Métodos de sujeción de piezas CNC:encuentre la mejor manera de cargar su pieza de trabajo para el mecanizado CNC

Al fabricar piezas mecanizadas por CNC, es importante averiguar primero la mejor manera de cargar y sujetar la pieza de trabajo. Este paso viene antes de trazar la ruta de la herramienta y juega un papel importante en el proceso.

La sujeción y la carga son aspectos cruciales del proceso de mecanizado CNC. Su pieza de trabajo será tan buena como lo bien que se pare y se mantenga estable en la superficie de trabajo de su máquina. Como tal, los maquinistas e ingenieros han ideado una gran cantidad de soluciones para mantener estable la pieza de trabajo.

En este artículo, veremos algunos de los métodos más destacados para la sujeción de piezas, evaluando sus ventajas y desventajas respectivas.

Ranuras en T

Crucial para la sujeción de piezas, las ranuras en T proporcionan un corte en forma de T donde la barra transversal de la T está en la parte inferior de la mesa o dentro de la mesa misma. Esto permite que una tuerca encaje en la ranura para proporcionar una ubicación móvil para insertar un perno o una abrazadera.

Hay muchos tipos diferentes de abrazaderas, y cada una tiene sus propias ventajas y desventajas.

Pegado

Agregar un bloque de baquelita a la mesa de trabajo es un método popular de sujeción, especialmente para el mecanizado de prototipos. Las piezas de trabajo se pueden pegar fácilmente a la mesa de baquelita, y la mayoría de las empresas chinas de creación de prototipos lo hacen de esta manera.

El encolado sigue siendo una solución muy fácil y popular para la sujeción de piezas. Puede ser útil tanto para materiales planos como de forma irregular. Potencialmente, puede ofrecer un mayor grado de resistencia que la cinta para alfombras y, al mismo tiempo, eliminar la necesidad de lengüetas de sujeción. Quitar piezas de la cama requerirá un raspador de pintura o un pelado manual. Los pegamentos son particularmente útiles para el mecanizado de prototipos y plásticos.

La aplicación adecuada del pegamento requiere colocar capas uniformes para mantener nivelada la pieza de trabajo. Es una opción de sujeción rápida, económica y eficaz, pero funciona de manera diferente según el material que se utilice. Por ejemplo, el pegamento caliente a veces quita trozos de materiales como la espuma y la madera. La mejor manera de evitar daños es aplicando pegamento de forma selectiva y colocándolo en áreas que no son estética o funcionalmente importantes, o usándolo en capas delgadas que serán fáciles de quitar.

Del mismo modo, los pegamentos se endurecerán más rápido sobre el metal. Al procesar metales, una forma de evitar que el pegamento se endurezca demasiado rápido es colocar el material en un tablero de desechos no metálico asegurado a la cama. El material debe estar en la parte superior, de modo que el pegamento tenga la posibilidad de adherirse a ambas superficies en lugar de endurecerse por sí solo.

Ventajas:se pueden pegar varias piezas a la mesa de una sola vez, lo que supone menos trabajo para los operadores. Es un método eficiente para crear prototipos de plástico o aluminio.

Contras:existe la posibilidad de que la pieza de trabajo se despegue. También es posible dañar las piezas al quitarlas.

Apernado

Los pernos son una excelente manera de sujetar la pieza de trabajo para mecanizar utilizando directamente la mesa en forma de T. Francamente, agregar un bloque de aluminio es incluso una mejor idea, porque es fácil crear orificios para roscas donde sea necesario. Los orificios roscados van de la mano con las abrazaderas y permiten una mejor nivelación y estabilidad.

Los elementos utilizados para atornillar materiales incluyen tuercas en T, espárragos y tuercas con brida. Los pernos y tuercas pueden ser particularmente útiles si una superficie de trabajo tiene insertos roscados en lugar de ranuras en T. En estos casos, se pueden enroscar pernos en los insertos para sostener abrazaderas de varios diseños, manteniéndolas en su lugar.

Ventajas:el atornillado es una forma muy estable de sujetar la pieza de trabajo, que luego puede cortar con mucha fuerza. Las geometrías complejas no serán un problema para sostener.

Contras:el uso de pernos requiere material adicional para ser utilizado como marco. El material desperdiciado puede ser crítico cuando se mecanizan piezas de gran volumen, y el tiempo de carga es significativo. Al cortar piezas del marco, las marcas de las bisagras pueden presentar un problema.

