Seleccione apropiadamente los elementos de sujeción

La selección apropiada del sujetador de piezas involucra más que aceptar simplemente el mandril que viene con la máquina como solución; sin embargo, los gerentes de manufactura en el taller sienten a menudo que carecen de recursos propios para determinar las mejores alternativas no estándar. A fin de incorporar los procesos más eficientes, un taller debe invertir tiempo en investigar sobre las soluciones más apropiadas.

Muchos factores entran en juego cuando se trata de determinar la mejor opción para sujetar las piezas. Los ingenieros, normalmente, mirarán el material que se cortará, los requerimientos críticos de tolerancias, la forma de la pieza de trabajo, sus dimensiones, el tamaño del lote y la frecuencia de los cambios. También se fijarán en el proceso de manufactura en detalle para ver cómo puede optimizarse con el sujetador de piezas. En muchas instancias, alterar el proceso junto con buenos sujetadores de piezas puede significar grandes ganancias en productividad y en calidad de pieza.

Estabilidad para trabajos en altos volúmenes
El mecanizado de grandes volúmenes requiere un conjunto de requerimientos diferente de aquellos usados en un taller de trabajos. Realizar piezas en grandes volúmenes implica un proceso estable para asegurar piezas de alta calidad, producidas consistentemente durante largos períodos de tiempo. Esto lleva con frecuencia a soluciones de sujeción de piezas más especializadas, en lugar de la flexibilidad deseada en el taller de trabajos.

Para asegurar la sujeción rígida de piezas y satisfacer los datos de pieza, los mandriles de arrastre son la opción preferida. En palabras simples, estos mandriles no sólo agarran una característica diametral de la pieza, sino que halan la pieza hacia atrás contra un freno de cuerpo rígido o localizador. Los mandriles de arrastre están disponibles generalmente en configuraciones selladas que ayudan al proceso a ser menos susceptible a programas de mantenimiento variados.

Según la operación de mecanizado y las metas de tolerancia para la pieza, los mandriles de arrastre pueden ser seleccionados para alta precisión de posicionamiento y control de longitud en mecanizados secundarios, o para alta fuerza de sujeción, mejor adaptado en el agarre de forjas o fundiciones para desbaste pesado.

Primero, la operación de torneado en una fundición o forja puede mejorarse enormemente con un mandril estilo bloqueo de bola –un tipo de mandril de arrastre, diseñado específicamente para sujetar superficies rugosas, no mecanizadas, como fundiciones o forjas–. Este mandril también está disponible en un diseño compensador. La versión de compensación usa algún tipo de dispositivo de centrado montado en la cara del mandril, como un centro de nuez o una boquilla. Las mordazas del mandril harán la compensación alrededor de este centro y están allí para manejar la pieza.

Kitagawa-North Tech Inc. ofrece la familia PW de mandriles para este tipo de trabajo. El mandril incorpora la capacidad de sujetar en ángulos preliminares, tiene compensación de mordaza radial, arrastre, y es sellado para reducir el mantenimiento. El mandril PW también ofrece alta fuerza de agarre para permitir cortes pesados en tiempos de ciclo más cortos.

Si se necesita una operación secundaria (sea en un husillo secundario con separación mandril a mandril o en una máquina separada), usar un mandril de arrastre sellado con alta precisión puede mejorar drásticamente la productividad y la calidad de pieza. Kitagawa North Tech Inc., suministra el mandril PU para estas operaciones secundarias. Este mandril ofrece un excelente reposicionamiento de pieza y el arrastre para lograr relaciones de datos de alta precisión. El mandril también alcanza alta velocidad angular para reducir el tiempo de ciclo. Disponer de un diseño totalmente sellado minimiza los tiempos muertos por el mantenimiento. Tanto el PW como el PU tienen capacidad de asientos de aire y refrigerante interno para ser compatibles con automatización.

