En esencia, el posicionamiento y la sujeción tienen un único propósito: evitar la deformación.
Durante el mecanizado de piezas, surge la pregunta: ¿primero la sujeción o el posicionamiento?
Este es el resumen que los profesionales del sector han extraído del diseño de luminarias, pero la realidad dista mucho de ser sencilla. Descubrimos que los diseños preliminares a menudo se quedan cortos a la hora de gestionar el posicionamiento y sujeción.
Como resultado, incluso las soluciones más innovadoras pierden su valor práctico. Comprender los conceptos básicos del posicionamiento y la sujeción puede garantizar fundamentalmente la integridad del diseño de los útiles y los planes de mecanizado.
En el posicionamiento desde el lateral de una pieza, al igual que en los apoyos, el principio de los tres puntos es básico.
Este principio, conocido como principio de los tres puntos, se deriva del concepto de que "tres puntos no colineales determinan un plano". En un conjunto de cuatro puntos, tres puntos pueden determinar un plano, con lo que potencialmente se definen cuatro planos en total.
Sin embargo, independientemente de cómo se realice el posicionamiento, alinear el cuarto punto en el mismo plano supone un reto importante.
Por ejemplo, cuando se utilizan cuatro localizadores de altura fija, es muy probable que sólo tres puntos hagan contacto con la pieza, dejando el cuarto punto sin tocar la pieza.
Por lo tanto, al configurar los localizadores, es habitual utilizar tres puntos como base y maximizar al máximo la distancia entre estos tres puntos.
Además, antes de configurar los localizadores, es necesario determinar la dirección de la carga de mecanizado. La dirección de la carga de mecanizado corresponde a la dirección de desplazamiento del portaherramientas/herramienta.
El posicionamiento de los localizadores al final de la dirección de desplazamiento de la herramienta puede influir directamente en la precisión global de la pieza.
Normalmente, los localizadores ajustables de tipo perno se utilizan para el posicionamiento en la superficie rugosa de la pieza de trabajo, mientras que los localizadores de tipo fijo (con superficies de contacto con la pieza de trabajo que han sido rectificadas) se utilizan para el posicionamiento en la superficie mecanizada de la pieza de trabajo.
Cuando se utilizan orificios mecanizados en operaciones anteriores de una pieza para su posicionamiento, es necesario emplear pasadores con tolerancia.
Mediante la coordinación precisa del orificio de la pieza y la forma externa del pasador, y de acuerdo con la tolerancia de ajuste, la precisión de posicionamiento puede satisfacer los requisitos reales.
Además, cuando se utilizan clavijas para el posicionamiento, es habitual utilizar una clavija recta y una clavija de diamante.
Esta configuración hace que el montaje y desmontaje de las piezas sea más cómodo, y rara vez se atasca la pieza en los pasadores.
Ciertamente, también es posible utilizar dos pasadores rectos ajustando la tolerancia de ajuste. Sin embargo, para un posicionamiento más preciso, el método más eficaz suele consistir en utilizar una clavija recta y una clavija de diamante.
En situaciones en las que se emplea una espiga recta y una espiga de diamante, la dirección de alineación de la espiga de diamante (donde entra en contacto con la pieza de trabajo) suele formar un ángulo de 90° con la línea que une la espiga recta y la espiga de diamante.
Esta configuración está diseñada para el posicionamiento angular (sentido de rotación de la pieza).
En función de la dirección de sujeción, suelen dividirse en las siguientes categorías:
A continuación, examinemos las características de las distintas pinzas.
1. Abrazaderas Top-Down
Las mordazas descendentes, que ejercen presión desde la parte superior de la pieza, provocan la menor deformación durante la sujeción y garantizan la máxima estabilidad durante el proceso de mecanizado.
Por lo tanto, en la mayoría de los casos, la sujeción desde arriba de la pieza de trabajo es la primera consideración. El ejemplo más común de dispositivos de sujeción desde arriba son las abrazaderas mecánicas manuales.
Por ejemplo, la abrazadera que se muestra a continuación se conoce como abrazadera de "hoja de arce". Las abrazaderas compuestas por una placa de presión, pernos de doble cabeza, un gato de botella y tuercas se denominan abrazaderas de "hoja de arce".
Además, en función de la forma de la pieza, se pueden seleccionar placas de prensado de diferentes formas para que se correspondan con diversas configuraciones de la pieza.
La relación entre el par de apriete y la fuerza de apriete de una abrazadera tipo hoja de pino puede calcularse mediante la fuerza de accionamiento del tornillo.
