Optimización de soluciones de sujeción: consideraciones clave para configuración y precisión

Incluso con herramientas de corte avanzadas, puede ser difícil producir piezas con alta precisión y exactitud si no hay método de sujeción. Los dispositivos de sujeción ayudan a mantener las piezas firmemente durante el mecanizado. Desde tornillos de bancada para fresado hasta útiles y fijaciones, hay muchas opciones de sujeción disponibles.

Sin embargo, el tipo de materiales en los que trabaja y el número de piezas que quiere producir son factores que juegan un papel en la determinación del método más práctico a adoptar. Este artículo discute las diferentes soluciones de sujeción disponibles, su posicionamiento y los factores que debe considerar antes de elegir un método de sujeción.

¿Qué es la sujeción en mecanizado?

Una sujeción es cualquier herramienta o dispositivo que evita que una pieza se mueva de su posición original durante un proceso de mecanizado. En detalle, un dispositivo de sujeción realiza dos tareas básicas: posicionar y apretar.

El posicionamiento ayuda a alinear la pieza con la herramienta de corte. Por otro lado, el apriete sujeta la pieza lo suficientemente firme para resistir la fuerza de corte mientras previene la deformación del dispositivo de sujeción y la pieza.

Además, en el proceso de mecanizado CNC, un útil CNC sujeta firmemente una pieza mientras una plantilla CNC dirige el movimiento del cortador. Aunque una sujeción de mecanizado no realiza ninguna operación de corte, son valiosas y son las herramientas no de corte más importantes.

Por qué debe elegir un método de sujeción fuerte

Elegir un método de sujeción CNC fuerte es tan importante como elegir la herramienta de corte adecuada para su pieza. Los dispositivos de sujeción, cuando se usan correctamente, permiten que la máquina CNC opere a su máxima capacidad para producir piezas de alta calidad. Un método de sujeción fuerte es importante por lo siguiente:

Mayor inmovilidad de la pieza

Para alta precisión y exactitud, toda la operación de corte necesita ser estable e inmóvil. La máquina CNC, dispositivo de corte, pieza y método de sujeción empleado todos contribuyen a la rigidez del proceso de mecanizado. Incluso un ligero movimiento durante la operación puede llevar a errores que le obliguen a rehacer las piezas. Con un método de sujeción fuerte, puede minimizar el tiempo y gastos asociados al mecanizado.

Asegurarla contra las fuerzas de mecanizado

El mecanizado genera fuerzas que pueden afectar la posición de la pieza y la precisión subsiguiente del proceso. Como resultado, la pieza previene el movimiento de la pieza asegurándola en su lugar. Esto es muy importante, especialmente al mecanizar diseños con esquinas internas agudas o al trabajar con técnicas CNC como fresado y torneado que generan alto par.

Mantener la seguridad

La seguridad del operador y la pieza depende de qué tan fuerte sea el método de sujeción. Aunque la máquina CNC contendrá la pieza, esto no siempre es el caso. Cuando el dispositivo de sujeción no es lo suficientemente fuerte, la pieza o fragmentos de la herramienta pueden salir volando. Así, la pieza debe permanecer estacionaria para garantizar la seguridad de los empleados.

Ejemplos de soluciones de sujeción para fabricación de piezas

Los siguientes son ejemplos de fijaciones de sujeción que puede usar para sujetar su pieza durante operaciones de corte.

Tornillo de bancada para fresado (Milling Vise)

Esta es la solución de sujeción más popular. El tornillo de bancada más común es el tornillo de mecanizador. Un tornillo de mecanizador usa sus mordazas para mantener una pieza inmóvil mientras el cortador rota a través de ella.

Puede sujetar la pieza entre la mordaza fija y la móvil. Como estos tornillos suelen hacerse de materiales blandos, pueden no funcionar con todos los materiales de ingeniería.

Sin embargo, puede usar cualquier tornillo de bancada para sujetar plásticos, acero, aluminio y otros materiales. Además, la forma y el espesor del material afectan su uso. Al usar tornillos de bancada, configúrelos apropiadamente para producir piezas precisas.

Placas y abrazaderas (Plates and Clamps)

Las placas y abrazaderas se usan para fijación en fresado CNC. El dispositivo de sujeción más simple es una abrazadera personalizable para satisfacer las necesidades de una pieza particular y adecuada para trabajar con metales de todo tipo, incluyendo aluminio, hierro fundido, latón y acero.

