la película lubricante de aceite durante funcionamiento del motor .

14.1 FUNDAMENTOS CINEMATICOS Movimientos principales que en conjunto conforman   la llamada CADENA CINEMATICA y es particular para cada máquina. Durante el proceso de bruñido, tanto el movimiento de oscilación como el de rotación son lle movimientos co ejemplo: velocidad de rotación en mts /min o rev /min velocidad de oscilación en mts /min o carreras por minuto.

La herramienta consiste en una e specie de escariador de diámetro graduable y provisto de piedras abrasivas denominado bruñidor. Este bruñidor se fija al husillo de la bruñidora. Es necesario colocarlo de forma coaxial por medio de un cabezal pendular. Al bru ñir se producen dos movimientos que se solapan: Movimien to girat orio de la herramienta bruñidora Vu . Velocidad: 15-90m/min.   Movimiento lineal (de sube y baja) de la herramienta bruñidora Va .   Con estos dos movimientos se evita que un mismo grano repita la misma trayectoria sobre la superfic ie. Al producirse el cambio de sentido de la carrera se obtienen las marcas típicas en estrías cruzadas con el ángulo de estrías cruzadas [α].

La velocidad de corte está relacionada con la tasa de extracción de material, e incrementando esta tasa de corte, puede incrementar la tasa de extracción de material. Habitualmente nos referimos a la extracción de material en centímetros cúbicos por minuto para el bruñido de tubos y en micras en el diámetro en el caso de pequeños componentes a bruñir. Los test nos muestran en la práctica, que que la tasa de extracción de material está influenciada más por los cambios en la velocidad de oscilación que en la velocidad de rotación.

14.2 INFLUENCIAS DE LOS PARAMETROS DE ENTRADA Y RESULTADOS DEL TRABAJO COMO FUNCIÓN DE LOS PARÁMETROS DE CONTACTO

Debido a que los máximos esfuerzos residuales compresivos están ligados con el aumento en la dureza subsuperficial , resistencia a la corrosión bajo tensión , entre otras propiedades es importante determinar cuál es el efecto de los parámetros de bruñido de entrada sobre el campo de esfuerzos residuales , el máximo esfuerzo residual compresivo y la profundidad de este .

Tipos de parámetros de mecanizado Avances y velocidades : parámetros de aceleración y avance .  Tolerancias y profundidades de corte: parámetros de corte que regulan la profundidad del paso o el material. Movimientos de corte: parámetros que definen el tipo del corte y determinan variables.

Movimientos de entrada/ salida : parámetros que definen la trayectoria de entrada y salidas .  Configuración de la máquina : parámetros de mecanizado , como la velocidad , los registros , el refrigerante , etc.  General: nombres de los mecanizados y ficheros de datos de CN.

Presión De Bruñido Varios de los estudios han identificado la presión de bruñido para ser un parámetro de importancia cuando se trata de la rugosidad de la superficie . Una mayor presión   de corte da como resultado una superficie más rugosa. Esto es asi ́ porque los granos de las piedras afiladas se presionan más dentro de la pieza de trabajo . El aumento en la presión también aumentara ́ la profundidad de los surcos .

Tiempo De Bruñido El tiempo de afilado de la meseta tiene una gran influencia en la textura  de la superficie resultante . Con un aumento en el tiempo de bruñido , se creara ́ una superficie más lisa . La disminución en la rugosidad de la superficie no es lineal con una tasa de reducción rápida al principio la que luego se nivela con el tiempo .

Número de carreras La duración del proceso de afilado puede controlarse en algunos casos por el número de carreras . La superficie resultante del revestimiento del cilindro depende del número de carreras de la misma manera que con el tiempo de bruñido . Al usar demasiadas carreras , la superficie tendra ́ una baja cantidad de valles profundos y un área de meseta demasiado grande . 

