Técnicas de Sujeción en CNC: Asegure su Pieza para un Mecanizado Preciso

La importancia de la sujeción en el mecanizado CNC

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

La sujeción y carga son aspectos cruciales del proceso de mecanizado CNC. Tu pieza de trabajo solo será tan buena como lo estable y firme que se mantenga en la superficie de trabajo de tu máquina. Como tal, maquinistas e ingenieros han ideado una plétora de soluciones para mantener la pieza de trabajo estable.

En este artículo veremos algunos de los métodos más prominentes para la sujeción, evaluando sus respectivos pros y contras.

Ranuras en T

Fundamentales para la sujeción, 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 propia mesa. Esto permite que una tuerca encaje en la ranura para proporcionar una ubicación móvil para insertar un tornillo o abrazadera.

Hay muchos tipos diferentes de abrazaderas, y cada una tiene su propio conjunto de pros y contras.

Encolado

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 pueden pegarse fácilmente a la mesa de baquelita, y la mayoría de las empresas chinas de prototipado lo hacen de esta manera.

El encolado sigue siendo una solución muy fácil y popular para la sujeción. Puede ser útil tanto para materiales planos como de forma irregular. Potencialmente puede ofrecer un mayor grado de resistencia que la cinta de doble cara, eliminando la necesidad de lengüetas de sujeción. Quitar las piezas de la mesa requerirá una espátula o despegado manual. Los pegamentos son particularmente útiles para el mecanizado de prototipos y plásticos.

Aplicar el pegamento correctamente requiere colocar capas uniformes para mantener la pieza nivelada. Es una opción de sujeción rápida, barata y efectiva, pero funciona de manera diferente según el material que se use. Por ejemplo, el pegamento caliente a veces arranca trozos de materiales como espuma y madera. La mejor manera de prevenir daños es aplicando el pegamento selectivamente y poniéndolo en áreas que no son estética o funcionalmente importantes, o en capas finas que serán fáciles de quitar.

De manera similar, los pegamentos se endurecen más rápido en el metal. Al procesar metales, una forma de evitar que el pegamento se endurezca demasiado rápido es poner el material sobre una tabla de desecho no metálica asegurada a la mesa. El material debe estar encima, para que el pegamento tenga la oportunidad de adherirse a ambas superficies en lugar de endurecerse por sí solo.

Pros: Varias piezas pueden pegarse a la mesa de una vez, lo que es menos trabajo para los operadores. Es un método eficiente para crear prototipos de plástico o aluminio.

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

Atornillado

Los tornillos son una excelente manera de sujetar la pieza de trabajo para el mecanizado usando la mesa en forma de T directamente. Francamente, agregar un bloque de aluminio es incluso una mejor idea, porque es fácil crear agujeros roscados donde se necesiten. Los agujeros roscados van de la mano con las abrazaderas y permiten un mejor nivelado y estabilidad.

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

Pros: El atornillado es una forma muy estable de sujetar la pieza, que luego puedes cortar con mucha fuerza. Las geometrías complejas no serán un problema para sujetar.

Contras: Usar tornillos requiere material extra para usarse como marco. El material desperdiciado puede ser crítico al mecanizar piezas de gran volumen, y los tiempos de carga son significativos. Al cortar las piezas del marco, las marcas de bisagra pueden presentar un problema.

Mordazas (Tornillos de banco)

Los maquinistas frecuentemente usan mordazas como su método estándar al asegurar piezas de trabajo. Las mordazas suelen sujetar la pieza por los extremos, fijada entre dos mandíbulas, mientras la herramienta procesa el material. Son particularmente útiles para aquellas piezas que tienen bordes rectos, pero pueden adaptarse para aquellas con bordes redondeados también.

Dependiendo del tipo de mordaza, procesar bordes redondeados puede requerir la ayuda de mandíbulas blandas, que pueden fresarse para soportar la pieza de trabajo. Las mordazas modernas están diseñadas con una base de cambio rápido, permitiendo al maquinista cargar la pieza de trabajo desde la máquina CNC. Cuando las piezas están listas, el siguiente lote puede cargarse rápidamente. Las mordazas son también la opción preferida en nuestro taller CNC.

Pros: Las mordazas permiten cortar a altas velocidades y facilitan la localización de la pieza al hacer piezas repetidas. Son una forma eficiente de hacer piezas CNC de gran volumen. También puedes poner varias mordazas en la máquina CNC para hacer diferentes piezas a la vez.

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

Abrazaderas

Hay varios tipos de abrazadera que pueden usarse para la sujeción durante el mecanizado CNC. Incluyen abrazaderas combinadas, alicates y abrazaderas en C.