Una abrazadera es una forma de palanca que funciona como todas las palancas. Una parte sujeta la superficie de la pieza. Como las placas y abrazaderas son de acero que puede endurecerse más, son altamente resistentes al desgaste y puede reutilizarlas.

Mordazas blandas (Soft Jaws)

Las mordazas blandas se hacen con metales blandos como aluminio. Pueden sujetar piezas con formas complejas y puede reutilizarlas si las piezas son del mismo diseño. Pero, como las mordazas blandas no son altamente resistentes al desgaste, pueden no ser útiles al manejar grandes cantidades de piezas. En este caso, puede optar por mordazas duras.

Aunque las mordazas blandas son útiles en operaciones de mecanizado CNC, fabricarlas puede ser un reto. Las herramientas de sujeción no aumentan directamente los beneficios de la empresa. Así, el proceso de fabricación debe considerar la rentabilidad.

Abrazaderas de escalón (Step Clamps)

Con abrazaderas de escalón, se puede acceder a la superficie de una pieza mientras se trabaja en ella. Esto reduce su interferencia con la herramienta de corte. Las abrazaderas de escalón sujetan una pieza presionando contra sus lados. Además, este dispositivo funciona bien tanto con fresado manual como con mecanizado CNC.

Las abrazaderas de escalón proporcionan una forma firme de asegurar una pieza. Sin embargo, tienen algunos inconvenientes. No solo requieren reconfiguración antes de cada uso, sino que el tiempo de configuración también es relativamente largo.

Placas de fijación (Fixture Plates)

Las placas de fijación usan numerosos agujeros roscados para sujetar piezas mientras se trabaja en ellas. Típicamente, tornillos que encajan en estos agujeros sirven como protección y pueden retirarse cuando está listo para usar un agujero en particular.

Las placas de fijación son populares porque pueden sujetar la mayoría de materiales, incluyendo piezas grandes, complejas y de formas inusuales. Además, los costes de mantenimiento son bajos y pueden manejar tareas especializadas.

Posicionamiento para dispositivos de sujeción

Hay dos componentes principales de un método de sujeción: el dispositivo de sujeción y la herramienta usada para posicionarlo. Los siguientes son algunas herramientas que puede usar para configurar dispositivos de sujeción.

Ranuras en T (T-slots)

Una ranura en T es un dispositivo de sujeción con un corte en forma de T usado para asegurar piezas en la cama de la máquina. Es el dispositivo más común usado para configurar y posicionar soluciones de sujeción. Son fiables y simples de usar. Sin embargo, con ranuras en T, puede ser un reto reposicionar la fijación de sujeción. La acumulación de residuos y suciedad también limita su uso.

Sub-placas de fijación (Fixture Sub-plates)

Las sub-placas de fijación proporcionan superficies planas y estables para posicionar dispositivos de sujeción durante operaciones de mecanizado. Vienen en diferentes formas y se fabrican con diferentes materiales. Estas placas son fáciles de usar y puede colocarlas vertical u horizontalmente para posicionamiento preciso.

Placas de herramientas (Tooling Plates)

Es similar a las sub-placas de fijación. Las placas de herramientas tienen agujeros que posicionan los dispositivos de sujeción con precisión. Este posicionamiento preciso permite que una pieza cumpla las tolerancias de mecanizado.

Fijación modular (Modular Fixturing)

Una fijación modular puede ser la mejor opción para ahorrar costes. Estos dispositivos sujetan perfectamente los dispositivos de sujeción y puede usarlos múltiples veces. Los sistemas de fijación modular pueden venir con agujeros en patrón de cuadrícula o ranuras en T. Los sistemas con agujeros de cuadrícula son más fuertes con mejor posicionamiento.

Fijaciones de munión (Trunnion Fixtures)

Las fijaciones de munión son ideales para aplicaciones automatizadas como mecanizado CNC. El dispositivo puede configurarse en minutos y usa pasadores localizadores para posicionar dispositivos de sujeción rápidamente. Con fijaciones de munión, se puede asegurar consistencia lote a lote.

