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Thielenhaus desarrolla una zapata de presión especial

Nuevas posibilidades en el microacabado de cigüeñales

Wolfgang D. Riedel10/09/2015
Los fabricantes de automóviles conocen el problema a la hora de realizar microacabados en cigüeñales: los radios de transición no se pueden trabajar con la misma profundidad de rugosidad que los puntos de apoyo, la línea generatriz en los puntos de apoyo no se puede mantener siempre, las mejoras de circularidad en los cojinetes de elevación se diferencian de las de los cojinetes centrales, y los cigüeñales con pequeñas distancias entre ejes se deforman debido a las fuerzas de mecanizado y la oscilación de las piezas. A partir de experiencias prácticas, se han desarrollado ahora soluciones innovadoras para este problema que hacen que el proceso de mecanizado sea más sencillo y seguro.
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Un vistazo a la sala de trabajo: microacabado de un cigüeñal de camión en una máquina CrankStar. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

Tras analizar las estadísticas de su red de talleres un reputado fabricante de camiones constató que un gran porcentaje de los daños registrados en cigüeñales se debe a grandes cargas aplicadas en los radios de apoyo. Así pues, se decidió en estrecha colaboración con el fabricante alemán de herramientas de máxima precisión Thielenhaus Microfinish realizar el acabado no sólo en los puntos de apoyo sino también en los radios de transición. Para ello, Thielenhaus desarrolló una zapata de presión especial que permite realizar un microacabado de cintas en los radios de transición con la misma profundidad de rugosidad que en los puntos de apoyo. La nueva zapata RadiusFlex es casi tan ancha como el cojinete en que se ha de realizar el acabado y presiona una cinta perfilada por ambos lados al oscilar en el radio, de manera que los radios se pueden trabajar por completo hasta 90º. Con ello, se puso solución al problema de manera satisfactoria.

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Máquina de acabado de cintas horizontal de Thielenhaus Microfinish para mecanizar cigüeñales de camiones. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

Flexible en diámetro

Asimismo, el fabricante especializado en herramientas para microacabado de superficies está desarrollando otros sistemas de zapata de presión de cintas y ha solicitado la patente o la aprobación del tipo. Como complemento a las zapatas duras o blandas convencionales surgió, p. ej., una zapata de alta tecnología que emplea un tipo de correa para la unión geométrica. Con la zapata llamada DiaFlex, se pueden trabajar cigüeñales con el mismo ancho de cojinete, pero con diferentes diámetros sin reemplazar las zapatas. En la práctica suele suceder que, con el mismo diseño de motor y distancia entre ejes, se requieren algunos milímetros más de diámetro de cojinete debido a pares mayores en motores de 3 o 4 cilindros. La zapata DiaFlex se ciñe al diámetro correspondiente y puede compensar diferencias de hasta 15 mm sin cambiarla.

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Parámetros superficiales antes y después del acabado de alta precisión en máquinas CrankStar. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

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Cojinetes de cigüeñal antes y después del microacabado. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

Corrección de la curvatura

Además, se están desarrollando zapatas de presión de cintas para generar o corregir líneas generatrices y curvaturas en los puntos de apoyo. Con la innovadora zapata ShapeFlex, la presión en las cintas se puede variar a través de la anchura de asiento de la pieza. Así pues, se puede, p. ej., trabajar en los bordes de los puntos de apoyo con una presión específica algo aumentada para dar apoyo a una ligera curvatura o incluso generarla, o bien conseguir la forma curvada deseada con la menor variación posible de la curvatura y la simetría.

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Con la nueva zapata de presión de cintas RadiusFlex de Thielenhaus Microfinish, no sólo se puede realizar el acabado de los cojinetes, sino también de los radios de transición con la misma profundidad de rugosidad. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

Plataformas para diseños de máquinas individuales

Las plataformas de máquinas CrankStar se diferencian en función de si se trata de cigüeñales de automóviles o camiones y se pueden adaptar a las necesidades concretas de los fabricantes de automóviles como solución de acabado de cintas vertical u horizontal. A partir de las necesidades con respecto al tratamiento de piezas, ciclos operativos, tolerancias de calidad, variaciones de piezas y trabajos de mecanizado, Thielenhaus desarrolla un diseño de máquinas que se ciñe con exactitud a las necesidades individuales del operador.