Velocidad De Corte   La velocidad de corte es el vector resultante de la velocidad de rotación y recíproca . Estas velocidades están relacionadas entre si ́. La operación de corte se realiza más fácilmente a velocidades más altas . Cuando se usa un tamaño de grano más pequeño , por otro lado , un aumento en la velocidad tangencial da como resultado una mayor rugosidad . Una velocidad de rotación más alta aumenta las vibraciones   en la herramienta , generando una mayor rugosidad de la superficie de la pieza detrabajo .

Aceleración  Se encontro ́ que la rugosidad de la superficie disminuye con un aumento en la aceleración . 

Parámetros de contacto  La rectitud : Los orificios en las piezas de trabajo puede que estén distorsionados debido a la pobre rigidez de las máquinas que se han usado para producirlos , por lo que el orificio no tiene rectitud . Para corregirlo : - La piedra de bruñido debe ser más larga que el orificio a bruñir . -Debe estar montada en un mandril con suficiente rigidez para resistir el doblado .

La principal característica del proceso de bruñido no es solamente producir excelentes acabados de superficie con altos grados de rectitud superficial, sino también asegurar un control preciso del tamaño y precisión geométrica . Existen 3 parámetros principales en la precisión : 1. Redondez 2. Rectitud 3. Paralelismo

Los parámetros de entrada del bruñido Desgaste por rozamiento del grano. Fractura de grano. Fractura del aglomerante.

En el maquinado previo al bruñido por rodillo se necesita obtener bajos valores de rugosidad como premisa para lograr posteriormente un buen acabado superficial. Dependiendo de varios factores , entre otros : a. Tipo de material y sus cualidades b. Parámetros de régimen de elaboración c. Características de la herramienta de corte 1. Dureza inicial 2. Material de la pieza en bruto 3. Material del rodillo 4. Lubricación

Requisitos para el Buen Acabado de los Cilindros  El acabado de los cilindros implica mucho más que el simple alisado de la superficie rugosa dejada por el rectificado o el bruñido grueso . El bruñido de acabado debe sacar todo el material fracturado dejado por el proceso de mecanizado grueso en la superficie del cilindro

14.3 PARAMETROS CARACTERISTICOS Y RESULTADOS DEL TRABAJADO COMO FUNCION DE LA HERRAMIENTA

La herramienta para bruñido se llama contraforma y tiene exactamente la contraforma de la forma deseada en la pieza de trabajo . Para realizar el proceso , la contraforma se presiona contra el trabajo y se mueve hacia atrás y adelante sobre la superficie en forma de un ocho u otro patrón de movimiento , sujetando todas las porciones de la superficie a la misma acción .

Los  materiales   que se  usan  para la  contraforma  van  desde   acero  y  fundición  de    hierro  hasta  cobre  o  plomo . Se  han   hecho   ruedas   contraforma  de  madera . Dado que se  usa  un  compuesto  de  pulido   en   lugar  de  una   herramienta   abrasiva   pegada , el  mecanismo  de  este   proceso   es de  alguna  forma  diferente  al  esmerilado . El  trabajo  del bruñido muchas de las veces se hace a mano   pero si se requiere una mayor precisión las maquinas   bruñidoras realizan el proceso con mayor consistencia y  eficiencia .

Existen dos tipos de mecanismos de bruñido : En el primer mecanismo , las partículas abrasivas ruedan y se deslizan entre la rueda de bruñido y el trabajo , y ocurre muy poca acción de corte en ambas superficies. En el segundo mecanismo , los abrasivos quedan incorporados en la superficie de la contraforma y la acción de corte es muy similar al esmerilado .

Rangos de valores para una bruñidora horizontal, en lo referente a:  Diámetro de bruñido de 30 a 210 mm Diámetro de la pieza de 90 a 340 mm Longitud de bruñido de 1000 a 9000 mm Velocidad del movimiento alternativo del cabezal de 300 a 450 en m/min Potencia de 35 a 52 kw Fluido lubricante y enfriador se emplea emulsión o bien kerosene.