La fórmula de cálculo simple de la fuerza de sujeción es la siguiente:
F (kN) = T (N×m) / 0,2d
(donde d se refiere al diámetro nominal del tornillo).
| T（N-m） | F（KN） | F1, F2（KN） | |
| M6 | 15 | 12.5 | 6.3 |
| M8 | 25 | 16.0 | 8.0 |
| M10 | 50 | 25.0 | 12.5 |
| M12 | 80 | 33.0 | 16.5 |
| M16 | 150 | 47.0 | 23.5 |
| M20 | 200 | 50.0 | 25.0 |
| M24 | 300 | 62.5 | 31.3 |
Además de las pinzas tipo hoja, existen otras pinzas similares que sujetan la pieza desde arriba.
2. Dispositivo de sujeción lateral
Tradicionalmente, la sujeción de las piezas por la parte superior ha sido el método más estable, lo que se traduce en una menor carga de trabajo para la pieza.
Sin embargo, cuando es necesario trabajar en la parte superior de la pieza, o cuando la sujeción superior no es adecuada por diversos motivos, la sujeción lateral puede ser una alternativa.
Sin embargo, la sujeción desde el lateral puede producir una fuerza ascendente sobre la pieza. Esta fuerza debe tenerse en cuenta al diseñar el dispositivo de sujeción.
Las mordazas que se fijan lateralmente, como se muestra arriba, generan una fuerza lateral junto con una fuerza diagonal descendente. Este tipo de fijación impide eficazmente que la pieza se levante.
También existen otras abrazaderas similares que se sujetan lateralmente.
3. Utilización de una pinza de tracción para piezas de trabajo
Al mecanizar superficies de chapa metálica piezas de trabajo, no sólo es inadecuado sujetar desde arriba, sino que la presión lateral tampoco es razonable. El único método viable es emplear un método de tracción desde abajo.
Para la sujeción por tracción desde abajo, si la pieza es de hierro, se suele utilizar una pinza magnética. Para las piezas metálicas que no son de hierro, se suele aplicar una ventosa de vacío para la sujeción por tracción.
En ambos casos, la magnitud de la fuerza de sujeción es directamente proporcional a la superficie de contacto entre la pieza y el imán o la ventosa de vacío.
Si la carga de mecanizado es demasiado elevada cuando se trabaja con componentes pequeños, los resultados del proceso de mecanizado pueden no ser satisfactorios.
Además, cuando se utilizan imanes o ventosas de vacío, la superficie de contacto con el imán y la ventosa debe alcanzar un cierto nivel de suavidad para que el funcionamiento sea seguro y normal.
4. Utilización de dispositivos de sujeción de orificios
Al realizar el mecanizado simultáneo de varias caras o el procesamiento de moldes con un 5-máquina de ejesA menudo se opta por la sujeción por agujeros para evitar las interferencias de abrazaderas y herramientas.
En comparación con la sujeción por la parte superior o lateral de la pieza, la sujeción por orificios ejerce menos carga sobre la pieza, lo que evita eficazmente su deformación.
Lo anterior se refiere principalmente a la pieza de trabajo dispositivos de sujeción y cómo mejorar su operatividad. El uso del pinzamiento previo también es crucial para mejorar la operabilidad.
Al colocar verticalmente una pieza de trabajo sobre la base, ésta caerá hacia abajo debido a la gravedad. En este punto, hay que sujetar la pieza de trabajo y accionar la pinza simultáneamente.
La operatividad disminuye significativamente, y el tiempo de sujeción se alarga cuando la pieza de trabajo tiene un peso considerable o cuando se sujetan varias piezas simultáneamente.
En tales casos, el uso de este tipo de muelle permite al operario sujetar la pieza de trabajo mientras permanece inmóvil, lo que mejora significativamente la operabilidad y reduce el tiempo de sujeción.
Cuando se utilizan varios tipos de abrazaderas dentro de la misma fijación, las herramientas para sujetar y soltar deben estar normalizadas.
Por ejemplo, como se muestra en la imagen de la izquierda, cuando se utilizan varias llaves para la sujeción, aumenta la carga total para el operario y se prolonga el tiempo total de sujeción de la pieza.
Como se ilustra en la imagen inferior derecha, estandarizar las llaves y los tamaños de los pernos facilita la tarea del operario in situ.
Además, a la hora de configurar las pinzas, debe tenerse en cuenta, en la medida de lo posible, la facilidad operativa de sujeción de la pieza de trabajo. Si es necesario inclinar la pieza de trabajo para sujetarla, su manejo resultará incómodo. Por lo tanto, estas situaciones deben evitarse a la hora de diseñar los útiles de sujeción.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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