Tecnología en multiherramientas para punzonado

La tecnología de las multiherramientas fue creada a principios de los años noventa para aumentar la capacidad de las punzonadoras de torreta mediante el uso de estaciones automáticas de ajuste. Aunque en un principio se consideró un complemento, en la actualidad los usuarios de punzonadoras de torreta que requieren una mayor capacidad, un tiempo mínimo para ajustar las herramientas y un cambio rápido de trabajo, a menudo consideran que las multiherramientas constituyen un valioso componente.

La multiherramienta es, básicamente, un portaherramienta múltiple que alberga entre 2 y 40 herramientas en una caja de punzones y troqueles dentro de una estación de torreta. Las unidades de multiherramientas pueden mejorar considerablemente la capacidad de la torreta y, en numerosos casos, al colocar una o varias unidades de multiherramientas en una o más estaciones de ajuste automático se pueden satisfacer todos los requisitos de utillaje de un fabricante. Debido a que varios punzones se encuentran en una sola unidad portaherramienta se reduce en gran medida el tiempo de ajuste y el cambio de trabajo se puede efectuar sin ajustar cada uno de los punzones. Así mismo, las unidades de multiherramientas permiten cambiar varios troqueles en el tiempo necesario para cambiar uno solo, lo cual aumenta el rendimiento. La selección posterior de herramientas se realiza mediante un programa y generalmente se lleva a cabo en menos de un segundo.

En la actualidad, los usuarios de punzonadoras de torreta disponen de varios tipos de multiherramientas. Puesto que los diseños varían en la tecnología mecánica, las personas interesadas deben considerar con detenimiento los requisitos de sus aplicaciones antes de establecer las especificaciones de una multiherramienta. Este artículo describe los diversos estilos de multiherramientas que existen en el mercado, expone la composición mecánica de cada diseño, pasa revista a las ventajas y desventajas, y ofrece sugerencias de aplicación.

Nota: para los propósitos de este artículo, el término "ajustable" se refiere exclusivamente a la capacidad de programar el perfil a un ángulo determinado. El término "girar" se refiere a mover los componentes de la máquina, pero no al perfil ni a la herramienta.

La multiherramienta estacionaria
La multiherramienta estacionaria recibe este nombre debido a que la unidad del portapunzones y la caja de troqueles están atornillados en una posición fija de la torreta de la punzonadora. Este diseño no utiliza una estación de ajuste automático tradicional y constituye la forma más sencilla de multiherramienta. Ya que la caja de troqueles se encuentra situada en un lugar fijo de la torreta inferior, la caja de troqueles de la torreta superior permanece en el mismo sitio y el percutor instalado en la torreta superior gira hasta alcanzar la posición de accionamiento a través del mecanismo de ajuste automático (Diagrama 1). Las clavijas situadas en la caja se configuran paralela o perpendicularmente al eje X debido a que la unidad no gira durante la operación. El percutor está colocado encima del punzón y con la acción del ariete de la máquina realiza un agujero en el lugar donde está situado el percutor. El agujero se realiza con la orientación que presentan las clavijas de la herramienta.

La ventaja más importante de la multiherramienta estacionaria es el gran número de herramientas que puede albergar. Como la multiherramienta reside en una estación de torreta especial y no requiere el uso de una estación de ajuste automático, se puede colocar un mayor número de herramientas en una caja de punzones y troqueles. Por ejemplo, en otros tipos de multiherramientas se suelen colocar ocho herramientas de ½" o 12 mm en la caja de punzones y troqueles. La multiherramienta estacionaria, en cambio, puede albergar diez herramientas de dimensiones ligeramente superiores, para ofrecer así dos estaciones punzonadoras adicionales.

La multiherramienta estacionaria ocupa un lugar en la torreta que no puede usarse para ninguna otra finalidad. Si bien el percutor de la multiherramienta aprovecha el mecanismo de ajuste automático para situarse, la estación no puede utilizarse como estación de ajuste automático para perforaciones independientes o herramientas de perfilar. Además, el carácter fijo de este diseño exige que las herramientas sean accionadas en la orientación establecida en las clavijas (no pueden ser ajustadas a otros ángulos).

Este tipo de unidad de multiherramientas requiere que las tenazas de la máquina se introduzcan en la torreta para llegar a las herramientas situadas en la parte posterior de la unidad y permitir así un contacto abrasivo entre las tenazas y las estaciones troqueladoras adyacentes. Aunque es habitual que se produzca contacto entre las tenazas y las estaciones troqueladoras, un impacto repetido hace que los troqueles y tenazas se desgasten más rápido y que aparezcan raspaduras en los troqueles.

