Cómo Elegir el Sujetador CNC Adecuado: Tipos y Consejos para un Sujeción Óptima

Entramos directamente en el tema. Un sujetador de mecanizado puede ser de muchos tipos, dependiendo de la pieza, la máquina y el operario. Las siguientes secciones sobre tipos de sujetadores CNC pretenden cubrir los principales tipos que se encuentran en la caja de herramientas de sujeción de un mecanizador.

Sujetador de Tornillo de Banco CNC

Los tornillos de banco CNC son el sujetador de mecanizado predilecto para la mayoría de configuraciones debido a su versatilidad y facilidad de uso. Derivan del tornillo de banco mecánico tradicional popular en carpintería y fabricación manual, siendo su versión más precisa.

Los tornillos de banco CNC ofrecen una increíble fuerza de sujeción mediante un mecanismo de husillo hidráulico/neumático. Su mecanismo interno cuenta con dos superficies inclinadas (como una cuña) que se empujan entre sí para aumentar la rigidez y evitar el levantamiento de las mordazas.

Además, también tienen bordes planos y rectificados con precisión en su periferia exterior. Estas caras son perpendiculares entre sí, permitiendo un posicionamiento preciso del tornillo en la mesa de trabajo o sujetadores personalizados.

Otra característica es su diseño de mordazas. Aunque aparentemente planas, su textura superficial y fuerza de sujeción crean altas presiones que agarran firmemente la pieza durante el mecanizado.

Sujetador Angular

Los sujetadores angulares son otra herramienta común entre los sujetadores CNC. Su propósito principal es sujetar firmemente la pieza en ángulos específicos. Sus aplicaciones habituales incluyen chaflanado, biselado y taladrado en ángulo.

Al igual que el tornillo de banco CNC, los sujetadores angulares son fiables y rígidos. La placa angular suele venir con una cuadrícula de agujeros para una colocación y montaje cómodos de la pieza. Además, muchos productos también cuentan con un ángulo ajustable con mecanismo de bloqueo, permitiendo a los mecanizadores personalizarlo según sus necesidades.

Los sujetadores angulares ofrecen gran utilidad a los mecanizadores que trabajan con piezas más allá de la capacidad de su máquina. Por ejemplo, una pieza prismática con un par de superficies angulares puede mecanizarse fácilmente en una máquina de 3 ejes con un sujetador angular. Al mismo tiempo, también puede mecanizarse en una máquina de 4 ejes, pero con coste adicional.

Sujetador de Prensa

Las prensas vienen en una variedad de tipos y formas, pero el propósito básico sigue siendo el mismo. Sujetan la pieza firmemente mediante la aplicación de fuerza mecánica. Esta fuerza suele provenir de tornillos o resortes. Algunos tipos populares de prensas son prensas escalonadas, prensas de borde, prensas de sujeción y prensas de punta.

Aunque las prensas no son necesariamente un sujetador CNC per se, ciertamente entran dentro de la categoría amplia. Por tanto, merecen mención aquí.

Sujetador de Plantilla (Jig)

Las plantillas son sujetadores de mecanizado importantes que se utilizan para guiar el movimiento de la herramienta de corte y localizarlas con precisión sobre la pieza. Una aplicación común de las plantillas es el taladrado. Si una pieza tiene múltiples agujeros en diferentes ubicaciones, usar una plantilla con agujeros pre-taladrados (como una plantilla) es muy eficiente en tiempo.

Existen varios tipos de plantillas:

• Plantilla de placa
• Plantilla de plantilla (template)
• Plantilla angular
• Plantilla de hoja
• Plantilla de diámetro

Es importante mencionar que muchos ingenieros hacen una distinción entre plantillas y sujetadores debido a la función especial de las plantillas, que guían el movimiento de la herramienta. Los sujetadores, por otro lado, se definen estrictamente como dispositivos que sujetan y localizan la pieza. Independientemente de esta distinción, tanto plantillas como sujetadores entran en la amplia categoría de sujeción de trabajo y a menudo trabajan codo con codo.

Sujetador de Indexado

Los sujetadores de indexado son muy útiles en la fabricación de piezas con patrones geométricos espaciados uniformemente. Por ejemplo, una pieza circular con un agujero cada 30 grados. Algunas de sus aplicaciones comunes incluyen ranurado, dientes de engranaje y canales de fresa, todos los cuales son características geométricas espaciadas uniformemente.

Los sujetadores de indexado CNC son robustos y pueden acoplarse cómodamente a la mesa de trabajo. Además, los cabezales de indexado CNC modernos pueden automatizarse con control servo y accionarse directamente desde el controlador de la máquina o una unidad de control independiente.

Sujetador Modular

Los sujetadores modulares se encuentran entre los tipos más innovadores de sujetadores CNC en esta lista. No forman parte de ningún sistema de sujetadores estándar y geometría, como tornillos y prensas. En su lugar, consisten en una amplia gama de componentes intercambiables que pueden ensamblarse para formar una configuración de sujetador personalizada única para el trabajo específico en cuestión.

Estos componentes reconfigurables incluyen placas, prensas, soportes y localizadores de varios tamaños. Además, ensamblarlos es rápido y fácil, y se hace con localizadores o fijadores.

Los sujetadores modulares ofrecen numerosas ventajas. Al ser adaptables a diferentes aplicaciones, ahorran costes al reducir inversiones en sujetadores especializados. Además, son localizadores precisos y expansibles a configuraciones mayores.

El diseño de sujetadores CNC puede ser un proceso bastante complejo. Dependiendo del diseño de la pieza y las capacidades de la máquina, la dificultad del proceso puede variar. Compartiremos algunos consejos de expertos para hacer el proceso de diseño de sujetadores de sujeción CNC más manejable y sistemático.