Selección del abrasivo  Depende de:  la composición y dureza del metal  la terminación requerida ( especificada en tablas )  factores de costo Los abrasivos más utilizados son:  óxido de aluminio ; ampliamente usado en aceros carburos Si; para fundiciones y no ferrosos . nitruro de boro cúbico ; todos los aceros ( blandos , duros , inox.)  diamantes; en cromados , metal duro , cerámicos , vidrios , nitrurados

La herramienta se denomina piedras o barretas abrasivas La herramienta va montada en un cabezal expansible con una rotación de izquierda a derecha y avance con carrera vertical ascendente o descendente. Está compuesta de granos abrasivos y aglomerante. El tamaño de grano está entre 80 y 600. La elección del material dependen de el material a bruñir. Los materiales mas comúnes son: Nitruro de boro cúbico Diamante Corindón Carburo de silicio

Ventajas Buen acabado superficial Se produce un endurecimiento superficial debido a las oscilaciones Tolerancias estrechas Mejora las propiedades mecánicas , alargando la vida útil Corrige defectos

Calidad de Superficie  El maquinado tiene como objetivo crear una pieza , con dimensiones y tolerancias específicas . Es importante que la superficie producida este ́ libre de defectos como grietas o a cambios metalúrgicos indeseables . Debido a que cuando se somete a carga de fatiga , tendra ́ consecuencias catastróficas . 

Rugosidad Superficial. Cuando una herramienta con radio R se mueve mediante un avance f en cortes sucesivos , la rugosidad transversal ideal se calcula por la altura de pico de valle :  Esto resulta en una rugosidad medible en dirección longitudinal, y en modificación del perfil superficial. Y por el cual , se puede observar en las siguientes características :  Al cortar a velocidades muy bajas , la superficie forma ondas . Cuando se forma viruta continua, la configuración superficial es muy cerca a la ideal. El castañeo introduce una variación periódica de la geometría superficial, es fácilmente visible como una ondulación en una huella . Integridad Superficial. El término integridad superficial indica la ausencia de características indeseables en la superficie . Endurecimiento por deformación es una consecuencia natural de la formación de la viruta .

Parámetros: Incluyen a los parámetros de la piedra abrasiva: Material. Dureza. Aglomerante. Número de grano (o tamaño de grano). Etc. y los parámetros del cabezal: geometría, material de composición, grado de expansibilidad, y en general, su diseño mecánico.  Resultados: Hay muchas relaciones, algunas simples y otras complejas. En general, a mejor material, grano más fino y mejor diseño mecánico del cabezal, mejor acabado. El ejemplo de la imagen siguiente ilustra la eficiencia en función de la dureza de la piedra abrasiva, lo cual impacta en el costo y tal vez en las propiedades resultantes de la pieza.

Precisión  Los tres parámetros principales en la precisión de la geometría son la redondez , la rectitud y el paralelismo .  Redondez : Las herramientas que hacen orificios habitualmente los producen ovalados o lobulados con una amplia variedad de diferentes patrones.   Rectitud : Los orificios en las piezas de trabajo puede que estén distorsionados debido a la pobre rigidez de las máquinas que se han usado   para producirlos , inestabilidad en el material de la pieza de trabajo y/o el proceso de calentamiento previo . Paralelismo : La relación entre las longitudes del orificio , la piedra de bruñido y la carrera tienen un efecto directo en el paralelismo del orificio bruñido .

Herramientas del Bruñido

Para agujero interno   Superoll Tipo SH, Superoll Tipo SB Biela, Cárter   Válvula con Tipo SH Cilindro  Maestro freno , cárter  maestro del freno con tipo SB

Para la superficie externa Superoll Tipo SA Componente del convertidor de torsión , eje del motor con Tipo SA Para uso general Diamond Superoll Se utiliza para el acabado pulimentado de espejo de las superficies internas , externas , de bordes , cónicas , superficies en R, etc., y es capaz de bruñir materiales de hasta una dureza tan alta como HRC60.