La multiherramienta de grupo híbrido
La multiherramienta de grupo híbrido dispone de un portaherramienta equipado con punzones de muelle normales situados en la torreta superior y albergados en una estación de ajuste automático de tamaño "E". Este diseño permite retirar el grupo o caja de la estación de ajuste automático, para utilizar la estación de forma independiente. La multiherramienta de grupo híbrido alberga una serie de herramientas en su perímetro externo, como sucede con la mayoría de los portaherramientas múltiples, pero sólo cuenta con una estación ajustable de herramientas situada en el centro de rotación (Diagrama 2). El cargador de herramientas hace girar las cajas superior e inferior y el percutor se puede mover de forma lineal. El percutor, que es parte del diseño estándar de la máquina y se utiliza para perforar sobre la pista interior, central o exterior de la torreta de tres pistas, se sitúa en posición al mismo tiempo. El percutor se desplaza a lo largo de una línea recta que debe colocarse sobre uno de estos tres lugares: frente a las tenazas, sobre la herramienta central o directamente detrás de las tenazas.

El diseño de grupo híbrido presenta la ventaja de poder utilizar la estación de torreta de forma independiente, como si fuese una estación de ajuste automático, lo cual le concede una flexibilidad de la que carece el tipo estacionario de multiherramienta.

Sólo la herramienta central ajustable puede programarse en este tipo de multiherramienta, y es la única herramienta de la caja que puede girar para realizar agujeros perfilados en cualquier ángulo que se desee. Las demás herramientas únicamente pueden girar en la parte delantera o trasera para ser golpeados por el percutor. Estas herramientas pueden ajustarse a cualquier ángulo distinto de la orientación de sus clavijas de fábrica.

La multiherramienta no ajustable
En la multiherramienta no ajustable, las unidades de punzones y troqueles se encuentran en una estación de ajuste automático de tamaño "D". Las cajas de punzones y troqueles giran debajo de un percutor que permanece situado sobre la herramienta, directamente frente a las tenazas (Diagrama 3). Esta es la función contraria a la de la multiherramienta estacionaria. Cualquier herramienta que deba accionarse en una unidad no ajustable gira hacia la posición delantera en dirección de las tenazas. Los agujeros perfilados no pueden ajustarse a un ángulo distinto del establecido en las clavijas.

En la mayoría de los casos, las multiherramientas no ajustables, al igual que el diseño de grupo híbrido, permiten que la estación de ajuste automático sea utilizada como punzonadora independiente. Sin embargo, algunos fabricantes usan una estación especial de ajuste automático destinada a ser utilizada sólo con la multiherramienta. En este caso, la estación de ajuste automático está dedicada en exclusiva a la multiherramienta y no puede funcionar de forma independiente como estación punzonadora. Es muy importante que quienes deseen utilizar este tipo de multiherramienta distingan entre una multiherramienta de uso exclusivo y una multiherramienta que no lo es, con base en los requisitos de sus aplicaciones.

Cada una de las estaciones que van a accionarse se desplaza hacia las tenazas, para minimizar así las zonas no punzadas y eliminar el contacto entre las tenazas y las estaciones de troqueles adyacentes.

Debido a que la multiherramienta no ajustable generalmente ha sido diseñada para ser integrada en una estación de ajuste automático que se utiliza como estación punzonadora, tiene una cavidad interior más pequeña que le permite colocar en el portaherramientas un menor número de herramientas que en el tipo estacionario. La velocidad es similar a la de los dos tipos anteriores, ya que sólo se requiere una acción de giro para seleccionar una herramienta.

La multiherramienta totalmente ajustable
La multiherramienta totalmente ajustable desarrolla el diseño de la multiherramienta no ajustable. Las unidades de punzones y troqueles están montadas en una estación de ajuste automático de tamaño "D", pero la máquina, provista de un mecanismo adicional que funciona junto con el dispositivo automático de ajuste, permite que las cajas de punzones y troqueles se coloquen para ubicar el perfil deseado al ángulo requerido (Diagrama 4).

Este mecanismo ha sido diseñado para embragar y situar una cabeza percutora, que es parte de la unidad de la multiherramienta. La cabeza percutora se coloca encima del punzón que vaya a usarse. Los ejes X y Y se mueven para compensar la desviación del punzón utilizado, una vez situado en el ángulo escogido. Todas las herramientas perfiladas pueden ajustarse al ángulo deseado.

Suele creerse, erróneamente, que las herramientas de la multiherramienta totalmente ajustable giran. A fin de perforar un perfil a 45º, es necesario girar toda la caja de punzones y troqueles. En el diseño totalmente ajustable, el ajuste automático gira como medio mecánico para situar la herramienta en la posición adecuada, y permitir así ajustar el perfil. Para poder ajustar el perfil, el mecanismo de ajuste automático hace girar toda la caja de punzones y troqueles a un ángulo y la cabeza percutora se mueve para coincidir con la herramienta que debe golpear. Al igual que todos los diseños de multiherramientas, el software residente de la máquina se encarga de calcular automáticamente los márgenes de los ejes X y Y.

