Tipos de Utillajes CNC: ¿Cómo Elegir la Sujeción de Pieza Adecuada?

Los utillajes de sujeción de pieza son una parte inseparable de un taller de mecanizado CNC. A medida que el mecanizado CNC ha evolucionado con los años y las piezas se vuelven cada vez más complejas, también se ha realizado mucha investigación sobre el diseño de utillajes CNC. Sin embargo, no se discuten tan ampliamente como otros desarrollos, aunque su papel en el posicionamiento preciso de la pieza y la exactitud del mecanizado es innegable.

En este artículo, diseccionaremos el tema de los utillajes CNC y analizaremos varios tipos innovadores de utillajes CNC.

Tipos de Utillajes CNC

Entremos directamente en el tema. Un utillaje de mecanizado puede ser de muchos tipos, dependiendo de la pieza, la máquina y el maquinista. Las siguientes secciones sobre tipos de utillajes CNC tienen como objetivo cubrir los tipos principales que se encuentran en la caja de herramientas de sujeción de un maquinista.

Utillaje de Mordaza CNC

Las mordazas CNC son el utillaje de mecanizado de referencia para la mayoría de las configuraciones de mecanizado debido a su versatilidad y facilidad de uso. Derivadas de la mordaza mecánica tradicional popular en la carpintería y la fabricación manual, son la versión más precisa de la misma.

Las mordazas CNC ofrecen una increíble fuerza de sujeción a través de un mecanismo de tornillo hidráulico/neumático. Su mecanismo interno presenta dos superficies inclinadas (como una cuña) presionadas una contra otra para aumentar la rigidez y hacer frente a la elevación de la mordaza.

Además, también tienen bordes planos rectificados con precisión en su periferia exterior. Estas caras son perpendiculares entre sí, lo que permite un posicionamiento exacto de la mordaza en la mesa de trabajo o en utillajes personalizados.

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

Utillaje Angular

Los utillajes angulares son otra herramienta común entre los utillajes de sujeción CNC. Su propósito principal es sujetar la pieza de trabajo firmemente en ángulos específicos. Sus aplicaciones comunes incluyen chaflanado, biselado y taladrado en ángulos.

Como la mordaza CNC, los utillajes angulares son fiables y rígidos. La placa angular a menudo viene con una cuadrícula de agujeros para una colocación y montaje convenientes de la pieza. Además, muchos productos también presentan un ángulo ajustable con un mecanismo de bloqueo, lo que permite a los maquinistas personalizarlo según sus necesidades.

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

Utillaje de Brida

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

Aunque las bridas no son necesariamente un utillaje CNC en sí, ciertamente encajan dentro de la categoría amplia. Por lo tanto, merecen una mención aquí.

Utillaje de Plantilla

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

Hay varios tipos de plantillas:

• Plantilla de placa
• Plantilla tipo molde
• Plantilla angular
• Plantilla de hoja
• Plantilla de diámetro

Es importante mencionar que muchos ingenieros hacen una distinción entre plantillas y utillajes debido a la función especial de las plantillas, que guían el movimiento de la herramienta. Los utillajes, por otro lado, se definen estrictamente como dispositivos que sujetan y ubican la pieza de trabajo. Independientemente de esta distinción, las plantillas y los utillajes ambos caen bajo la categoría amplia de sujeción de pieza y a menudo trabajan uno al lado del otro.

Utillaje de Indexado

Los utillajes de indexado son muy útiles en la fabricación de piezas con patrones geométricos uniformemente espaciados. Por ejemplo, una pieza circular con un agujero cada 30 grados. Algunas de sus aplicaciones comunes incluyen el corte de ranuras, dientes de engranaje y estrías de fresas, todas las cuales son características geométricas uniformemente espaciadas.

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

Utillaje Modular

Los utillajes modulares están entre los tipos más innovadores de utillajes CNC de esta lista. No forman parte de ningún sistema y geometría de utillaje estándar, como las mordazas y las bridas. En cambio, consisten en una amplia gama de componentes intercambiables que se pueden ensamblar para formar una configuración de utillaje personalizada y única para el trabajo específico en cuestión.

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

Los utillajes modulares ofrecen numerosas ventajas. Dado que son adaptables a diferentes aplicaciones, ahorran costes al reducir las inversiones en utillajes especializados. Además, son localizadores exactos y expandibles a configuraciones más grandes.