Tumbas (Tombstones)

Usar tumbas con dispositivos más compactos es aconsejable en lugar de voluminosos como tornillos de bancada. Las tumbas son una herramienta de posicionamiento fiable y eficiente para operaciones de mecanizado CNC. Lo más importante, la mayoría de las tumbas tienen tapones de agujero ya instalados en la cuadrícula. Esto hace la limpieza rápida y minimiza la acumulación de virutas.

Columna de herramientas (Tooling Column)

Las columnas de herramientas se fabrican con aluminio o hierro fundido. Por esta razón, son altamente resistentes al desgaste y puede usarlas múltiples veces. Las columnas de herramientas se están volviendo populares porque proporcionan superficies para fijar y posicionar dispositivos de sujeción y piezas.

Configuración de una solución de sujeción CNC

Configurar una solución de sujeción CNC depende del tipo de material, punto de contacto y otros factores. Esta sección habla de los factores y qué puede hacer al configurar la solución de sujeción:

Tipo de material

El material en el que trabaja afecta significativamente qué tan fuerte será su dispositivo de sujeción. Hay muchos materiales de ingeniería con diferentes texturas. Como regla general, cuanto más duro sea su material, más fuerte será la fuerza necesaria para sujetarlo. Por ejemplo, como los tornillos de bancada son de materiales blandos, son más adecuados para materiales blandos como plásticos y aluminio. Por otro lado, las mordazas duras pueden trabajar con materiales duros y blandos.

Tamaño y forma del material

Este es otro factor clave para reducir opciones de sujeción. Una pieza de forma irregular puede necesitar atención especial. Por ejemplo, fresar una pieza grande con formas y geometrías complejas requerirá fijaciones más robustas que puedan resistir la fuerza de la operación de fresado. Además, puede usar un dispositivo de abrazadera simple si la pieza es pequeña con superficie plana.

Punto de contacto

También necesita considerar el punto de contacto del dispositivo de sujeción y la pieza. ¿Quiere que su dispositivo sujete los lados o la superficie de su pieza? ¿Debe la superficie ser fácilmente accesible durante la operación de mecanizado? Estas son algunas preguntas que debe hacerse para elegir la solución de sujeción ideal para su pieza.

Número de piezas

Su elección de solución de sujeción debe depender del número de piezas que quiera fabricar. Los dispositivos de sujeción usados para producción a pequeña escala son diferentes de la gran escala porque se desgastan con el tiempo. Aunque es posible pausar y cambiarlos durante el proceso, esto puede consumir tiempo. Así, considerar el número de piezas a producir ayudará a reducir opciones al elegir la sujeción adecuada para su proyecto.

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Desde prototipado hasta corridas de producción completas, el éxito de cualquier operación depende de la solución de sujeción usada. Por esta razón, seleccionar la herramienta ideal para su proyecto es esencial. La solución ideal no solo debe ser duradera y reutilizable para reducir costes. También debe ser fácil de configurar para ahorrar tiempo y aumentar la productividad.

Todo el proceso de configurar la sujeción adecuada puede ser un reto. Es aconsejable trabajar con expertos en fabricación. En WayKen, tenemos un equipo profesional que ofrece servicios de fabricación personalizados sobresalientes y soluciones de sujeción fuertes.

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Conclusión

Una buena configuración de sujeción puede agilizar corridas de producción rápidas mientras garantiza que todas las piezas del lote cumplan las especificaciones. Debe saber que no hay solución estándar para elegir el mejor método de proyecto. Puede considerar la versatilidad del dispositivo de sujeción. Esto es porque la fabricación busca reducir costes mientras produce piezas de alta calidad.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las características de un buen dispositivo de sujeción?

Un buen dispositivo de sujeción no solo debe sujetar y posicionar la pieza relativa a la herramienta de corte. También debe resistir la fuerza asociada con la operación de mecanizado.

¿Hay alguna diferencia entre mordazas blandas y duras?

La principal diferencia es el material usado para fabricarlas. Las mordazas duras son de acero endurecido. Por otro lado, las mordazas blandas son de metales más blandos como aluminio o hierro fundido.

¿Qué son los útiles y fijaciones de sujeción?

Los útiles y fijaciones no realizan la misma función. Una fijación sujeta la pieza. Los útiles no solo sujetan las piezas, sino que también dirigen el cortador.