Prensas

Los maquinistas suelen utilizar prensas como método estándar para asegurar las piezas de trabajo. Las prensas suelen sujetar la pieza por los extremos, sujeta entre dos mordazas, mientras la herramienta procesa el material. Son especialmente útiles para aquellas piezas que tienen cantos rectos, pero también se pueden adaptar para piezas con cantos redondeados.

Según el tipo de tornillo de banco, el procesamiento de bordes redondeados puede requerir la ayuda de mordazas suaves, que se pueden fresar para sostener la pieza de trabajo. Las prensas modernas están diseñadas con una base de cambio rápido, lo que permite al maquinista cargar la pieza de trabajo desde la máquina CNC. Cuando las piezas están listas, el siguiente lote se puede cargar rápidamente. Las prensas también son la opción preferida en nuestro taller de CNC.

Pros:las prensas permiten cortar a altas velocidades y facilitan la ubicación de la pieza de trabajo al hacer piezas repetidas. Son una forma eficiente de fabricar piezas CNC de gran volumen. También puede colocar varias prensas en la máquina CNC para hacer diferentes piezas de una sola vez.

Contras:las piezas deben tener una geometría regular con superficies paralelas. De lo contrario, se requieren mordazas personalizadas.

Abrazaderas

Hay varios tipos de abrazaderas que se pueden usar para sujetar piezas durante el mecanizado CNC. Incluyen abrazaderas combinadas, alicates y abrazaderas en C.

La abrazadera combinada o "abrazadera de bloque de construcción" consiste en una serie de componentes con diseños estandarizados, diferentes funciones, diferentes especificaciones y tamaños. Estas abrazaderas de máquina herramienta se pueden ensamblar como bloques de construcción, de acuerdo con los requisitos de procesamiento. Debido a su naturaleza, la abrazadera combinada es muy eficiente en términos de diseño y fabricación y, por lo tanto, se adapta a ciclos de producción de lotes pequeños. La abrazadera combinada también tiene las ventajas de una alta precisión de posicionamiento, gran flexibilidad de sujeción, uso repetido, ahorro de energía y material, así como un bajo costo de uso. Va bien con tiradas de producción pequeñas que requieren formas ligeramente complejas.

Otra ventaja de las abrazaderas es su capacidad para mejorar los componentes específicos y reemplazarlos según los requisitos específicos de la pieza de trabajo. Por ejemplo, usando pinzas planas de precisión combinada puede producir más versatilidad, mayor estandarización, uso más fácil y sujeción más confiable. Este tipo de alicate plano de precisión tiene la ventaja de una instalación y sujeción rápidas y sencillas. Puede acortar el tiempo de preparación de la producción y mejorar la eficiencia de producción de lotes pequeños.

Abrazaderas más simples como C-Clamps se puede encontrar fácilmente en las ferreterías. Estos son baratos y fáciles de usar, pero su simplicidad puede tener inconvenientes. A veces, sujetar el material en un solo lado puede hacer que se levante en el lado opuesto, por lo que es importante asegurarse de que el material esté plano antes de mecanizarlo. De manera similar, cortar piezas y partes del material puede ser complicado, ya que requiere múltiples abrazaderas y probablemente también otros medios para asegurar el material. Para proyectos más pesados, se prefieren diferentes tipos de abrazaderas para facilitar el flujo de trabajo.

Otras formas de mejorar estas abrazaderas incluyen el uso de una base de abrazadera suave o utilizando materiales magnéticos especiales. Este último se utiliza para abrazaderas de sujeción permanentes electromagnéticas , que puede ser útil para mejorar la eficiencia de mecanizado de máquinas herramienta CNC y centros de mecanizado. Los componentes de posicionamiento y los elementos de sujeción de las abrazaderas convencionales pueden ocupar mucho espacio, pero dado que las abrazaderas electromagnéticas permanentes utilizan fuerzas magnéticas inherentes al material, no tienen estos componentes que consumen espacio. Esto puede evitar muchas molestias en diversas operaciones de mecanizado y minimizar las piezas obstructivas que pueden interponerse en el camino de la máquina herramienta. Sin embargo, se debe tener cuidado para asegurarse de que la fuerza de succión del imán sea lo suficientemente buena para resistir la fuerza de corte.