1. Definir Claramente los Requisitos de Diseño de su Sujetador CNC

Como en cualquier proyecto de ingeniería, el diseño de sujetadores CNC comienza definiendo el problema. En este contexto, los diseñadores deben aclarar sus objetivos respecto a precisión de producción, coste, plazos, etc., para obtener una imagen clara de lo que buscan.

2. Recopilar Información Relevante del Taller

El siguiente paso es reunir información sobre sus recursos. Esto incluye los tipos de máquinas CNC que tiene, los materiales con los que trabajará su sujetador, el número de operaciones de mecanizado y su secuencia, y, por supuesto, las especificaciones de la pieza.

3. Desarrollar Más de un Borrador para el Diseño del Sujetador CNC

Lo bueno de los sujetadores de sujeción CNC es que nunca hay una sola solución. Puede ser creativo con el diseño del sujetador y proponer múltiples soluciones de sujeción. Como diseñador, es una buena práctica recopilar todas las ideas y preparar un diseño básico para cada una para compararlas.

4. Elegir la Mejor Idea de Sujetador CNC

Una vez que tiene múltiples ideas sobre la mesa, el siguiente paso es sopesar sus pros y contras a la luz de los requisitos específicos de su proyecto. Finalmente, tras cierta deliberación, se decantará por la mejor opción para su aplicación. Asegúrese de considerar todo, incluyendo costes de fabricación, costes de utillaje, mantenimiento y vida útil del producto.

5. Optimizar e Implementar el Sujetador CNC Elegido

En el último paso, ajuste el diseño elegido y finalice sus planes de producción. El objetivo es maximizar la precisión y rentabilidad del sujetador. El consejo de expertos es intentar ceñirse a componentes estándar como prensas, espárragos, placas, etc., para beneficiarse de su calidad y bajo coste.

Además, otra recomendación es no centrarse demasiado en el acabado ya que es solo un sujetador. Solo aplique métodos de acabado superficial costosos donde sea necesario.

Asimismo, el consejo final es un poco contraintuitivo pero útil. También deben evitarse tolerancias de pieza extra-estrechas. No necesariamente mejoran la precisión de posicionamiento pero añaden coste. Normalmente, los mecanizadores pueden eliminar fácilmente pequeñas inexactitudes del sujetador durante la configuración y posicionamiento de la pieza.

El campo del diseño de sujetadores CNC se está desarrollando tan rápido como la propia tecnología de mecanizado. La llegada de la Industria 4.0 ha permitido que los sujetadores de sujeción CNC evolucionen hacia dispositivos inteligentes. En las siguientes secciones, discutiremos algunos de estos desarrollos.

1. Carga Robótica de Sujetadores

La carga/descarga de sujetadores de mecanizado siempre ha consumido mucho tiempo. Los talleres modernos ahora ahorran mucho tiempo con la carga y descarga robótica de sujetadores. No solo es rápido sino también mucho más preciso que la carga manual.

Además, los brazos robóticos pueden almacenar cientos de rutinas, permitiendo a los ingenieros de fabricación automatizar la carga/descarga para toda su flota de productos con un solo robot.

2. Monitorización de Sujetadores CNC

Monitorizar el proceso y la configuración a través del sujetador CNC es también una aplicación emocionante de tecnologías modernas en este campo. Algunos diseñadores de sujetadores emplean mediciones de sensores en diferentes ubicaciones del sujetador para monitorizar cosas como fuerza de sujeción, validación de pieza y confirmación de ubicación del sujetador.

3. Amortiguación de Sujetadores

La amortiguación es un factor importante para suprimir vibraciones de mecanizado, que pueden ser catastróficas para la pieza en casos como el chatter. Ciertos tipos de sujetadores CNC emplean materiales de amortiguación especiales que pueden absorber fuerzas de mecanizado manteniendo la pieza estable y bien localizada. Esta es una gran solución para evitar problemas como el chatter.

En secciones anteriores, hablamos sobre numerosos tipos de sujetadores CNC. Sin embargo, incluso con tantos sujetadores de mecanizado en el mercado, no siempre es posible sujetar y localizar ciertas piezas usando soluciones de sujetadores estándar.

En este caso, puede pensar en un sujetador CNC personalizado. Como su nombre indica, es un sujetador hecho a medida para una aplicación específica.

Técnicamente hablando, es fácil decidir si necesita un sujetador personalizado o no. Si las soluciones estándar no funcionan, los necesita. Sin embargo, también debe considerar factores como el coste de diseñar y fabricar sujetadores de sujeción CNC personalizados y el retorno de inversión. Es más una decisión de negocio que de ingeniería.

Otro aspecto a considerar es la disponibilidad de recursos de ingeniería para desarrollar un sujetador CNC personalizado. Es una tarea altamente técnica y requiere atención al detalle por parte de los diseñadores. WayKen ofrece servicios de producción de alta calidad incluyendo diseño y fabricación de sujetadores personalizados.

¿Qué tipo de piezas pueden sujetar los sujetadores CNC?

Los sujetadores CNC son dispositivos flexibles que pueden sujetar piezas redondas, prismáticas, planas, cilíndricas y de forma irregular.

¿Son intercambiables los sujetadores CNC entre diferentes máquinas CNC?

La mayoría de sujetadores CNC son intercambiables debido a sus características geométricas estándar. En casos raros, sin embargo, esto puede no ser posible si las especificaciones de la máquina difieren significativamente o el sujetador es personalizado.

¿Cómo elegir el sujetador CNC adecuado para mi aplicación?

Hay varios factores a considerar como dimensiones de la pieza, forma, material, operaciones de mecanizado, secuencia de estas operaciones y las capacidades de la máquina CNC.