5 técnicas para sistemas de sujeción de piezas 

Conozca 5 técnicas para sistemas de sujeción que le permitirán asegurar una pieza de trabajo difícil, que esté mecanizando actualmente.

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Un gran número de factores pueden contribuir a tener dificultades en asegurar ciertas piezas de trabajo para operaciones de mecanizado. Puede que el material de la pieza de trabajo sea maleable, causando distorsiones si se usan métodos de sujeción tradicionales. De igual forma, las piezas de trabajo que tienen características muy delgadas pueden sufrir deformaciones o incluso fracturas en esas características debido a la presión de sujeción. Las geometrías con contornos también hacen difícil sujetar ciertas piezas de trabajo.

Ha existido un gran número de métodos de sujeción innovadores que los talleres con esos perfiles han adoptado para tales partes. Aunque en algunos casos, ese método de sujeción sistemático puede no haber brillado tanto como otros esfuerzos de mejora del taller, porque no era la fuerza principal de la historia. Por eso los recogemos aquí.

Aún cuando su taller puede no encontrarse normalmente con materiales o geometrías similares a los cinco ejemplos siguientes, estas aplicaciones pueden disparar una idea para una forma nueva o más efectiva de asegurar una pieza de trabajo difícil que usted esté mecanizando actualmente.

 

Sistema de sujeción tipo "colombina"

El método de sujeción tipo "colombina" ideado por Harmonic Drive LLC tiene sus raíces en la tecnología de herramientas de corte. El fabricante de Peabody, Massachusetts, produce engranajes armónicos usados para aplicaciones de control preciso de movimiento y transmisión de potencia mecánica para varias industrias.

El taller necesitó asegurar pequeñas piezas de trabajo con forma de campana, llamadas "flexsplines" para tornear, mecanizar líneas de empalme e inspeccionar el diámetro exterior. La parte, que comienza como una forja de acero inoxidable 15-5PH, primero tiene su diámetro interno torneado. Esto crea un espesor de pared de aproximadamente 0.06 pulgadas. Se logra un espesor de pared final de 0.01" a través del torneado del diámetro exterior. Debido a la forma de la parte y a su espesor de pared extremadamente delgado en esta etapa, no puede ser sujetada en el mandril de un torno. Las paredes delgadas no proveerían un soporte adecuado durante la operación de torneado.

La compañía ha adoptado el Capto de Sandvik como una interfaz de herramental de cambio rápido. Para calmar su dilema sobre el sistema de sujeción, desarrolló la idea de mecanizar un eje a partir de un material de barra de perforado Capto sobre el cual puede montarse la flexspline. Sin embargo, por el perfil interno en forma de campana de la parte, existen vacíos entre el eje y la superficie interna de la pieza de trabajo. Para llenar estos vacíos, el taller vertió una aleación que funde a baja temperatura, a través de un agujero bajo el centro del eje. Una vez la aleación llena los vacíos y se solidifica, la parte y el eje se juntan para convertirse en uno solo.

La aleación provee el soporte interno de pared requerido para tornear el diámetro exterior de la parte hasta el espesor de pared deseado. Después de que se completan todas las operaciones de mecanizado e inspección, la aleación se retira fundida y la flexspline se retira del eje.

 

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Sujeción ¿Con cinta?

Ron Thorn es el dueño de Thorn Custom Guitars, ubicado en Glendale, California. El usa la precisión del mecanizado CNC para ayudar a producir varios componentes de madera para sus guitarras personalizadas.

Thorn usa un método de sujeción de partes poco común - cinta industrial de doble cara - para fijar en la máquina la madera plana que se convertirá en el panel del traste, así como material de incrustación usado para adornar varios componentes de las guitarras. La cinta, que mide 0.007" de espesor, crea una junta muy fuerte entre las piezas de trabajo planas y el plato de herramental del VMC.

El lado inferior del panel del traste el lado que se une al cuello de la guitarra primero se refrenta hasta lograr la planitud. Luego se taladran tres agujeros ciegos para las clavijas en puntos específicos sobre el panel del traste. Estos agujeros ubican el panel del traste sobre clavijas en el plato de herramental. La cinta ubicada en ese plato mantiene el panel del traste en sitio mientras se mecanizan varias de sus características. La junta con cinta es tan fuerte que debe usarse acetona para liberar la pieza de trabajo del plato de herramental.

 

Compuestos para sujeción

Amalga Composites en West Allis, Wisconsin, se especializa en productos tejidos en fibra, tales como ejes de motores, rodillos, vasijas a presión y tanques. Enrolla o moldea componentes de compuestos y mecaniza esas partes cuando es necesario.