Para la sujeción en torno CNC Superoll Slim Es una herramienta compacta de bruñido por rodillos que se utiliza montada en diversos tornos CNC. Mediante la integración de los procedimientos , se reduce grandemente el costo de operación . Esta herramienta permite el acabado preciso e ininterrumpido de las piezas después de la operación de torneado . Árbol de transmisión Tipo CSL   Tipo CSA

14.4 PARAMETROS CARACTERISTICOS Y RESULTADOS DEL TRABAJADO COMO FUNCION DE LA CALIDAD SUPERFICIAL  DE LA PIEZA  CRUDA 

Entre menores sean las tolerancias del bruñido final, menores deben ser las tolerancias de la calidad superficial de la pieza cruda. Esto se debe a que para tener tolerancias pequeñas en el bruñido, se requieren granos finos, los cuales pueden remover menos material debido a su pequeño tamaño. Si la pieza tiene una calidad superficial mala, la piedra abrasiva no asentaría de manera correcta y el proceso no tendría los resultados esperados. 

Caracteristicas  Los orificios para bruñir oscilan entre 1.0 y 1000 mm de diámetro y hasta 10 metros o más de longitud.  Se fabrican diferentes bruñidoras para adaptarse a estos rangos con rapidez. No es necesario que todos los orificios sean mecanizados (perforar, escariar...) antes del bruñido.

Parámetros característicos y resultados del  trabajo   como función de los materiales . Piedras o barretas abrasivas . En el bruñido se utiliza una herramienta especial llamada piedra o barreta abrasiva , para obtener una superficie de precisión y eliminar marcas del rectificado . Parametros : El tamaño de grano se obtiene por el numero de mallas de criba por pulgada . En el bruñido se utiliza abrasivo dino por lo tanto el tamaño de grano esta entre 80 y 600.  Cuando mayor sea el numero característico del tamaño de grano, mas fino será el grano del abrasivo . Ademas tamaños de grano pequeños producen superficies mas lisas en la pieza que se este trabajando

Materiales  La elección del material abrasivo depende de las características del material de la pieza . Los materiales abrasivos mas utilizados son el Corindón Alundum, Carburo de Silicio y el Diamante natural o sintetico .

Para aumentar la rentabilidad y alargar la vida de las herramientas , pueden ser tratadas con cera o azufre , preferiblemente cera por razones medioambientales . Las desviaciones de acabado superficial influyen en aspectos tales como : Lubricación : Superficies de pistones , rodamientos Desgaste : Guías , apoyos Estanqueidad : Piezas de depósitos de alta presión Comportamiento a Fatiga : ejes , acoplamientos Aspecto Estético : Superficies de moldes y matrices. Otros : Brillo, adherencia de recubrimientos , corrosión

Para poder evaluar el acabado superficial de una pieza , es necesario distinguir entre rugosidad y defecto de forma: 

RUGOSÍMETRO: La medición de la rugosidad se realiza con el rugosímetro. Este instrumento se compone de: - Aguja: se introduce entre los picos y valles. Es de diamante  - Captador: Registra los movimientos verticales de la aguja  - Patín: Se apoya en la superficie y sirve de filtro mecánico. Son de rubí sintético - Motorización: Empuja y arrastra la aguja sobre la superficie  - Electrónica: Registra los datos del captador, los procesa y obtiene los parámetros deseados

14.5 Parámetros característicos y resultados del trabajado como función delos materiales auxiliares

Los materiales utilizados en el proceso de bruñido son: Materiales no ferrosos. Materiales ferrosos. Materiales Auxiliares Piedras de bruñir con aglomerante cerámico Piedras de bruñir con grafito Piedras de bruñir sulfuradas o enceradas Aceites de bruñir

La superficie de la pieza debe contar con un buen acabado luego de pasar por elpre maquinado (entre 3,2 y 6,3 micras, µm), sin estrías, grietas ni presencia deviruta. Además, debe estar dimensionada correctamente. Cuando es bruñida lapieza, el material de esta se reduce, por lo que es necesario contar previamente coneste factor, para lograr una pieza dentro de la tolerancia dimensional requerida. Es clave tener presente el grosor de la pieza, porque esta debe resistirla fuerza compresiva que ejerce el bruñido, de lo contrario es posible que el materialse fracture y ocasione pérdidas económicas cuando la pieza es cilíndrica hueca, suespesor debe ser mayor al 20 por ciento del diámetro interior .

