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Sistemas de amarre en el mundo del fresado

Javier Berridi
Director de Producción de FRESMAK
15/04/2003
El autor analiza la evolución de los sistemas de amarre en el fresado, sus variantes y sus respectivas aplicaciones en función de cómo cada tipo de amarre soluciona los tres requisitos necesarios para un buen mecanizado: puntos de apoyos, puntos de centraje o referencia y puntos de amarre.
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Mordazas hidráulicas Arnold de Fresmak
Todos las técnicas que rodean al mundo del fresado han evolucionado en los últimos diez años a una velocidad vertiginosa.

Todavía podemos recordar el avance que supuso el cargador automático de herramientas en las fresadoras. Luego el cambio del palet. Luego el paso de las mandrinadoras a los centros de mecanizado horizontales.

Hoy es el momento de la alta velocidad, cabezales de más de 20.000 rpm, ejes que alcanzan velocidades de 120 m / min. con motores lineales. El cambio de guías prismáticas a lineales, han posibilitado nuevos avances.

La refrigeración de la herramienta también ha sufrido grandes variaciones. Hemos pasado del brochazo de aceite o taladrina a la herramienta a la refrigeración interna de alta presión. Las diversas calidades de metal duro, recubrimientos, uso de la cerámica, etc…han revolucionado el mundo de la herramienta.

Otro avance extraordinario ha sido la sincronización de los ejes de la máquina 5,6,7,8, ejes ¿quién da más?

¿Pero que ha pasado con el sistema de amarre? Este es el punto que intento analizar.

El mundo del amarre

En este campo hoy en día se simultanean todo tipo de técnicas, podemos destacar entre ellas:

• Bridas, tuercas, tornillos, normalizadas.

• Bridas, cilindros hidráulicos y neumáticos. Utillajes.

• Mordazas mecánicas, manuales.

• Mordazas de alta presión manuales.

• Mordazas hidráulicas de alimentación exterior.

• Mordazas múltiples capaces de amarrar varias piezas a la vez.

Este amplio abanico de posibilidades es debido al sin fin de piezas que se mecanizan cada día, con sus características propias. También se debe al tamaño y repetibilidad de las series de piezas.

Todo ello directamente relacionado con la máquina que las debe mecanizar.

Antes de decidirnos por un tipo de amarre hay que saber "escuchar" lo que cada pieza nos pide.

Así pues, analizando el tipo de pieza a mecanizar, podemos escoger entre los diferentes sistemas, cual es el que mejor nos va a solucionar los tres requisitos necesarios para un buen mecanizado:

• Puntos de apoyos.

• Puntos de centraje o referencia.

• Puntos de amarre.

Además deberemos tener en cuenta el número de piezas que forman parte de la serie. También debemos tener en cuenta las tolerancias que nos marcan los planos de la pieza, así como la máquina que disponemos para realizar este trabajo. También debemos estudiar cual es el útil que nos permite mecanizar las caras de la pieza de un solo amarre.

La máquina es un elemento fundamental y sus posibilidades son muchas, pero para simplificar, podemos centrarnos en dos tipos de máquinas, las fresadoras o centros, horizontales y los verticales.

La diferencia fundamental entre ambos radica en el primer punto antes mencionado, el punto o superficie de apoyo.

En el caso de las fresadoras o centros verticales será la propia mesa de la máquina quien ofrece la mejor superficie. Pero además hoy en día existen diferentes accesorios que nos ofrecen mucha mayor rentabilidad para este tipo de máquinas.

Dignos de mención son los platos divisores de eje horizontal que posibilitan la mecanización de varias caras de la pieza.

El caso de los centros horizontales —que cada vez son más usados— necesitaremos un apoyo auxiliar para colocar nuestro útil. Este elemento puede variar desde un cubo, escuadra, hasta formas más sofisticadas.

Así pues con todas estas variables debemos ahora escoger cual es el sistema de amarre que más nos va a ayudar para conseguir los dos objetivos fundamentales de todo mecanizado.

• Calidad geométrica

• Productividad.