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

Otra ventaja de las abrazaderas es su capacidad para mejorar los componentes específicos y reemplazarlos según el requisito específico de la pieza de trabajo. Por ejemplo, usar alicates de precisión combinados puede dar más versatilidad, mayor estandarización, uso más fácil y sujeción más fiable. Este tipo de alicate de precisión tiene la ventaja de instalación y sujeción rápidas y fáciles. Puede acortar el tiempo de preparación de producción y mejorar la eficiencia de producción de pequeños lotes.

Abrazaderas más simples como las abrazaderas en C se pueden encontrar fácilmente en ferreterías. Son baratas y fáciles de usar, pero su simplicidad puede tener inconvenientes. Sujetar el material solo por un lado a veces puede hacer que se levante por el lado opuesto, por lo que es importante asegurar que el material esté plano antes de mecanizarlo. Del mismo modo, cortar piezas y partes del material puede ser complicado, requiriendo múltiples abrazaderas y probablemente otros medios de asegurar el material también. Para proyectos más pesados, se prefieren diferentes tipos de abrazaderas para hacer el flujo de trabajo más fácil.

Otras formas de mejorar estas abrazaderas incluyen usar una base de abrazadera lisa o usar materiales magnéticos especiales. Este último se usa para abrazaderas de sujeción magnética permanente electromagnética, que pueden ser útiles para mejorar la eficiencia de mecanizado de máquinas herramienta CNC y centros de mecanizado. Los componentes de posicionamiento y elementos de sujeción de las abrazaderas convencionales pueden ocupar mucho espacio, pero como las abrazaderas magnéticas permanentes electromagnéticas usan fuerzas magnéticas inherentes al material, no tienen estos componentes que consumen espacio. Esto puede ahorrar muchos problemas para varias operaciones de mecanizado y minimizar partes obstructivas que puedan interponerse en el camino de la herramienta de máquina. Sin embargo, hay que tener cuidado en asegurar que la fuerza de succión del imán sea lo suficientemente buena para resistir la fuerza de corte.

Las abrazaderas hidráulicas y neumáticas usan fuentes de energía adicionales para posicionar, soportar 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 herramientas de máquina y de corte. También pueden aportar otras ventajas como estructura compacta, sujeción multiestación, corte pesado de alta velocidad y controles automáticos, todos los cuales aceleran el procesamiento de materiales. Esto les da esa utilidad adicional que las 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 un vacío bajo la pieza y la presión atmosférica empujando desde arriba. Las mesas de vacío son a menudo la mejor solución para el trabajo de chapa plana realizado en routers CNC.

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

Las mesas de vacío tienen sus desventajas, sin embargo. Una mesa de vacío es mejor para piezas planas de material, ya que las piezas con diferentes geometrías requieren preparación extra. Ciertas piezas pequeñas también pueden no tener suficiente área de superficie para que el vacío las sujete, aunque tipos más avanzados de mesas de vacío que tienen una tracción descendente más uniforme o enfocada pueden manejar estos elementos.

Pros: Las mesas de vacío tienen un tiempo de carga muy rápido y son adecuadas para materiales no abrazables.

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

Mesas magnéticas

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

La mayoría de las mesas magnéticas son electromagnéticas, por lo que la fuerza magnética puede detenerse cuando el mecanizado está completo. Permiten configuraciones rápidas y, como no se requieren abrazaderas físicas u otros dispositivos, permiten un excelente acceso de la herramienta de corte. Son adecuadas para mecanizado ligero o pesado, aunque no pueden usarse en piezas no magnéticas como las hechas de aluminio.

Pros: Las mesas magnéticas permiten acceso total de corte y pueden configurarse rápidamente. También son altamente seguras y estables.

Contras: Las mesas magnéticas solo pueden usarse en metales magnéticos, limitando su uso en un área de fabricación dominada por el aluminio.

Utillajes personalizados

Al fresar piezas de gran volumen, los métodos estándar de sujeción pueden no ser suficientes. Si este es el caso, puede valer la pena fabricar utillajes personalizados para mecanizar las piezas por CNC. Ahorrar segundos puede marcar una gran diferencia durante la producción en masa.

Los utillajes pueden guiar la trayectoria de la herramienta y mejorar enormemente la calidad del producto, pero solo son necesarios cuando se necesita estabilidad absoluta. La pieza de trabajo se desliza o deja caer típicamente en el utillaje y se sujeta en su lugar con una o dos abrazaderas rápidas.

Hay ventajas distintas en producir utillajes personalizados para sujeción, y pueden hacerse de diferentes maneras. Los utillajes que requieren alta rigidez y tolerancias geométricas estrictas pueden fabricarse mejor usando mecanizado CNC, mientras que un utillaje diseñado para conformarse a una pieza curva puede ser más fácil de producir mediante impresión 3D FDM o SLS.

Pros: Los utillajes personalizados pueden adaptarse para piezas extra grandes o irregulares, reduciendo tiempos de configuración y garantizando estabilidad.

Contras: Alargan los plazos de entrega y aumentan el gasto. Los utillajes no encajarán en otras piezas comunes.

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