Otro factor importante para un correcto bruñido es el fluido utilizado durante elproceso, porque este ayuda a refrigerar y disminuye la fricción entre la herramientay la pieza. Parámetros y Resultados del Trabajo en función de la Pieza Cruda Debe existir un buen acabado superficial en la superficie pre-maquinada dela pieza La superficie premaquinada debe estar bien dimensionada Espesor de la pieza a bruñir Resultado: Reduce la rugosidad. Permite una superficie que favorece laformación de la película lubricante de aceite

RESULTADOS DEL TRABAJO (BRUÑIDO) Buen acabado superficial. Además no quedan marcas ni huellas de la herramienta. Endurecimiento superficial. Presición. Provoca mejorías en las propiedades físico-mecánicas de la superficie,Elimina o reemplaza costosas operaciones secundarias Puede realizarse en máquinas herramienta convencionales

Aplicaciones Pueden ser bruñidas todas las piezas que se ensamblan y que requieren un grannivel de acabado en las superficies de contacto y un fácil desmontaje; Zonas donde van montados los cojinetes de rodamiento Cojinetes de deslizamiento Láminas de rotores y estatores de motores eléctricos Partes de bombas, turbinas y compresores Piezas de equipamiento hidráulico y neumático. Árboles y ejes Asiento de válvulas Utensilios del hogar Piezas para las industrias militar, aeronáutica y aeroespacial,automotriz, química, electrónica y textil, entre otras.

Los factores que mayor influencia tienen en las cualidades y propiedadesfísico-mecánicas de las superficies tratadas son los siguientes: 1. Fuerza compresiva constanteEl valor de esta fuerza controlada depende de varios factores, entre otros: Tipo de material a elaborar Forma geométrica del rodillo Forma de la pieza Rigidez de la pieza Dureza y acabado superficial que se quiere obtener

2. Avance Para seleccionar correctamente los valores de avance se debe tener en cuenta lageometría del elemento deformante y las cualidades superficiales que se deseanlograr. 3. Número de pasadasDependen de varios factores tales como: Geometría del rodillo Características del material Objetivo final del tratamiento (mayor dureza, mejor acabado o ambos)

1. Velocidad Los signos superficiales tienen por objeto indicar las clases de superficies; en bruto,mecanizada o tratada, así como sus cualidades; uniformidad y alisado. estaspueden ser: a) Superficies en bruto b) Superficie mecanizada

Este puede ser: 1. Mecanizado con arranque de virutas, como el obtenido a: tornear, fresar,cepillar, limar, etc. 2. Mecanizado especial: Esmerilar, pulir, rasquetear, etc. Mediante el cual lasuperficie original recibe una nueva mejora de calidad. Se distinguen en eldibujo por indicaciones escritas por líneas de referencia. 3. Superficies tratadas: Son superficies obtenidas por cualquiera de losprocedimientos anteriores, con sin arranque de viruta, que son sometidas atratamientos de superficie que modifican sus propiedades físicas, químicas otecnológicas.

PLACAS DE TORQUE (Bruñido de cilindros) Para asegurar que los anillos funcionen correctamente, es importante que elacabado de los cilindros se lleve a cabo correctamente . Las placas de torque se requieren en ciertos bloques de motor para evitarla distorsión de los cilindros y el rozamiento de los pistones. Los beneficios incluyenun mejor rendimiento y reducción del consumo de aceite.