Consideraciones para el Diseño de Utillajes CNC

El diseño de utillajes 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 utillajes de sujeción CNC más manejable y sistemático.

1. Defina Claramente los Requisitos de Diseño de Su Utillaje CNC

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

2. Recopile 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 utillaje, el número de operaciones de mecanizado y su secuencia, y, por supuesto, las especificaciones de la pieza de trabajo.

3. Desarrolle Más de un Borrador para el Diseño del Utillaje CNC

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

4. Elija la Mejor Idea de Utillaje CNC

Una vez que tenga 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, después de cierta deliberación, se decidirá por la mejor opción para su aplicación. Asegúrese de considerar todo, incluidos los costes de fabricación, los costes de herramental, el mantenimiento y la vida útil del producto.

5. Optimice e Implemente el Utillaje CNC Elegido

En el último paso, afine el diseño que elija y finalice sus planes de producción. El objetivo es maximizar la exactitud del utillaje y la rentabilidad. El consejo de los expertos es esforzarse al máximo por ceñirse a componentes estándar como bridas, 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 utillaje. Aplique métodos de acabado superficial costosos solo donde sea necesario.

Adicionalmente, el consejo final es un poco contraintuitivo pero útil. También deben evitarse las tolerancias de pieza extremadamente ajustadas. No necesariamente mejoran la exactitud de posicionamiento pero añaden coste. Por lo general, los maquinistas pueden eliminar fácilmente pequeñas imprecisiones del utillaje durante la configuración y el posicionamiento de la pieza.

Técnicas Avanzadas de Utillajes CNC para Piezas Mecanizadas

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

1. Carga Robótica de Utillajes

La carga/descarga de utillajes de mecanizado siempre ha sido lenta. Los talleres de mecanizado modernos ahora ahorran mucho tiempo con la carga y descarga robótica de utillajes. No solo es rápida sino también mucho más exacta que la carga manual.

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

2. Monitorización de Utillajes CNC

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

3. Amortiguación de Utillajes

La amortiguación es un factor importante para suprimir las vibraciones del mecanizado, que pueden ser catastróficas para la pieza en casos como el traqueteo (chatter). Ciertos tipos de utillajes CNC emplean materiales de amortiguación especiales que pueden absorber las fuerzas del mecanizado mientras mantienen la pieza estable y bien ubicada. Esta es una gran solución para evitar problemas como el traqueteo.

¿Necesito un Utillaje CNC Personalizado?

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

En este caso, puede pensar en un utillaje CNC personalizado. Como sugiere el nombre, es un utillaje hecho a medida para una aplicación específica.

Técnicamente hablando, es fácil decidir si necesita un utillaje personalizado o no. Si las soluciones estándar no dan la talla, lo necesita. Sin embargo, también debe considerar factores como el coste de diseño y fabricación de utillajes de sujeción CNC personalizados y el retorno de la inversión. Es más una decisión de negocio que una decisión de ingeniería.

Otro aspecto a considerar es la disponibilidad de recursos de ingeniería para desarrollar un utillaje CNC personalizado. Es una tarea altamente técnica y requiere atención al detalle por parte de los diseñadores. Sendot Technology ofrece servicios de producción de alta calidad, incluido el diseño y fabricación de utillajes personalizados.

Conclusión

Los utillajes de sujeción CNC son sin duda un elemento crucial de la industria del mecanizado, desempeñando un papel fundamental en el mantenimiento de sus estándares de calidad. Con numerosos tipos de utillajes CNC, también es un campo versátil en el diseño de ingeniería.

Sendot Technology es una empresa profesional de fabricación rápida. Nuestro talentoso equipo y nuestras dedicadas herramientas de fabricación nos hacen estar bien equipados para manejar sus piezas mecanizadas personalizadas y sus necesidades de utillajes CNC. Contáctenos para analizar sus proyectos y obtener un presupuesto.

Preguntas Frecuentes

¿Qué tipo de piezas de trabajo pueden sujetar los utillajes CNC?

Los utillajes CNC son dispositivos flexibles que pueden sujetar piezas redondas, prismáticas, placas, cilíndricas y de formas irregulares.

¿Son intercambiables los utillajes CNC entre diferentes máquinas CNC?

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

¿Cómo elegir el utillaje CNC adecuado para mi aplicación?

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