Cambio rápido
Si el trabajo no implica altos volúmenes, el proceso de selección es diferente. Con el uso incrementado de máquinas multifuncionales, fresado y torneado en la misma máquina, la selección del mandril debe enfocarse en la flexibilidad. El mandril estándar que viene en la máquina puede trabajar bien. Sin embargo, si los tamaños de lote son muy pequeños y se requiere un cambio frecuente, un mandril de cambio rápido de mordazas puede ser ideal. Kitagawa-North Tech Inc. tiene la serie QB de mandriles de cambio rápido de mordazas. Estos mandriles permiten un cambio muy rápido de las mordazas para minimizar los tiempos muertos e incrementar la eficiencia. El mandril QB puede montarse fácilmente en lugar de un mandril estándar para mantener bajos los costos de instalación. En algunos modelos de mandriles Kitagawa, reemplazar sólo las mordazas principales permite la conversión de un mandril estándar a uno del tipo de cambio rápido de mordazas.

Los mandriles de boquilla son otra alternativa flexible. Ya que los mandriles de boquilla usan un manguito deslizante para lograr la fuerza de sujeción, son menos propensos a los efectos de fuerza centrífuga y a la pérdida de fuerza de sujeción resultante. Resultan ideales en una aplicación de alimentación de barras para permitir el mecanizado de alta velocidad de varios tipos de materiales en barra. Los diferentes tipos de boquillas permiten el agarre de trabajos con formas redondas, cuadradas, hexagonales o no estándar. Los mandriles de boquilla están disponibles como estilo de arrastre y de longitud ajustada. Un mandril de boquilla tipo arrastre hará lo que implica su nombre y halará la pieza de trabajo hacia atrás mientras la sujeta. Los mandriles de boquilla de longitud ajustada agarrarán la pieza de trabajo con casi cero movimientos de pieza.

La serie QCRL de Kitagawa-NorthTech Inc. es ejemplo de un mandril de boquilla de longitud ajustada. Estos mandriles de cambio rápido actúan los sujetadores del manguito interno en la boquilla sin mover la pieza de trabajo. La QCRL también constituye un sistema de cambio rápido que permite tiempos muy cortos de tiempo de cambio de boquilla. Además, este mandril de boquilla puede aceptar boquillas resortadas, multiagujero y tipo máster. Al usar un diseño de bajo perfil se da un mayor espacio para que las herramientas de corte se acerquen más al mandril. Esto es especialmente importante con máquinas multipropósito, cuando se requiere un trabajo cercano con una herramienta de fresado o roscado.

Los mandriles de agujero amplio entran en juego para maximizar la capacidad de husillo de la máquina-herramienta. En algunos casos puede necesitarse más capacidad del agujero de husillo, pero los problemas de espacio de la herramienta evitan incrementar el tamaño del mandril. Este suele ser el caso en las máquinas multipropósito. Kitagawa-North Tech Inc. ofrece la serie de mandriles BB200 para este tipo de aplicación. El mandril dará un agujero pasante más grande sin necesidad de cambiar a un tamaño mayor de mandril.

La mejor solución
Una buena selección del sujetador de herramientas involucra muchos factores que deben tenerse en cuenta para lograr los resultados deseados. Es importante consultar a un especialista en sujeción de trabajos en fases tempranas de desarrollo de un nuevo proceso o de cambio de uno existente. Tener en cuenta la sujeción de piezas en el sistema de manufactura puede generar mejoras significativas en productividad, calidad de pieza y seguridad. Buenos ingenieros en sujeción de piezas pueden ayudar a entender completamente los detalles de la aplicación y sus requerimientos en sujeción de piezas. Sólo después de entender totalmente la aplicación puede encontrarse la solución correcta.

Incluso el número de mordazas en un mandril puede desempeñar un rol crítico en la efectividad de la sujeción de piezas. La forma de la pieza de trabajo es la consideración más importante para el número de mordazas por usar. Los mandriles de tres mordazas son los más comunes, ya que resultan excelentes para agarrar piezas redondas. Para trabajos de forma cuadrada, un mandril de dos mordazas puede ser efectivo, pero el mejor método es usar un mandril de cuatro mordazas, que tiene un diseño 2+2 (cada par de mordazas centra la pieza independientemente, de modo que está centrada con precisión en ambas direcciones). Este diseño resulta muy crítico si la pieza de trabajo no es perfectamente cuadrada.

La inversión en una solución de sujeción de piezas nueva y personalizada es una estrategia relativamente económica, considerando el retorno adicional que puede dar al taller. Mientras un mandril de última tecnología puede sumar hasta 5% del costo total de un centro de torneado, unas ganancias en productividad de 30 a 40% no son extrañas cuando se usa la solución correcta de sujeción de piezas.