Para soportes tubos largos y delgados para operaciones de torneado, el taller instala temporalmente cabezales que son sólo unas milésimas de pulgada más pequeños que el diámetro interior del tubo, en alguno de los extremos del mismo con propósitos de ser mandril. Los tubos más pequeños que requieren refrentado, taladrado o torneado se montan a menudo sobre una extensión de acero instalada en el mandril del torno.

Se usan sujetadores basculantes en la extensión para sujetar la pieza de trabajo en sitio con la suficiente fuerza para la operación de mecanizado, pero no tanta que pueda deformar la parte. Para eliminar el riesgo de que la superficie interna de un tubo pueda rallarse cuando se sujeta por su diámetro interno, el taller puede aplicar simplemente una capa de cinta sobre las mordazas del mandril.

 

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Aplicación atípica del sistema de sujeción magnético

Anderson Global, ubicado en Muskegon Heights, Michigan, es una compañía de fabricación de moldes y patrones desde hace 20 años, que ha comenzado su jornada de manufactura esbelta. La compañía cambió a los mandriles para fresado de imanes electro-permanentes Wen para reducir los tiempos de alistamiento para los componentes de moldes. Sus metas eran similares a las de otros talleres que habían integrado el sistema de sujeción magnético cambios más rápidos, mejor repetibilidad en el posicionamiento y mayor tiempo útil de husillo gracias al acceso hasta a cinco lados de una parte con un solo alistamiento.

Algunos de los componentes más grandes de la compañía se ajustan al perfil convencional de las partes sujetadas normalmente por imanes barras con una amplia área superficial que un imán puede sujetar. Otras partes, incluyendo barras más pequeñas y fundiciones, no proporcionaban una cantidad adecuada de área superficial para que el imán la sujetara con seguridad. Los ejemplos incluyen moldes de ruedas con un anillo de 1" de ancho en su superficie inferior o bloques en los cuales el material era removido de su lado posterior para reducir el peso.

Partes como estas son propensas a girar sobre un imán durante las operaciones de corte, especialmente cuando las fuerzas de corte se dirigen en paralelo a la cara del imán (lo cual ocurre cuando se fresa cerca de la periferia de una parte), en lugar de estar en dirección hacia el imán (como en una operación de taladrado). Una fuerza de corte axial que es sólo 1/18 de la fuerza de separación total del imán sobre una parte puede causar que dicha parte gire fuera de su posición.

Para eliminar esta tendencia al giro, el taller usa pasadores de clavija instalados en posiciones clave en extensiones apernadas a los polos del imán. La pieza de trabajo tiene agujeros que casan con los pasadores de clavija. Al instalar la pieza de trabajo sobre los pasadores y energizar el imán, la pieza de trabajo resiste el deslizamiento y el giro durante el mecanizado. Usando los pasadores de clavija de esa forma también se obtiene una forma de posicionar repetidamente una parte en todas las máquinas herramientas y CMM´s del taller.

 

Fijación de bloques altos para electro-erosionado

Algunas veces los esfuerzos de un taller por llenar un nicho de mecanizado ayuda al desarrollo de nuevos productos. Tal es el caso con Extreme Wire EDM, localizado en Grandville, Michigan, el cual se enfoca en trabajos con moldes grandes.

El taller usa un sistema de fijación modular de Hirschmann Engineering USA en varias de sus unidades de electro-erosionado de hilo. Los tres principales componentes del sistema son la unidad de sujeción, el pallet y la prensa de tornillo. La unidad de sujeción asegura los agujeros roscados existentes localizados alrededor de la mesa de la máquina. Las mordazas de la prensa, la cual se instala en el pallet, sujeta la pieza de trabajo. El conjunto pallet/prensa/pieza de trabajo se bloquea en la unidad de sujeción.

El taller ha trabajado con Hirschmann por varios años para desarrollar mordazas verticales más altas que sujeten piezas de trabajo más gruesas. Las últimas mordazas que probó el taller pueden asegurar piezas de trabajo tan altas como 160mm. Las versiones actuales pueden asegurar partes hasta de 115mm de altura, y se catalogan a 66 libras de capacidad (aunque Extreme ha instalado partes hasta de 100 libras de peso). Las mordazas no sólo aseguran grandes bloques para electro-erosionado de hilo, sino también extienden el bloque al centro de la mesa de la máquina para permitir a las cabezas de corte un mejor acceso a toda la pieza de trabajo.