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La innovadora zapata de presión de cintas RadiusFlex, en este caso en uso sobre una máquina de microacabado horizontal de cigüeñales CrankStar, ayuda a evitar daños en los cigüeñales. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

Mejoras iguales en la circularidad

En todas las máquinas, una compensación de peso optimizada de las fuerzas de cojines de elevación de +/- 5 newton se ocupa de que las fuerzas de mecanizado en la muñequilla de cigüeñal giratoria se mantengan constantes y que las fuerzas de inercia entre la zapata y el cojinete se compensen. Así, se mejora la circularidad en exactamente la misma medida en todos los puntos de apoyo, ya sean cojinetes de elevación o centrales.

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Con la nueva zapata de presión de cintas DiaFlex, se pueden trabajar cigüeñales con el mismo ancho de cojinete, pero con diferentes diámetros sin tener que cambiar la zapata. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

No más riesgo de deformación

En el caso de cigüeñales con peso optimizado y dimensiones estrechas o reducidas para motores compactos, existe el riesgo de deformación debido a la oscilación de la pieza y las fuerzas de mecanizado necesarias. Esto influye negativamente en el asiento del cojinete, la línea generatriz y la cilindridad del cigüeñal. Para evitarlo, las máquinas CrankStar cuentan con un sistema de control servohidráulico para las fuerzas de contrapunto axiales, el cual depende de la carrera de oscilación y la frecuencia correspondientes. Con ello, se pueden compensar también las diferentes longitudes de piezas.

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El diseño más reciente de Thielenhaus Microfinish en el área de zapatas de presión de cintas: ShapeFlex puede generar o corregir líneas generatrices o curvaturas. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

Ergonomía y automatización flexible

En todas las máquinas se pueden mecanizar cigüeñales para motores de entre tres y seis cilindros, en parte, incluso sin grandes reajustes. Además de cojinetes centrales, de elevación y de empuje se pueden realizar acabados de asientos estancos al aceite y desbarbar taladros de bridas. Durante la oscilación de la pieza, el cojinete de empuje se puede girar hacia adentro. Incluso para diseños de máquinas verticales, se pueden conseguir, mediante una capacidad de cintas de 300 metros, intervalos de cambio que superan en más de un 33% a los del estándar industrial convencional. Asimismo, la ergonomía especial de las máquinas permite cambiar las cintas rápidamente desde delante sin tener que extraer todo el portaherramientas.

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A partir de las plataformas, los requisitos y las circunstancias específicas del operador, Thielenhaus Microfinish crea un diseño de máquina individual. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

Las máquinas de acabado de cintas verticales están diseñadas para poder ser cargadas desde la parte delantera y trasera. Con ello, se garantiza una adaptación flexible al sistema de automatización correspondiente de la línea de fabricación. Además, Thielenhaus está trabajando en otra reducción de los tiempos muertos para el proceso de carga de las máquinas CrankStar.
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Además de cojinetes centrales, de elevación y de empuje también se pueden mecanizar asientos estancos al aceite en las máquinas CrankStar y desbarbar los taladros de bridas. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

Nuevas posibilidades

Gracias a las funciones técnicas de las máquinas y las innovaciones pioneras en el área de zapatas de presión de cintas, Thielenhaus Microfinish abre nuevas posibilidades a los fabricantes de motores y sus proveedores para que el microacabado de cigüeñales de diferentes tipos sea más sencillo, rápido y económico. Los centros de producción ubicados en tres continentes se ocupan de que las máquinas y los servicios no solo se ofrezcan en Europa, sino en todo el mundo.

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Las máquinas CrankStar verticales se pueden cargar de manera flexible por la parte delantera y trasera. Con la aplicación CrankStar, disponible de forma gratuita en la tienda de iTunes o de Google Play, la solución se puede ver en 3D en una tableta o teléfono móvil. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

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Gracias a su gran capacidad de cintas de 300 m, la CrankStar cuenta con intervalos de cambio que superan en más de un 33 % a los convencionales. Foto: Thielenhaus Technologies GmbH.

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