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Mordaza hidráulica de alta presión Arnold de Fresmak

Análisis de los diferentes sistemas Bridas, tuercas, tornillos normalizados

Son muy útiles para taladros y fresadoras sencillas en operaciones simples de piezas unitarias, que no necesitan gran precisión. Tienen el grave problema de su colocación, lo cual nos lleva a un gran tiempo de preparación de la maquina. Este tipo de útiles, es rentable para ser usado cuando el operario es una persona preparada con ideas claras sobre las posibilidades de este sistema.

Debe ser un puesto de trabajo bien organizado pues sino pasaremos las horas buscando los elementos necesarios. En la actualidad se comercializan estuches con varios elementos de cada tipo.

Otro problema añadido, es decidir la fuerza de amarre necesaria para mecanizar la pieza sin que sufra deformaciones, ya que la fuerza que se puede conseguir con una simple rosca métrica varia enormemente según el par aplicado.

Así pues, puede ser recomendable para trabajar en taladros o fresadoras simples de mesa reducida, cuando son piezas unitarias de mecanizado sencillo y con un puesto bien organizado y personal preparado.

Bridas, cilindros y apoyos hidráulicos o neumáticos.

Son muy útiles para grandes series de piezas de geometría complicada de difícil amarre.

La diferencia entre usar útiles de alimentación exterior, neumáticos o hidráulicos, radica simplemente en la fuerza de amarre que necesitamos para evitar vibraciones en el mecanizado.

Estos útiles suelen ser específicos para cada pieza, o trabajo.

Necesitan de un estudio previo y siempre unitario. Además estos sistemas deber contar con una operación de puesta a punto, cuyas consecuencias imprevisibles pueden llevar a tener que variar todo el útil con el coste y el retraso del proyecto resultante.

Existen elementos comerciales de diversos fabricantes que facilitarán la construcción del útil, siendo necesarios conocimientos técnicos elevados en este campo, lo cual obliga a solicitar ayuda exterior (oficinas especializadas) o poseer un departamento técnico especializado.

Todo ello eleva el costo del sistema de amarre, lo que lo hace recomendable sólo para grandes series de piezas. Esta forma de amarre se complica todavía más en los centros horizontales, pues el apoyo del utillaje debe ser diseñado específicamente para él.

Además debe ser sólido, debe poseer un sistema de alineación y fijación diseñado para facilitar el cambio del útil.

Es un sistema fiable y contrastado pero puede dar problemas con el tiempo debido a posibles perdidas de aceite y aire, rotura de mangueras, etc…

Es un sistema muy utilizado en el mecanizado de piezas del automóvil.

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Mordazas hidráulicas Arnold de Fresmak

Mordazas mecánicas manuales tradicionales.

Son apropiadas para piezas prismáticas y se utilizan normalmente en taladros. Ello es debido a la sencillez de las operaciones a realizar, así como por su reducido costo.

Tiene el inconveniente de la inseguridad que produce la imposibilidad de controlar la fuerza de amarre que se consigue con ella, ya que esta depende directamente del par aplicado en la manilla, lo cual no la hace recomendable para piezas que exijan tolerancias estrechas.

Puede ser apropiado para piezas unitarias sin necesidad de precisión en el mecanizado.

Mordazas manuales de alta presión.

Así como al principio del articulo analizábamos la evolución de las diferentes variables que rodean al mundo del fresado, un elemento que se mantiene en todos los talleres mecánicos, son las mordazas de alta presión.

Hoy en día su uso es habitual y no tiene secretos para cualquier fresador.

Está especialmente indicada par todo tipo de piezas prismáticas, permite un buen apoyo, bien sobre sus propias guías, como sobre paralelas pensadas al efecto. Tienen una buena referencia en sus caras rectificadas y hoy en día son fáciles de alinear en las máquinas debido a sus sistemas de chaveteros.

La elevada fuerza de amarre conseguida por el simple de uso de una manilla, las hace cómodas para su utilización y seguras para evitar vibraciones producidas por las altas exigencias del mecanizado.

Son recomendables tanto para piezas unitarias, como para series no excesivamente grandes.

Trabajando en pareja o en grupo se convierte en un útil múltiple que puede posibilitar que, mientras una pieza se mecaniza podemos cambiar la pieza en la otra mordaza.