Todas las herramientas dentro de la multiherramienta pueden ajustarse a cualquier ángulo y accionarse hacia él. Esto incrementa considerablemente el número de perfiles que pueden procesarse, ya que no sólo puede seleccionarse cada una de las herramientas dentro de una unidad de multiherramientas, sino que las mismas herramientas pueden ajustarse para realizar perforaciones en una serie infinita de ángulos. La multiherramienta totalmente ajustable elimina la necesidad de utilizar punzones y troqueles con clavijas especiales y permite ajustar una mayor gama de las herramientas de uso común, incluidas diversas herramientas para estampar. Ya que las herramientas de este tipo de multiherramienta pueden ajustarse a cualquier ángulo, las demás estaciones de ajuste automático de la torreta quedan disponibles para otros usos.

Además, el tipo totalmente ajustable puede presentar las mismas ventajas que la multiherramienta no ajustable, en el sentido de que una herramienta ya ajustada al ángulo deseado puede avanzar hacia las tenazas para reducir las zonas no punzadas y la posibilidad de colisión con los juegos de troqueles. Al funcionar de este modo, la velocidad es similar a las multiherramientas estacionarias de grupo híbrido y no ajustables.

Ajustar los punzones a ángulos específicos requiere un tiempo de ciclo adicional para colocar la cabeza percutora sobre la herramienta deseada. El giro de la caja para accionar una herramienta al ángulo deseado, junto con el mecanismo que permite que la cabeza percutora siga a dicha herramienta, añade un reducido tiempo de ciclo a la operación. La rotación de la caja y de la cabeza es un proceso de dos fases: el mecanismo de la máquina debe colocar la cabeza percutora sobre la herramienta y la máquina debe mover el ajuste automático para colocar el perfil y ajustarlo al ángulo deseado. Estas dos operaciones no pueden llevarse a cabo al mismo tiempo.

Selección de la multiherramienta adecuada a la aplicación
Cada vez más usuarios de punzonadoras utilizan unidades de multiherramientas como parte del proceso de justificación de la máquina. En los casos más extremos, las multiherramientas permiten que una punzonadora de 20 estaciones use más de 100 herramientas. Las siguientes directrices están destinadas a prestar asistencia a los usuarios en la selección de sus multiherramientas.

La multiherramienta estacionaria es adecuada para perforar agujeros redondos y perfiles que no requieren ser ajustados a un ángulo. Debe reconocerse que existen algunas limitaciones en materia de desplazamiento de la máquina, ya que este diseño mecánico exige que las tenazas se desplacen al lugar de la herramienta deseada. Si la aplicación exige la perforación de agujeros en el borde de la hoja, las tenazas deben entrar en la torreta y pueden obligar a la punzonadora a funcionar fuera del recorrido del eje X, provocando así zonas muertas a lo largo de los bordes de la hoja.

Las multiherramientas de grupo híbrido y las no ajustables eliminan una serie de limitaciones. Con ellas, la estación de ajuste automático que contiene la multiherramienta también puede funcionar de forma independiente, ya que la multiherramienta puede retirarse y cambiarse rápidamente por punzones aislados o herramientas de perfilar.

Además, se elimina la posibilidad de superar el eje X ya que cada herramienta que debe accionarse se presenta en la línea central de la máquina, lo más cerca posible de la tenaza y el contacto entre esta última, manteniendo los troqueles adyacentes al mínimo. Estos tipos de portaherramientas múltiples no permiten ajustar la herramienta, salvo el punzón central que se utiliza en el grupo híbrido.

La multiherramienta totalmente ajustable ofrece flexibilidad, pero tiene una doble personalidad. Si se utilizan en modo totalmente ajustable, las herramientas pueden ajustarse a cualquier ángulo y, en la mayoría de los casos, las unidades de herramientas pueden sustituirse con rapidez por punzones aislados o herramientas de perfilar. Como existe la posibilidad de que las tenazas entren en contacto con los troqueles adyacentes y la máquina pueda verse obligada a superar el eje X, algunos modelos han sido diseñados con un eje X suficiente para permitir un uso ilimitado de multiherramientas ajustables. Además, el tiempo de ciclo aumenta cuando las herramientas han sido ajustadas a ángulos.

Si este tipo de multiherramienta se utiliza de forma no ajustable y las herramientas están configuradas para poder situarlas frente a la multiherramienta (como en el caso de los agujeros redondos y algunos perfiles), el contacto con los troqueles es mínimo, el tiempo de ciclo no se ve afectado y no hay que preocuparse porque se supere el eje X.

Una herramienta más valiosa
Si bien la tecnología de las multiherramientas no ha sufrido grandes cambios, su importancia ha aumentado impulsada por los talleres y los fabricantes de equipo original que desean mejorar la productividad y reducir el tiempo de ajuste para obtener componentes o productos en menos tiempo, a tolerancias más estrictas y para cumplir condiciones just-in-time.

En vista de que los fabricantes de chapas metálicas buscan equipos de troquelado que eliminen los pasos que no añaden valor, características como las de la multiherramienta resultan cada vez más útiles para los usuarios. La selección del tipo de multiherramienta más adaptado para la aplicación –comprender el diseño mecánico, las ventajas y limitaciones de las diversas multiherramientas disponibles– mejorará la productividad, reducirá el tiempo de ajuste y permitirá una mayor flexibilidad en el proceso de fabricación.