Piedras Abrasivas

Podemos distinguir las siguientes tres: a) Piedras de bruñir: se denominan usualmente así cuando se trabajan superficiesexternas b) Barretas abrasivas: pequeñas barras de piedra abrasiva que se acoplan a uncabezal. Se utilizan principalmente para bruñir agujeros internos. c) Rodillos: a diferencia de la piedra abrasiva, la cual los picos de rugosidades, losrodillos aplastan los picos de las superficies rugosas y las van aplanando hastaobtener las dimensiones y calidad deseadas. Debido al aplastamiento, se endurecesuperficialmente la pieza. También existen rodillos especiales de herramienta parabruñido que pueden poseer alguna geometría e especifico.

Todos los parámetros del proceso de bruñido: Velocidades de rotación Presión de las piedras Aceite de bruñido Tipo de abrasivo Tamaño del grano de la piedra Dureza

Los materiales utilizados en el proceso de bruñido son: Materiales no ferrosos: Aleaciones de aluminio, Aleaciones de cobre,Aleaciones de titanio, Aleaciones de magnesio. Materiales ferrosos: Aceros al carbono, Aceros aleados, Aceros inoxidables,Aceros de herramientas, Aleaciones de níquel, Aleaciones de tungsteno. Materiales Auxiliares ➢ Piedras de bruñir con aglomerante cerámico• El aglomerante tiene la misión de mantener el grano en la piedra de bruñirhasta que se haya despuntado por el proceso de corte. ➢ Piedras de bruñir con grafito• Se fabrican exclusivamente con corindón blanco o carburo de silicio verde enaglomerante cerámico.•Se consigue una gran capacidad de corte como una elevada calidad desuperficie. ➢ Piedras de bruñir sulfuradas o enceradas• Se forma una película deslizante entre la piedra de bruñir y la pieza de trabajodurante el mecanizado.• Ventajas: Superficies de calidad superior, Menor desgaste de la piedra debruñir, Mejor poder de corte. ➢ Aceites de bruñir• Poco viscosos

14.6   Bruñido plano 

Con una piedra rectangular que descansa sobre una superficie plana y horizontal, se puede pulir y abrillantar una superficie plana. La pieza lleva el movimiento y la herramienta permanece fija. Mientras mayor sea el ángulo de ataque, se desbasta más material y la herramienta se gasta más. Disminuyéndolo se mejora el rectificado y solo se termina eliminando rugosidades irregulares.  Comúnmente se realiza de manera manual, aunque existen operaciones que utilizan maquinaria especial para lograr este proceso. El ejemplo más común es el afilado de un cuchillo con una piedra de agua. 

•           La superficie del componente se trabaja en frío con uno o varios rodillos muy pulidos, el proceso se usa para diferentes superficies planas. •          Este proceso mejora el acabado superficial porque elimina rayaduras, marcas de la herramienta y picaduras. En consecuencia también mejora la resistencia a la corrosión. Caracteristicas   Las herramientas de bruñido alcanzan un resultado destacado en superficies no cilíndricas , como en caras planas y superficies escalonadas interiores y exteriores . Estas herramientas trabajan bajo una carga axial y pueden utilizarse con casi cualquier tipo de máquina . Puede rotar la pieza o la herramienta . 

Parámetros Velocidad circunferencial : hasta 250m/min. Avance: 0.10 - 0.4 mm/rev./ rodillo . Longitud del rodillo : la longitud del rodillo h así como el incremento del escalón g está diseñada para las dimensiones específicas de la pieza a trabajar .

Ventajas   Fiable , realización de alta precisión. Una gran variedad de aplicaciones .  Tiempo de proceso extremadamente corto . El ensamblaje de disco facilita la consistente y alta calidad de resultados . Apropiado para usarlo con muchas maquinas diferentes .  Mangos estándares disponibles : Cono Morse, cilíndricos y mangos VDI.  Las cabezas del rodillo están producidas de acuerdo a las dimensiones específicas de la pieza a trabajar . La cabeza del rodillo está montada sobre el cuerpo . La cabeza del rodillo determina el tipo de herramienta .