Pueden ser utilizadas tanto en centros verticales como horizontales. Con un simple cubo o escuadra provisto de un sistema de alineación puede ser suficiente para trabajar en un centro horizontal.

Dentro de este tipo de mordazas hoy en día se han desarrollado tipos que están especialmente diseñados para ser utilizados en centros verticales y horizontales en los cuales cada vez es menor el espacio útil.

Se trata de mordazas monobloques que tienen una longitud constante independiente del tamaño de la pieza, lo cual viene a ayudar a las nuevas normas de seguridad en el trabajo al evitar colisiones con puertas o carenados.

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Mordaza mecánica de alta presión

Arnold de Fresmak

Mordazas de alta presión con alimentación exterior hidráulica o neumática.

Cuando las máquinas modernas tienen automatizado todo su funcionamiento: cambiador de palets, cambiador de herramientas etc. parece lógico que se vean acompañados de un utillaje automatizado.

Este automatismo lo ofrecen los utillajes antes analizados basados en bridas y cilindros, pero las mordazas de alimentación exterior reúnen las ventajas de las mordazas manuales y las de los útiles.

Este tipo de mordazas de fácil alineación son capaces de amarrar piezas prismáticas de todos los tamaños con la simple manipulación de una llave manual, pedal o electroválvula, lo cual las adapta al automatismo que supone la máquina en su conjunto.

Este útil es idóneo para series grandes de piezas y sobre todo cuando la operación de mecanizado es corta.

Muy utilizada en las fresadoras tienen un gran campo en los centros de mecanizado.

Mordazas múltiples capaz de amarrar dos piezas a la vez.

Estas mordazas duplican el amarre lo cual posibilita acercarse a doblar la productividad.

Las mordazas llamadas TWIN vienen a ocupar un lugar importante entre los útiles antes mencionados. Estas pueden ser manuales o automatizadas con alineación exterior.

Una idea original ha ayudado a convertir estas mordazas en mordazas versátiles como cualquier otro útil.

Se trata del uso de bocas de amarre mecanizables.

La idea de mecanizar las bocas viene heredada de la mecanización de las garras de los tornos.

Esta posibilidad hace viable el amarre de piezas de geometrías difíciles, tarea pendiente en el resto de las mordazas convencionales.

Sin necesidad de soltar la mordaza de la máquina, las bocas así preparadas, pueden ser fácilmente sustituibles por otras, haciendo que el cambio de máquina para una nueva serie, sea sencillo y en escasos minutos el cambio este realizado. (S.M.E.D.) Además estas bocas pueden ser endurecidas y reutilizadas cuantas veces se desee.

Dentro de este tipo de mordazas, podemos encontrar mordazas mecánicas (sin alta presión), mordazas de alta presión regulables o no y mordazas con alimentación exterior.

Las mordazas TWIN de alta presión regulable son idóneas para trabajar con todo tipo de materiales. Se adaptan perfectamente al mecanizado de aluminio, simplemente bajando la presión o fuerza de amarre. Para materiales duros y grandes desbastes se deberá subir la presión al máximo. Además esta regulación les permite amarrar paquetes de piezas utilizando el sistema de preapriete que poseen. Así pues este tipo de mordazas comerciales ofrecen a un bajo costo un útil versátil capaz de trabajar en centros verticales y horizontales.

Además están especialmente diseñadas par poder trabajar en estructuras, bien sobre la mesa del centro vertical o formando útiles cúbicos en los centros horizontales.

Estos cubos formados por la unión de 4 o más mordazas son capaces de amarrar piezas de cualquier geometría y ofrecen a la herramienta hasta tres caras de la pieza para su mecanización.

Estos útiles son la última expresión de la tecnología de amarre, pensados para duplicar la productividad y evitar los tiempos de cambio de máquina, gran quebradero de cabeza de toda planificación.

Todas estas características hacen que las mordazas TWIN en cualquiera de sus variables sean recomendables tanto para: piezas prismáticas, piezas de geometría complicada, series grandes y medianas de piezas tanto para centros y fresadoras horizontales como verticales

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