Abrazaderas hidráulicas y neumáticas use fuentes de energía adicionales para posicionar, apoyar y comprimir correctamente la pieza de trabajo a través de componentes hidráulicos o neumáticos. Como resultado, pueden determinar con precisión y rapidez la posición mutua, ajustando la pieza de trabajo para las máquinas herramienta y las herramientas de corte. También pueden aportar otras ventajas, como una estructura compacta, sujeción multiestación, corte pesado de alta velocidad y controles automáticos, todo lo cual acelera el procesamiento de materiales. Esto les da esa utilidad adicional que los hace ideales para máquinas herramienta CNC, centros de mecanizado y líneas de producción flexibles.

Mesas de vacío

Las mesas de vacío sujetan la pieza de trabajo generando una fuerza de sujeción, causada por la diferencia entre el vacío debajo de la pieza y la presión atmosférica que empuja hacia abajo desde arriba. Las mesas de vacío suelen ser la mejor solución para el trabajo de chapa plana realizado en fresadoras CNC.

Estas tablas pueden ser muy precisas, flexibles y eficientes. Son adaptables a una amplia gama de materiales y son particularmente útiles para materiales que no se pueden sujetar (como compuestos de alta tecnología o materiales sintéticos avanzados). También pueden minimizar las obstrucciones de formas que las abrazaderas y otras soluciones no pueden y, al mismo tiempo, hacen que la configuración y el cambio sean mucho más eficientes.

Sin embargo, las mesas de vacío tienen sus desventajas. Una mesa de vacío es mejor para piezas planas de material, ya que las piezas con diferentes geometrías requieren una preparación adicional. Ciertas piezas pequeñas también pueden no tener suficiente área de superficie para que la aspiradora las sostenga, aunque los tipos más avanzados de mesas de vacío que tienen una tracción hacia abajo más uniforme o enfocada pueden manejar estos artículos.

Pros:las mesas de vacío tienen un tiempo de carga muy rápido y son adecuadas para materiales que no se pueden sujetar con abrazaderas.

Contras:la mayoría de las mesas de vacío solo son adecuadas para piezas simples y planas.

Mesas Magnéticas

Las mesas magnéticas utilizan una base magnética para sujetar piezas de trabajo fabricadas con metales adecuados. Son una solución popular para la industria de fabricación de moldes, ya que la mayoría de las cavidades de los moldes están hechas de acero. Sin embargo, también se utilizan en piezas de trabajo de acero para operaciones generales de mecanizado CNC.

La mayoría de las mesas magnéticas son electromagnéticas, por lo que la fuerza magnética se puede detener cuando se completa el mecanizado. Permiten configuraciones rápidas y, dado que no se requieren abrazaderas físicas u otros dispositivos, permiten un excelente acceso a la herramienta de corte. Son adecuados para mecanizado ligero o pesado, aunque no se pueden utilizar en piezas de trabajo no magnéticas como las de aluminio.

Pros:las mesas magnéticas permiten un acceso de corte total y se pueden configurar rápidamente. También son muy seguros y protegidos.

Contras:las mesas magnéticas solo se pueden usar en metales magnéticos, lo que limita su uso en un área de fabricación dominada por el aluminio.

Plantillas personalizadas

Al fresar piezas de gran volumen, los métodos de sujeción de piezas estándar pueden no ser suficientes. Si este es el caso, puede valer la pena hacer plantillas personalizadas para mecanizar las piezas con CNC. Reducir segundos puede marcar una gran diferencia durante la producción en masa.

Las plantillas pueden guiar la trayectoria de la herramienta y mejorar enormemente la calidad del producto, pero solo son necesarias cuando se necesita una estabilidad absoluta. La pieza de trabajo generalmente se desliza o se deja caer en la plantilla y se mantiene en su lugar con una o dos abrazaderas rápidas.

Hay claras ventajas en la producción de plantillas personalizadas para la sujeción de piezas, y se pueden fabricar de diferentes maneras. Las plantillas que requieren alta rigidez y tolerancias geométricas estrictas pueden fabricarse mejor mediante el mecanizado CNC, mientras que un accesorio diseñado para adaptarse a una pieza curva puede ser más fácil de producir a través de la impresión 3D FDM o SLS.

Pros:las plantillas personalizadas se pueden adaptar para piezas de trabajo extragrandes o irregulares, lo que reduce los tiempos de configuración y garantiza la estabilidad.

Contras:Prolonga los tiempos de entrega y aumenta los gastos. Las plantillas no encajarán en otras partes comunes.

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